摘要：本文以顆粒飼料加工關(guān)鍵設(shè)備環(huán)模顆粒機(jī)的關(guān)鍵零件，也是最主要的易損件一環(huán)模為研究對(duì)象，對(duì)環(huán)模的材料、熱處理工藝和?？桌浼庸すに囘M(jìn)行研究。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)模的評(píng)價(jià)，本課題研究過(guò)程中，采用試驗(yàn)設(shè)計(jì)的優(yōu)化方顆粒機(jī)法和有限元分析方法相結(jié)合的研究方法。在試驗(yàn)設(shè)計(jì)中，采用正交試驗(yàn)的方法，以江蘇牧羊集團(tuán)環(huán)模為基本型，分析環(huán)模的材質(zhì)、熱處理工藝和冷加工工藝等試驗(yàn)因素對(duì)環(huán)模質(zhì)量的影響。

首先，研究環(huán)模材料的選擇對(duì)環(huán)模性能和顆粒機(jī)使用壽命的影響，主要選用40Cr和4Crl3兩種材料進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)。40Cr材料的硬度和沖擊韌性比4Cr13高，但是從表面到芯部硬度逐漸遞減，耐腐蝕性不好，從環(huán)模的實(shí)際使用情況并綜合考慮，選擇4Cr13顆粒機(jī)作為合適的環(huán)模材料。實(shí)際使用中含Cr量12%左右的環(huán)模使用壽命比含Cr量14%的環(huán)模在其它處理相同的條件下，其使用壽命減小1/3以上：所以要確保Cr含量12.5%以上。

?？桌浼庸すに囍饕芯壳邢鬓D(zhuǎn)速對(duì)顆粒機(jī)?？状植诙鹊挠绊?，切削轉(zhuǎn)速越大，?？妆砻尜|(zhì)量越好，加工的模孔孔徑越小，切削轉(zhuǎn)速越高。

環(huán)模熱處理工藝主要研究真空爐淬火、回火溫度對(duì)環(huán)模硬度和沖擊韌性的影響、真空淬火對(duì)環(huán)模?？状植诙鹊挠绊?、回填氣體壓強(qiáng)對(duì)顆粒機(jī)環(huán)模冷卻速度和硬度的影響以及熱處理對(duì)環(huán)模尺寸的影響。

熱處理淬火溫度從1030℃上升到1050℃，硬度可提高1～1.5HRC; 1060℃淬火，硬度雖然較高，但沖擊韌性下降明顯。所以，采用1040℃淬火顆粒機(jī)最為合適。為保證環(huán)模在回火后仍能保持較高的硬度，同時(shí)義要避開回火發(fā)生脆性的溫度區(qū)，環(huán)模采用200℃低溫回火，環(huán)模的最終使用硬度在52～55HRC左右，這樣，既可以保證環(huán)模不丌裂，又可保證模孔和工作面的顆粒機(jī)磨損很小，使環(huán)模的使用壽命大大提高。真空淬火對(duì)環(huán)模模孔粗糙度的基本沒(méi)有影響。在相同的裝載量情況下，增加回填氣體壓強(qiáng)能明顯提高環(huán)模的冷卻速度和硬度。充填1.6bar壓強(qiáng)的氣體，與充填1.3bar壓強(qiáng)的氣顆粒機(jī)體相比，快速冷卻縮短23%。硬度提高2～3HRC?；靥顨怏w壓力越大，冷卻速度越快，環(huán)模的變形率越大。綜合考慮，選用1.6bar回填氣體壓強(qiáng)比較合適。環(huán)模熱處理后尺寸變化多數(shù)回縮，在回填左氣體壓力不大、顆粒機(jī)冷卻速度較慢的情況下，尺寸變化也有可能是漲式。

有限元分析中以UG、ANSYS作為仿真環(huán)境，針對(duì)環(huán)模壽命問(wèn)題，分析環(huán)模在均勻載荷與非均勻載荷時(shí)的應(yīng)力與應(yīng)力強(qiáng)度分別情況，提出合胖的方案以解決環(huán)橫的不均勻磨顆粒機(jī)損。

本課題最終形成了真空淬火熱處理標(biāo)準(zhǔn)工藝及形成環(huán)模的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于環(huán)模的使用廠家和設(shè)計(jì)者都有很好的應(yīng)用價(jià)值和參考價(jià)值，對(duì)于環(huán)模的研究方法是一次突破和有意義的嘗試。

第一章  緒論

1.1飼料加工關(guān)鍵技術(shù)顆粒機(jī)現(xiàn)狀

飼料工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，在實(shí)現(xiàn)我國(guó)新世紀(jì)的目標(biāo)中具有重要的位置。飼料業(yè)是我國(guó)農(nóng)業(yè)中工業(yè)化程度最高的產(chǎn)業(yè)，它處在“種植業(yè)——飼料業(yè)——養(yǎng)殖業(yè)”產(chǎn)業(yè)鏈條的中間環(huán)節(jié)，既受前后端的雙重壓力，同時(shí)又影顆粒機(jī)響甚至決定它們的發(fā)展。我國(guó)飼料工業(yè)經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，取得了令人矚目的成績(jī)，2007年我圈飼料總產(chǎn)量超億噸，飼料產(chǎn)量占世界總量的1／8，已連續(xù)多年居世界第二位，且每年還以10%以上的速度增長(zhǎng)。到2010年顆粒機(jī)，配合飼料雙班生產(chǎn)能力要達(dá)到1.4億噸。根據(jù)我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的規(guī)劃，全國(guó)飼料工業(yè)必須有大的發(fā)展，

