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1、HK J 一 2 5 0 型环模颗粒机的设计 李媛 黑龙江省畜牧机械化研究所 【 摘 要】 本文着重介 绍了 HK J 一 2 5 0型环模颗粒机的结构和工作原理 ， 对主要部件进行设计 ， 并对主要参数进行 了计算分析 ， 确定了物料攫取角、 压辊直径之 间的关 系。 【 关键词】 环模颗粒机压辊 颗粒机是饲料生产工艺 中最为关键的设备 之 一 ，它 的性 能 优劣 直 接影 响到 颗 粒饲 料 的 生 产 质量 。HK J 一 2 5 0型环 模 颗 粒机 是 经 过对 国内 外 现 有饲 料 颗 粒 机 的调 查 基 础 上 ， 结 合 鱼 、 禽 、 畜饲料特点研究设计的。该机结构简单
2、 、 工作可 靠 、 调整操作方便 ， 适合 中小型饲料加工厂及养 殖场等使用。 1 结构及 工作 原理 颗 粒 机从 其 结 构形 式 上可 分 为环 模 式 和平 模 式两 种 本 机 为环模 式颗 粒机 。环模 式 与平模 式相 比 其生产率高 ， 加工 出的颗粒成 品的表面 硬度较高 ， 是 目前应用最为广泛的机型。本机主 要 由壳体 、 电机 、 机架 、 机座 、 转子 、 环模 、 压辊 、 切刀等部分组成， 如图 1所示。 1 壳体2 切刀 3 机架 4 电机5 机座 6 转子 7 环模8 压辊 图 1 其工作原理是将 已经调质搅拌好 的物料 2主要设计参数 通 过进 料 口进
3、入 到 转 动着 的 料 盆 内 。 由于离 心 针对 市 场需 要 ，我们 确 定 了该 机 的主 要设 力作用 ， 使物料不断甩 向环模 的内壁上 ， 形成均 计参数 ： 匀的环形料层 ，再经过环模和压辊两个相对旋 颗粒直径 ： 2 5 、 3 、 4 、 5 、 b 6 ( m m ) 转件的强烈挤压后 ， 呈 圆柱状从环模孔 中挤出 ， 颗粒长度 ： 5 - 2 0 ( m m ) 并 由切刀 切断成 长度均匀 的颗粒 饲料排 出机 生 产 率 ： 5 0 0 8 0 0 k g l 外 ， 从而完成整个制粒过程。 配套动力 ： 1 5 k W 电动机 1 9 3主要 部件 设计 3
4、1环 模 的设 计 环模 是 颗粒 机 的最 主要 部件 。环模 的材 料 选 用 高铬 合 金 钢 锻件 ， 硬度 为 HR C 4 0 5 0， 其抗 拉 强度不 低 于 9 8 0 Mp a 。环模 进行 真空热 处理 后 表 面硬 度可 达 HR C 5 8 6 2 。 环模 的模孔 形状 为直 形孔。直形孔较阶梯形 、外锥形等孔型加工简 单 而且 增加 了物料 在孔 内受挤 压 的时 间。物 料 受 挤 压 的时 间越 长 ， 成 型 的颗 粒越 坚 硬 ， 质量 也 越 好 。环 模 成 型孑 L 的大 小可 根据 用 户 的要求 设 计 ， 各 孔之 间 的距 离误差 不大 于
5、0 1 - 0 4 m m 。 根据环模直径大小 。一般选取环模线速度 v = 4 7 m s ， 本机选 取环 模线 速度 v = 5 r n s 。 由公式 ： ( n 1 s ) ( 1 ) 表 1 式 中 ： N 一 主轴 转数 。 由公式 ： - ( r m i n ) ( 2 ) LP 式 中 ： n 一 电机 转数 d 一 电机皮带 轮直 径 D一主轴皮带轮直径 由公 式 ( 1 ) 和 ( 2 ) 可 得 环 模 内径 D = 0 2 5 m= 2 5 0 m m。 环模 宽度 b = 0 2 5 D = 7 5 m m 环 模 的厚 度 也 是 影 响 颗 粒 质 量 的 主
6、 要 因 素 。环模厚度 由模孔有效长度与孔径之 比即长 径 比决定。选择合适的长径比可得到适宜的颗 粒 密度 。长径 比与物料 的性质 有关 一般 在 8 ： l 1 8 ： l 之 间 。 因此 根据 孑 L 径 的大 小 确 定 环模 的 厚 度 T。 如表 1 。 孔 径 d ( II n ) 巾2 5 3 4 5 6 环 模厚 度 T( m m ) 3 0 3 0 3 5 4 0 4 5 3 2压 辊 的 设 计 3 2 1 压辊 参 数设 计 。该 机采 用 沟槽 辊 面 的两 辊结构 压辊主要 由偏心轴 、 压辊壳 、 滚动轴承 等组成 。 如 图 2所示 。 压辊 直径大小直