掘介紹，2008年雖然受到年初冰凍雨雪災(zāi)害、三聚氰胺事件等影響，但我國(guó)飼料行業(yè)發(fā)展總體平穩(wěn)。掘中國(guó)飼料工顆粒機(jī)業(yè)協(xié)會(huì)信息中心預(yù)測(cè)，2008年我國(guó)飼料總產(chǎn)量有望再上千力．噸級(jí)臺(tái)階，商業(yè)飼料總產(chǎn)量將超過(guò)1.3億噸，同比增幅超過(guò)5%。

目前我國(guó)飼料加工中粉碎、混合、制粒、膨化這幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)的現(xiàn)狀及進(jìn)展如下：

1.1.1顆粒機(jī)粉碎技術(shù)

飼料原料經(jīng)粉碎后粒度減小，適度的粉碎能提高動(dòng)物的消化吸收率，這主要是因?yàn)榉鬯槲锪吓c消化酶作用表面增大。粉碎是飼料加工生產(chǎn)線中能耗最大的工段，粉碎技術(shù)研究的重點(diǎn)是降低能耗，控制粉碎粒度分布的均勻顆粒機(jī)性，降低噪聲，提高錘片使用壽命。目前我國(guó)質(zhì)量較好的錘片，粗粉碎可達(dá)40噸／片，微粉碎可達(dá)20噸／片。國(guó)外高質(zhì)量的錘片，羊且粉碎（篩片孔徑3.0，原料玉米）時(shí)，其使用壽命為60～65噸／片，微粉碎（篩片顆粒機(jī)孔徑1.0，魚料），其使用壽命為30～35噸／片。國(guó)外就粉碎粒度對(duì)動(dòng)物消化吸收性能的影響進(jìn)行過(guò)研究，結(jié)果表明，在生豬口糧中的玉米粉平均粒度在0.4～1.2mm之間時(shí)，平均粒度每減少0.1mm，飼料效率顆粒機(jī)改善1.3%。研究了粉碎粒度對(duì)產(chǎn)量及能耗的影響，發(fā)現(xiàn)粉碎粒度由1.0mm減少到0.6mm時(shí)能耗略有增加，在粉碎粒度再減少到0.4mm時(shí)，所需的動(dòng)力將2倍于粉碎至0. 6mm時(shí)的能耗。

錘片粉碎機(jī)未來(lái)發(fā)展顆粒機(jī)主要是一下三個(gè)方面：

(1)提高產(chǎn)品的使用壽命（主要是易損件），降低客戶的使用成本。

(2)增加粉碎機(jī)的自動(dòng)化程度，包括監(jiān)控，操作等方面。采用自動(dòng)控制（負(fù)荷自動(dòng)控制）的喂料系統(tǒng)系統(tǒng)。提高客戶操作方面的簡(jiǎn)便顆粒機(jī)性和操作的可靠性。

(3)提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性和可靠性，飼料廠越來(lái)越重視產(chǎn)品的穩(wěn)定性和可靠性帶來(lái)的長(zhǎng)期效益和其帶來(lái)的成本。

1.1.2混合技術(shù)

混合是飼料加工中的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)之一，它決定著各種營(yíng)養(yǎng)組分在飼料中的顆粒機(jī)分布均勻性，混合不均勻?qū)⑹箘?dòng)物對(duì)某些營(yíng)養(yǎng)組分過(guò)分?jǐn)z入或攝取不足，從而導(dǎo)致?tīng)I(yíng)養(yǎng)不良?；旌蠙C(jī)是飼料加工，‘的天鍵設(shè)備之一，配料混合系統(tǒng)是飼料廠的重要工段，其中混合機(jī)的性能好壞與使用效果，直接影響生產(chǎn)率和產(chǎn)顆粒機(jī)品質(zhì)量。近十年來(lái)，隨著飼料添加劑工業(yè)和成套飼料加工設(shè)備的發(fā)展，對(duì)混合機(jī)的要求越來(lái)越高。一般說(shuō)來(lái)，要求混合精度高、混合速度快、能耗低、粉塵密封性好、裝載系數(shù)大、出料干凈、噪音小、操作容易、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、清洗顆粒機(jī)維修方便、使用壽命長(zhǎng)，對(duì)不同物性混臺(tái)料有較好的適應(yīng)性，棍合后的制劑不產(chǎn)生離析分層現(xiàn)象，對(duì)某些混合料還要求不產(chǎn)生混合過(guò)熱等。

目前，應(yīng)用最廣泛的混合機(jī)主要為雙軸槳葉式混合機(jī)，這種機(jī)型山兩個(gè)旋轉(zhuǎn)方向相反的轉(zhuǎn)顆粒機(jī)子細(xì)成，轉(zhuǎn)了L焊有多個(gè)特殊角度的槳葉，槳葉帶動(dòng)物料一方面沿著機(jī)槽內(nèi)擘逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)；一方面帶動(dòng)物料左右翻動(dòng)：在兩轉(zhuǎn)子的交叉重疊處，形成了一個(gè)失重區(qū)，在此區(qū)域內(nèi)，不論物料的形狀、大小和密度如何，都能使物料上顆粒機(jī)浮，處于瞬問(wèn)失重狀態(tài)，以此使物料在機(jī)槽內(nèi)形成全方位連續(xù)循環(huán)翻動(dòng)，相互交錯(cuò)剪切，從而達(dá)到快速柔和混合均勻。

雙層槳混合機(jī)，性能達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。

其產(chǎn)品主要特點(diǎn)為：

1)混合不產(chǎn)生偏析。對(duì)被混合物料適用范圍』顆粒機(jī)“，尤其對(duì)密度、粒度等物性差異較大的物料混合時(shí)不產(chǎn)生偏析，得到高精度混合物。

2)轉(zhuǎn)子采用雙層槳葉結(jié)構(gòu)，混合周期短、混合均勻度高：一般物料在45S—60S時(shí)問(wèn)內(nèi)混合均勻度cv可達(dá)2%～3%。減少了混合時(shí)顆粒機(jī)間，大大提高了生產(chǎn)效率；

3)裝填量可變范圍大：裝填系數(shù)可變范圍為0.1～0.8，適用于多行業(yè)中不同比重、粒度等物料的混合；

4)軸端采用獨(dú)特的密封技術(shù)，密封可靠、無(wú)泄漏，使用壽命長(zhǎng)；

5)出料快、賤留量很顆粒機(jī)?。旱撞坎捎昧巳L(zhǎng)雙丌門結(jié)構(gòu)，排料迅速、錢留很少；

6)出料門密封機(jī)構(gòu)采氣囊密封專利技術(shù)，彌補(bǔ)門體變形的缺陷，密封可靠無(wú)泄漏；

7)采用可升降式液體添加裝置，清理、更換噴嘴方便、快捷，噴霧均勻不起團(tuán)。

飼料顆粒機(jī)產(chǎn)品的混合均勻度是反映飼料質(zhì)量的一項(xiàng)重要指標(biāo)，也是評(píng)價(jià)混合機(jī)混合性能的個(gè)主要參數(shù)。配料飼料工段系統(tǒng)是整個(gè)飼料廠的重要工段，其中混合機(jī)的性能好壞與使用效果，直接影響生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量。因此只有合理的使用混顆粒機(jī)合機(jī)，才能最大限度的發(fā)揮混臺(tái)機(jī)的性能，以達(dá)到飼料產(chǎn)品的最佳化。

1.1.3擠壓膨化技術(shù)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，各飼料廠的產(chǎn)品也越來(lái)越多樣化，為了節(jié)約成本、提高效率和產(chǎn)量，因此需要能加工多種物料的大功率膨化設(shè)顆粒機(jī)備。而目前顆粒機(jī)的產(chǎn)量比教大，所以大型原料處理膨化設(shè)備是飼料加工過(guò)程中不可缺少的主要設(shè)備之一。膨化工段能耗高，要求產(chǎn)量大，因此膨化機(jī)都配有較人功率的電機(jī)，膨化機(jī)的性能指標(biāo)和可靠性對(duì)飼料加工廠的正常生產(chǎn)顆粒機(jī)、成本和經(jīng)濟(jì)效益產(chǎn)生很大影響。

1.1.4制粒技術(shù)

顆粒飼料明顯具有好的適口性、高的效益，目前，全球一半以上的飼料采用制粒生產(chǎn)。顆粒機(jī)很大程度上決定了飼料加工的產(chǎn)量，在飼料生產(chǎn)中占有很重要的地位。制粒就是顆粒機(jī)將粉體或液體原料，通過(guò)機(jī)械或化學(xué)的方法，將其聚合成形過(guò)程的統(tǒng)稱。在飼料工業(yè)中，將粉狀飼料原料或粉狀飼料經(jīng)過(guò)水、熱調(diào)制并通過(guò)機(jī)械壓縮且強(qiáng)制通過(guò)?？锥酆铣尚偷倪^(guò)程定義為制粒。

顆粒飼料制粒設(shè)備及工藝配套設(shè)顆粒機(jī)備，主要由顆粒機(jī)、調(diào)質(zhì)器、熟化器、干燥器、冷卻器、粉碎機(jī)、分級(jí)篩和料倉(cāng)活化裝置等組成。根據(jù)畜禽、水產(chǎn)及特種水產(chǎn)飼料加工要求不同而進(jìn)行配置。