7、接影 响制 粒时物料 摄人 1 偏心轴 2 内 衬板 3 压辊壳 4 轴 承 5 轴承盖 6 外衬板 7 调偏圈 20 图2 角 ，因此在 尽 可能 的条 件 下 ，应 采 用 大直 径 压 辊 ， 对 于两 辊 式环模 颗 粒 机 ， 压 辊 直径 d与环 模 内径关系为 D 2 d 。考虑间隙调整等因素 一般 选 取 d ： ( 0 4 - 0 4 8 5 ) D。 该机 选取 压辊直 径 d = 1 0 5 m m 。 1 调偏圈 2 刮 板 3 锁紧 螺栓 4 环模 5 压辊 图3 图 4 环 模挤 压 工 况 3 2 2 压辊与环模间隙的确定 。为了形成有效 的攫 取 力 和挤 压力
8、 环模 和 压辊 两 表 面应 保 持 一定 的 配合 间隙 。该 机采 用 偏 心机 构手 动 调 整 模 辊 间 隙 ， 调节 原理 如 图 3所 示 。该 机有 两个 压 辊 ，每个压辊都可以单独调节到靠近或远离环 模。压辊安装到环模内后利用偏心轴 ， 可 以调整 压辊外表面与环模 内表面之间的间隙 ，压辊应 调整到与环模轻微接触且 刚好能带动压辊似转 非 转 为 宜 即 环 模 与 压 辊 之 间 的 间 隙 在 O 0 1 5 m m 左 右 ， 此 时物 料 最 易 被 摄 入 ， 生 产 率 最 高 。 4环模 与压 辊尺 寸分 析 颗粒机环模 、压辊尺寸是颗粒机诸参数中 最为重
9、要的两个参数 ，因而选择最佳 的模辊径 比 入 = r是设计颗粒机的关键 问题 ， 解决这个问 n 题不仅有助于进一步认识制粒过程中的一些基 本规律 还可为设计和改进颗料机提供理论依 据。这里从颗粒机工作时某些参数之间的几何 关 系加 以研究 ， 如 图 4所 示 。 图 中 h 。 表 示 压辊 所 能 攫 取 的 物料 层 厚 度 ， 表 示压 辊 的攫 取 角 ，即压 辊在 A 点 的切 线 和 环模 内表面在 A。 点 的切 线相 交所 成 的角 。 在 AO 0。 A中， 过 O 1 点作 高 01 B， 得 到 O A = OB+AB O A= ( R - r ) 2 - ( r
10、S i n f1 ) 2 + F C O S h o = R 一 0 A= 一 ( R - r ) 2 - ( r S i n f1 ) 2一 r c o s fl 其中 入 = r， 则 n T no = V( 1 - A fi - ( A S in f1 ) 2 一 A c o s fl ( 3 ) L 由( 3 ) 式可知 ， 物料攫取层厚度 h 。 与攫取角 1 3 、颗 粒 机 辊径 比 入以及 环模 直 径 R之 间 的关 系， 根据( 3 ) 式进行计算 ， 选取最大攫取角 在 l O 。 8 O 。 可得到 理论最佳值如表 2 。 表 2 1 0。 2 0。 3 0。 4 0。
11、 5 0。 6 0。 7 0。 8 0。 X m a x 0 8 5 2 0 7 4 5 0 6 6 7 0 6 0 9 0 5 6 6 0 5 3 6 0 5 1 6 0 5 0 4 R最大值 0 1 6 0 9 0 2 9 9 8 0 4 2 2 4 0 5 3 3 5 0 6 3 6 0 7 3 2 l 0 8 2 3 7 0 9 l 2 5 由表 2可知 ，物料攫 取 层厚 度 h 。 与攫 取 角 B、 模径 比 入值成正 比。在压制过程 中， 攫取角 B 随物料 被 不 断压 实 、 挤 出 而减 小 直至 零 ( K点 处 ) ， B 越小则物料越易被摄入 。但 同时也应 考虑到生产率等因素 ，对于采用二辊结构 的环 模颗粒机 ，一般选取攫取角 B在 3 0 。 7 0 。 之间， 模径 比在 0 4 2 0 4 5之间比较合适。 本机环模 内径 D = 2 5 0 m m压辊直径 d = 1 0 5 m m 模 径 比 A = 0 4 2符 合设计 要 求 。 5结 论 经试验表明该机参数选择合理 ， 结构简单 ， 操作方便 ， 加工物料质量好 ， 符合鱼 、 禽 、 畜饲喂 需求 ，是中小型饲料加工厂及养殖场的理想设 备。 2l