環(huán)模顆粒機(jī)主要結(jié)構(gòu)圖

自1910年英國(guó)Sizer公司研制出第一臺(tái)顆粒機(jī)商品擠壓式顆粒機(jī)至今，顆粒機(jī)的制造技術(shù)和成形理論得到了飛速發(fā)展，使用顆粒機(jī)生產(chǎn)顆粒飼料已得到普及。目前常用的顆粒壓制機(jī)有環(huán)模顆粒機(jī)和平模顆粒機(jī)兩種基本類型；根據(jù)運(yùn)動(dòng)特性又可分為動(dòng)模式和動(dòng)輥式：根據(jù)其環(huán)顆粒機(jī)模和壓輥、平模和壓輥的組合形式又可分為：三輥、二輥，大、小壓輥和雙環(huán)模式環(huán)模顆粒機(jī)，平模直輥和錐輥式顆粒機(jī)。其他類型的顆粒機(jī)有：對(duì)輥式顆粒機(jī)（類似煤球機(jī)）、“體勒”顆粒機(jī)（顆粒從空心對(duì)輥內(nèi)排出）、盤式顆粒機(jī)微粒機(jī)（無(wú)加壓機(jī)構(gòu)，利用液體媒介作用，粒子自行凝集）、螺桿式顆粒機(jī)、活塞式顆粒機(jī)等，但使用不夠廣泛。

飼料加工廠廣泛使用的是環(huán)模顆粒機(jī)。在飼料加工過(guò)程中制粒的費(fèi)用高，耗能多，維修勤，是飼料廠花錢最多的工顆粒機(jī)序。因此，各生產(chǎn)廠商對(duì)顆粒機(jī)的性能更為重視，并不斷對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)提高。

1.2環(huán)模顆粒機(jī)研究進(jìn)展

1.2.1系統(tǒng)組成

環(huán)模顆粒機(jī)主要由喂料器、調(diào)質(zhì)器、顆粒制造器、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)及潤(rùn)滑系統(tǒng)組成。

喂料器由電磁調(diào)速電機(jī)、顆粒機(jī)減速器、聯(lián)軸器、絞龍軸及絞龍殼體等絹成。凋速電機(jī)是由變頻電機(jī)和減速器組成，它與變頻器配合使用，通過(guò)變頻器控制凋速電機(jī)，可改變其輸出轉(zhuǎn)速。喂料絞龍由絞龍殼體、絞龍軸和帶座軸承等組成，由可調(diào)速電機(jī)通過(guò)聯(lián)軸顆粒機(jī)器帶動(dòng)絞龍軸。

調(diào)質(zhì)器山電機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、調(diào)質(zhì)轉(zhuǎn)子和殼體、加蒸汽口等部分組成。其功能是注入蒸汽，將配合粉料調(diào)質(zhì)到一定的溫度和濕度后送入制粒窒制粒。調(diào)質(zhì)器殼體由不銹鋼制成。調(diào)質(zhì)器的供蒸汽系統(tǒng)如下圖所示。

顆粒顆粒機(jī)機(jī)調(diào)質(zhì)機(jī)蒸汽供應(yīng)圖

顆粒制造器主要由主電機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)予、環(huán)模、壓輥、刮刀、切刀組件及機(jī)身和門等組成。經(jīng)調(diào)質(zhì)器調(diào)質(zhì)的物料，由旋轉(zhuǎn)喂料錐和前板上兩個(gè)偏轉(zhuǎn)刮刀將料均勻地送入兩個(gè)壓輥與環(huán)模組成的壓制區(qū)，通過(guò)顆粒機(jī)環(huán)模和壓輥兩個(gè)相對(duì)旋轉(zhuǎn)件對(duì)粉料逐漸擠壓而擠入環(huán)模中成型，并不斷向外端擠出，由切刀把成型顆粒切成需要的長(zhǎng)度，最后成型顆粒排出機(jī)外。

1.2.2環(huán)模顆粒機(jī)主要制造廠家

國(guó)外著名的顆粒機(jī)生產(chǎn)廠家主要有月·麥MA顆粒機(jī)TADOR公司、美國(guó)CPM公司和BLISS公司、瑞士BUHIJF,R公司、意大利LAMECCANICA公司、荷蘭VAN AARSF.N、德國(guó)Munch和KAHL公司等；國(guó)內(nèi)生產(chǎn)顆粒機(jī)生產(chǎn)廠家，主要有大顆粒機(jī)型的生產(chǎn)廠家不多，在這里我做個(gè)小廣告，三門峽富通新能源生產(chǎn)顆粒機(jī)、飼料顆粒機(jī)、秸稈壓塊機(jī)、木屑顆粒機(jī)還是可以的。

丹麥MATADOR公司顆粒機(jī)商品規(guī)格齊全，環(huán)模從小到大，內(nèi)徑從300mm到llOOmm，顆粒機(jī)功率從30KW到560KW，機(jī)型有三角帶傳動(dòng)、同步齒形帶傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)三種，主要生產(chǎn)畜禽料、牛羊料及高纖維飼料等。MATADOR公司在世界上影響較廣，具有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。

美國(guó)CPM公司是一個(gè)老牌公司，公顆粒機(jī)司主要生產(chǎn)齒輪傳動(dòng)的顆粒機(jī)，雖然其在產(chǎn)品創(chuàng)新方面比較緩慢，但其根深底子厚，品牌影響力廣，其產(chǎn)品仍具有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力，尤其在畜禽料生產(chǎn)方面具有一定優(yōu)勢(shì)，擁有一批忠實(shí)客戶。

瑞士BUHL,FR公司創(chuàng)新能力很強(qiáng)顆粒機(jī)，品牌影響力也較深和較廣，其設(shè)計(jì)理念比較超前。雖然其產(chǎn)品的一些功能并沒(méi)有得到實(shí)際應(yīng)用，但其產(chǎn)品給人的感覺(jué)總是耳目一新，引領(lǐng)潮流。

開發(fā)生產(chǎn)的顆粒機(jī)和國(guó)際上的先進(jìn)技術(shù)相結(jié)合，并進(jìn)行自主開發(fā)和改進(jìn)，形成了目顆粒機(jī)前系列化的顆粒機(jī)產(chǎn)品，既有V形帶傳動(dòng)型的，又有同步齒形帶傳動(dòng)型的；既有三壓輥的，又有兩壓輥的；既有生產(chǎn)畜禽料的，又有專門生產(chǎn)水產(chǎn)料的；既有普通型的，又有自動(dòng)型。產(chǎn)品齊全、整體技術(shù)先進(jìn)，在水產(chǎn)飼料生產(chǎn)中顆粒機(jī)具有領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，可滿足不同類型和檔次的客戶需要，在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)和國(guó)外市場(chǎng)都具有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。

1.2.3發(fā)展趨勢(shì)

就目前顆粒機(jī)最新市場(chǎng)的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，存在如下發(fā)展趨勢(shì)：

1)隨著飼料廠向集團(tuán)化、規(guī)?；较虬l(fā)展，顆顆粒機(jī)粒機(jī)向中大型方向發(fā)展，小型顆粒機(jī)逐漸淡出市場(chǎng)。

2)對(duì)顆粒機(jī)的易操作性、人性化、自動(dòng)化程度的要求越來(lái)越高。

3)對(duì)顆粒機(jī)的性能要求越來(lái)越高，如噸料電耗、顆粒質(zhì)量等。

因此，要發(fā)展顆粒飼料，大型、高產(chǎn)、節(jié)能、顆粒機(jī)自動(dòng)化程度高的顆粒機(jī)具有更廣闊的市場(chǎng)。

1.3環(huán)模研究進(jìn)展

環(huán)模是顆粒機(jī)的關(guān)鍵零件，是顆粒機(jī)的最主要易損件，價(jià)格不菲。其質(zhì)量的好環(huán)和質(zhì)量是否穩(wěn)定，直接影響環(huán)模的使用壽命和顆粒飼料壓制機(jī)的產(chǎn)量、飼料的質(zhì)量，顆粒機(jī)從而影響飼料加]：的生產(chǎn)成本。顆粒機(jī)環(huán)模為一多孔環(huán)形零件，工作條件惡劣，在使用過(guò)程中長(zhǎng)期承受壓輥的擠壓力和物料的摩擦力，使之產(chǎn)塵彎曲應(yīng)力和接觸壓應(yīng)力。同時(shí)，工作時(shí)溫度較高。環(huán)模失效的主要形式是?？准碍h(huán)顆粒機(jī)模內(nèi)環(huán)表已磨損報(bào)廢，也有少量環(huán)模開裂和?？锥氯磯翰怀隽希?。環(huán)模的使用壽命主要與環(huán)模材料、環(huán)模的加工工藝有關(guān)；對(duì)同一環(huán)模材料和同一加工工藝，環(huán)模的使用壽命還與飼料配方、飼料生產(chǎn)工藝參數(shù)、工藝操作等有顆粒機(jī)關(guān)。環(huán)模初試壓是否順利出料主要與環(huán)模模孔表面粗糙度有關(guān)。

根據(jù)統(tǒng)計(jì)，環(huán)模損耗費(fèi)占整個(gè)生產(chǎn)車間維修費(fèi)的25%以上，同時(shí)對(duì)擠壓出來(lái)的顆粒飼料質(zhì)量有著直接的影響。它對(duì)提高產(chǎn)品品質(zhì)和產(chǎn)量，降低能耗（制粒能耗占整顆粒機(jī)個(gè)車間總能耗30%-35%），減少生產(chǎn)成本（環(huán)模損耗一項(xiàng)費(fèi)用占整個(gè)生產(chǎn)車間的維修費(fèi)25% -30%以上）等方面影響極大。一般玉米為主的飼料生產(chǎn)中約占到卜1.5元／噸左右，在秸桿木屑等纖維狀物料的生產(chǎn)中顆粒機(jī)約占到18-48元／噸料：同時(shí)也是顆粒機(jī)最易磨損的零件之一。國(guó)外合理的環(huán)模加工量為1. 5-2.O力．t，我國(guó)目前為5 000-8000 t。2006年我國(guó)年產(chǎn)飼料約1.02億噸，按70%顆粒料計(jì)算，顆粒機(jī)一個(gè)環(huán)模生產(chǎn)7000噸，約需11200只環(huán)模，據(jù)中國(guó)飼料工業(yè)協(xié)會(huì)預(yù)測(cè)，2008年的飼料生產(chǎn)量可達(dá)1.36億噸，大約需13000只環(huán)模，市場(chǎng)需求非常廣闊。三門峽富通新能源業(yè)銷售顆粒機(jī)環(huán)模。

國(guó)外生產(chǎn)環(huán)模的顆粒機(jī)Sprout公司（原UMT）、意大利La Meccanica、美國(guó)Jacobs、泰國(guó)Triumph等。

決定環(huán)模使用性能和壽命的幾個(gè)因素：

a．耐磨性：多數(shù)環(huán)模的損壞是由于磨耗。環(huán)模會(huì)因使用而引起表面磨損顆粒機(jī)和?？自龃?。

顆粒機(jī)環(huán)模的耐磨性隨它的表面硬度、顯微結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分而變化。要使環(huán)模得到最佳的耐磨性，關(guān)鍵在于材料的選擇和熱處理的方法。

b．耐腐蝕性：有些飼料成分和添加劑在高溫、高壓下會(huì)引起點(diǎn)蝕，從而腐蝕顆粒機(jī)環(huán)模材料。

因此，腐蝕是影響環(huán)模性能的最關(guān)鍵的影響因素，必須加以控制。高鉻、高碳的環(huán)模具有最好的耐腐蝕性。

c.韌性：在制粒過(guò)程中壞模承受很大的壓力，這種壓力能引起環(huán)模的即時(shí)損壞；超過(guò)工作時(shí)問(wèn)也會(huì)造成環(huán)模顆粒機(jī)的疲勞損傷。岡此，環(huán)模材料的選擇、熱處理的方法和?？椎亩嗌俣际菦Q定環(huán)模韌性的重要因素。

1.3.1環(huán)模材料

(1)環(huán)模材料的特性

a．耐磨性與韌性：提高環(huán)模硬度（假定會(huì)屬結(jié)構(gòu)固定不變）能增強(qiáng)耐磨性，但會(huì)降低顆粒機(jī)環(huán)模的韌性。換言之，用提高環(huán)模硬度的方法來(lái)改進(jìn)耐磨性，會(huì)增加脆性、降低韌性。因此必須將環(huán)模的硬度限制在能保持使用所需最低限度的結(jié)構(gòu)水平下。

b．耐腐蝕性與耐磨性和韌性：環(huán)模的會(huì)屬結(jié)構(gòu)差和耐腐蝕材料的化學(xué)顆粒機(jī)成分不佳會(huì)降低耐磨性，壞模的沖擊韌性也比較籌，較容易開裂。

c．韌性與孔數(shù)：如果使用一種質(zhì)最較差的環(huán)模材料而想通過(guò)增加孔數(shù)來(lái)提高制粒產(chǎn)量，是很難達(dá)到的。增加孔數(shù)很可能導(dǎo)致環(huán)模的丌裂。環(huán)模材料（在熱處理的顆粒機(jī)同時(shí)）具有不同強(qiáng)度和不同韌性的特點(diǎn)。有些材料的孔數(shù)要少一點(diǎn)才能保持最低程度的韌性和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。

(2)環(huán)模模材料的選用

環(huán)模的主要失效形式是磨損和斷裂，因而要求環(huán)模成品既要表面硬度高，又要有一定的韌性。同時(shí)顆粒機(jī)，由于某些飼料和添加劑在高溫、高壓下對(duì)環(huán)模有腐蝕作用，又要求環(huán)模材料具有耐腐蝕性。幾個(gè)因素相互制約。如果提高了環(huán)模表面硬度，雖提高了環(huán)模的耐磨性，卻使環(huán)模的脆性增加，降低了環(huán)模的抗斷能力：耐腐蝕性較好顆粒機(jī)的材料，其會(huì)相組織和化學(xué)成分會(huì)使材料的耐磨性和沖擊韌性降低。所以在選擇環(huán)模材料時(shí)，應(yīng)綜合考慮，使壞模的綜合性能最好。

對(duì)于環(huán)模的特性怎樣才算優(yōu)質(zhì)以及與選材之間的關(guān)系如何，很難下一個(gè)完整的定義。圈內(nèi)環(huán)模材顆粒機(jī)料主要有碳素結(jié)構(gòu)鋼、合會(huì)結(jié)構(gòu)鋼和不銹鋼三類。上述三大類材料有很多品種，它們的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)又各不相同。每一類材料在制造過(guò)程中又都能通過(guò)特殊的熱處理方法改變其性質(zhì)的。

國(guó)外環(huán)模材料一般使用優(yōu)質(zhì)合金鋼和顆粒機(jī)不銹鋼，其中優(yōu)質(zhì)合會(huì)鋼主要選用低合金滲碳鋼，如18N iCrMoo，20CrN iMo，820V1 17(相似于我國(guó)17CrN 12Mo)等Cr-N i系鋼。這是由于Cr-I j系鋼淬透性好，并和強(qiáng)度顆粒機(jī)、韌性有較好的配合，心部淬火后硬度一般為20～48HRC，表面淬火后硬度達(dá)60HRC以上，基本能滿足環(huán)模既要表面耐磨，又要求心部強(qiáng)度高的特殊要求。不銹鋼環(huán)模國(guó)外一般采用X40Cr13(相似于我國(guó)的4C顆粒機(jī)r13)。

國(guó)內(nèi)環(huán)模材料主要有碳素結(jié)構(gòu)鋼、合會(huì)結(jié)構(gòu)鋼和不銹鋼三類。碳素結(jié)構(gòu)鋼如45鋼，其熱處理硬度一般為45～50HRC。它屬于比較低檔的環(huán)模材料，其酣磨性和耐腐蝕性都較差，現(xiàn)基本被淘汰。合金結(jié)構(gòu)鋼，如顆粒機(jī)20CrVnTi、40Cr、30CrMo等，熱處理硬度在50HRC以上，并具有良好的綜合力學(xué)性能。由此類材料制造的環(huán)模強(qiáng)度高，耐磨性也好，但缺點(diǎn)是耐腐蝕性不好，特別用在魚飼料、萬(wàn)壽菊顆粒、木屑顆粒、秸顆粒機(jī)桿顆粒等的噸料環(huán)模價(jià)格比不銹鋼高得多，現(xiàn)也逐步淘汰。不銹鋼材料有X46Cr13（德國(guó)牌號(hào)）、4Cr13、3Cr13等，這些材料的剛度和韌性都較好，熱處理硬度大T50HRC．并具有良好的耐磨性和耐腐蝕性顆粒機(jī)，使用壽命較長(zhǎng)，噸料環(huán)模費(fèi)用最低。三門峽富通新能源出售飼料顆粒機(jī)、木屑顆粒機(jī)、秸稈顆粒機(jī)環(huán)模。

1.3.2環(huán)模的工作面積、孔結(jié)構(gòu)、厚度和開孔率

環(huán)模工作面積指環(huán)模的內(nèi)徑周長(zhǎng)和有效寬度的乘積，有效寬度指環(huán)模顆粒機(jī)兩越程槽之間的距離。在同樣的工作面積下，壞模內(nèi)徑和有效寬度成反比。在低產(chǎn)量的水產(chǎn)飼料制粒，為保證環(huán)模軸向出料均勻，減小環(huán)模有效寬度，則增大環(huán)模直徑D。

顆粒料是從環(huán)模上的小孔擠出，?？椎妮S線一般都是指向顆粒機(jī)環(huán)模的軸線。

環(huán)模的孔形和厚度對(duì)制粒的質(zhì)量和效率有著密切的關(guān)系。選擇環(huán)模的孔徑太小、厚度太厚，則生產(chǎn)效率低下、成本費(fèi)用高，反之則顆粒松散、影響質(zhì)量和制粒效果。因此科學(xué)地選用環(huán)模的孔形和厚度等參數(shù)是高效、顆粒機(jī)優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)的前提。

環(huán)模示意圖見(jiàn)下圖。

顆粒機(jī)環(huán)模

環(huán)模的孔形：目前常用的?？仔螤钪饕兄毙慰?、反向階梯孔、外錐形擴(kuò)孔和正向帶錐形過(guò)渡階梯孔4種。直形孔加工簡(jiǎn)單，使用最為普遍：反向階梯孔和外錐形擴(kuò)孔減小，?？?a href="http://cndbdb.com.cn/" title="顆粒機(jī)廠家直銷" style="color: red;">顆粒機(jī)的有效長(zhǎng)度，縮短了物料存?？字械臄D壓時(shí)間，適宜于加工直徑小于?10mm的顆粒；正向帶錐形過(guò)渡階梯孔適宜于加工直徑大于?10mm的粗纖維含量高、體積質(zhì)量低的顆粒飼料。除了上述4種孔形以外，還有外錐形孔和顆粒機(jī)內(nèi)錐形孔、非圓形孔等多種孔形，但使用不普遍。直形孔適于配合飼料的制粒：外孔擴(kuò)大適用于脫脂糠等高纖維飼料的制粒；內(nèi)孔擴(kuò)大適合于牧草粉類體積大的飼料制粒。

進(jìn)料孔口直徑應(yīng)大于?？字睆?，這樣可減少物料的入孔阻顆粒機(jī)力，以利于它們進(jìn)入?？住＿M(jìn)料孔有3種基本形式，即直孔、錐孔和曲線形孔。前蘇聯(lián)學(xué)長(zhǎng)的研究結(jié)果表明進(jìn)料孔形中以曲線形孔最優(yōu)，其次是錐孔，直孔最差。不過(guò)，曲線孔需要專用工具加工，尤其是在孔徑較大時(shí)加工較為困顆粒機(jī)難。為此，美國(guó)CPM公司將小孔（孔徑小于lOmm）環(huán)模的模孔進(jìn)料孔采用曲線孔形，而大孔（孔徑大于10mm）環(huán)模的模孔進(jìn)料孔不采用曲線孔形，而是采用錐孔、直孔或與錐孔組合形式。錐孔生產(chǎn)小孔顆粒時(shí)，進(jìn)口錐顆粒機(jī)角b =30。。對(duì)于大孔徑，難以壓制的纖維性輕質(zhì)原料，常用正向帶錐形過(guò)渡階梯孔，直徑為d>10mm、I=1～2d，?=30?！?5。。實(shí)現(xiàn)大孔預(yù)壓、小孔成形擠壓的過(guò)程，確保制粒的質(zhì)量。

減壓孔的深度和直顆粒機(jī)徑(R、E)：對(duì)于纖維含量高的原料，由于它所具有的制粒特性的差異，要求在壓粒的過(guò)程中減少通過(guò)?？椎淖枇Γ匆笤陬~定受壓后減壓成型藉以降低回彈率。為此，?？讘?yīng)設(shè)計(jì)成兩區(qū)段，進(jìn)料擠壓區(qū)段L和減壓出料區(qū)段顆粒機(jī)R，即L+R=T。減壓出料孔有三種基本形式：直孔、錐孔和錐孔與直孔的組合，其中直孔和錐孔最為常用，它的最大孔徑稍大于?？字睆絛，其深度取決于相應(yīng)的有效工作長(zhǎng)度L。在有些情況下，尤其是當(dāng)加工料出現(xiàn)在深減顆粒機(jī)壓孔內(nèi)會(huì)膨脹而堵塞，或者當(dāng)減壓孔使環(huán)模的強(qiáng)度降低時(shí)，宜采用錐孔與直孔的過(guò)渡組合方式，或者采用錐孔。

?？椎呐挪挤绞揭彩黔h(huán)模設(shè)計(jì)里面一個(gè)很重要的問(wèn)題。根據(jù)飼養(yǎng)對(duì)象的不同，顆粒料的大小也不同，但是一旦飼養(yǎng)對(duì)顆粒機(jī)象確定后，顆粒料的大小也就基本確定料，?？椎拇笮∫簿涂梢源_定下來(lái)。通常模孔的排布方式有兩種，一種是排成比較整齊的陣列，一種是錯(cuò)位排布，如圖1-6所示。為了使物料能夠比較好地進(jìn)入?？?，模孔的排布方式一般顆粒機(jī)是進(jìn)行錯(cuò)位排列，通常按等邊三角形布孔，也有按等腰三角形布孔。

環(huán)模工作面的開孔率是環(huán)模的一項(xiàng)重要指標(biāo)。它是工作面（內(nèi)壁）?？卓偯娣e除以壞模工作總面積。丌孔率的大小對(duì)顆粒機(jī)的生產(chǎn)率有很大影響．在考慮壓摸有顆粒機(jī)足夠強(qiáng)度的條件下，盡量提高丌孔率。環(huán)模鉆孔時(shí)的排列方式一般沿周向排列，并在寬度方向上排與排之問(wèn)的小孔相互交錯(cuò)，使整個(gè)鉆出的小孔呈近似等邊角形排列。如果設(shè)小孔的直徑為d，小孔與小孔之間的壁厚為a，環(huán)模開顆粒機(jī)孔率則為v=0.9*(d／a)2=0.9*（d／（d十t））2。

開孔率越高，則出料多。另一方面，模孔間壁厚t越大，則環(huán)模強(qiáng)度越大，開孔率越小。所以要選擇合適的壁厚t來(lái)保證環(huán)模強(qiáng)度和開孔率。從上面的公式顆粒機(jī)可以看出，一般的規(guī)律是，模孔直徑越大，環(huán)模丌孔率越高。丌孔率越高，出料越通暢，但?？妆诤馤減小了，環(huán)模強(qiáng)度減小。所以一定要根據(jù)強(qiáng)度確定開孔率大小，擠壓力大的草料、秸桿料、木屑等物料環(huán)模的開孔率要比飼料顆粒機(jī)環(huán)模小一點(diǎn)，保證環(huán)模強(qiáng)度，防止環(huán)模丌裂。

?？椎挠行чL(zhǎng)度(L)：?？椎挠行чL(zhǎng)度是指物料擠壓（成形）的孔模長(zhǎng)度。模孔的有效長(zhǎng)度越長(zhǎng)，物料在?？變?nèi)的擠壓時(shí)間越長(zhǎng)，制成后的顆粒越，堅(jiān)硬，強(qiáng)度越好，顆粒質(zhì)量也越顆粒機(jī)好。反之，則顆粒松散，粉化率高，顆粒質(zhì)量降低。

環(huán)模的厚度(T)：綜合考慮?？椎挠行чL(zhǎng)度、減壓孔的深度以及環(huán)模的強(qiáng)度來(lái)確定。環(huán)模厚度和孔徑以及被壓物料特性有關(guān)，環(huán)模越厚、?？自缴?、孔徑越小，則孔壁阻力越顆粒機(jī)大，物科擠壓越堅(jiān)實(shí)。壓制不同飼料，不光按孔徑來(lái)選用環(huán)模，還需要選用相應(yīng)的最佳環(huán)模厚度，劉選用最佳深（厚）徑比，以便獲得優(yōu)質(zhì)顆粒飼料，還不堵塞?？住?guó)際上通常選用環(huán)模的厚度(T)為32～127mm。

壓縮顆粒機(jī)比(L／d)：?？椎挠行Чぷ鏖L(zhǎng)度L與其孔徑d之比，稱之為長(zhǎng)徑比。壓制不同的物料，需要采用相應(yīng)的最佳長(zhǎng)徑比，藉以壓制成密實(shí)的顆粒制品。例如，壓制玉米粉所需的長(zhǎng)徑比一般為12，壓制苜蓿草所需的長(zhǎng)徑比為8。顆粒機(jī)使用長(zhǎng)徑比這個(gè)參數(shù)能夠反映加工料對(duì)其環(huán)模結(jié)構(gòu)參數(shù)的相應(yīng)要求。所以，不同粒徑的顆粒只要選用長(zhǎng)徑比合適的環(huán)模，能生產(chǎn)出相同質(zhì)量的產(chǎn)品和高的生產(chǎn)效率。不同類型飼料的適宜?？字睆胶蛪嚎s縮比見(jiàn)下表。

來(lái)自：飼料天顆粒機(jī)地