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1、实用标准文案一、环模导料孔修复机设计及应用环模颗粒机广泛应用于饲料的加工、秸杆木屑等生物质能的颗粒成型、复合 肥的生产、 万寿菊颗粒压制、 石油及塑料粒子的生产中。 不同物料选用不同的制 粒机，但其核心部份是制粒机环模。它对提高产品品质和产量，降低能耗（制粒 能耗占整个车间总能耗 30-35 ），减少生产成本（环模损耗一项费用占整个 生产车间的维修费 25-30 以上）等方面影响极大。一般玉米为主的饲料生产 中约占到 1-1.5 元/ 吨左右，在秸杆木屑等纤维状物料的生产中约占到 18-48 元/ 吨料；同时也是制粒机最易磨损的零件之一，因此，了解环模的设计及应用，并 对环模进行正确的选用、
2、合理的使用以及有效的保养， 对于饲料生产者来说是至 关重要的。下面对环模的设计及其选用、使用和保养作些浅析，以供大家参考。1环模导料孔修复机环模直径和环模有效压制宽度等参数的确定a、环模直径和有效宽度是环模的主要参数： 首先根据国内外制粒机参数及优先数列确定环模直径系列： 250、300、320、350、 400、 420、 508、 558、 678、 768等; 相对功率为 15、 22、 37、 55、 75/90 、 90/110 、 132/160 、 180/200 、 220/250 、 280/315; 根据等有效压制面积等功率之比值（一般14?22cm2/kW ,确定环模有效
3、宽度（有效宽度是指环模中间与压棍接触部 份）。另外很多国内制粒机是吸收国外技术，所以也有不少环模直径采用英制尺 寸或近似值，如：SZLH3016环模直径16英寸（406,407 ）、SZLH3020环模直径 20英寸（508）、SZLH3022环模直径22英寸（558）、SZLH7726环模直径26英寸（ 660）、 304环模等。b、环模的转速的确定 环模转速与机器本身的几何参数（压辊个数、模孔直径、深度等）相关。 ? 根据 资料和多年来国内制粒机的技术参数及对国外样机的数据检测 , ? 对于采用二个 压辊的环模制粒机 , 以环模内径处线速度（也叫环模线速度） 4-8m/s 较为合适 , 它
4、的高低影响到挤压区内的料层厚度及物料通过模孔的时间， 进而影响制粒机产 量和颗粒质量。 线速度过高时， 相同产量条件下环模每转产出颗粒少， 挤压区内 料层薄，轴向料层分布不均匀， 有可能使挤压区内的物料形成断层， 制粒不连续， 制出的颗粒松软， 轴向压出颗粒长度不匀， 粉料多， 而且对于水分含量较高的物 料还易打滑， 甚至根本不能制粒； 较低的环模线速度虽然制出的颗粒质量好， 但 对产量影响较大。c、压辊直径的确定颗粒形成的基本原理如图。 它是通过环模和压辊之间相互的挤压力， 克服物料通 过模孔的阻力，从而达到制粒的目的。 （挤压原理图见图一） 相同环模下，压棍直径越大， 环模和压棍之间型成的
5、三角挤压范围越大， 越利于 挤压作用。理论上单辊的压辊直径可做得最大，挤压时间，挤出效果应最好，但 在机器运转时，压辊和压模之间的作用力在主轴、主轴轴承、空轴等之间传递， 所以单辊制粒机的主轴、 主轴轴承、 空轴等机械结构粗大， 只在小型实验室制粒 机及难于制粒的大型秸杆压块机中运用。双压辊制粒机的两只压辊之间挤压力F1和F2相在主轴头上平衡；压模上的反作用力F1和F2相互抵消，设备上的 主轴（主轴轴承处）、主轴轴承、空轴上受力小，机械结构小，是实际中使用最 多的机型。根据经验确定压辊外径与压模内径比为 0.475, 并圆整后确定压辊直 径。三辊制粒机三辊之间受力也能平衡， 但压辊和压模内径比
6、不高。 另外对用于 秸杆木屑等纤维状物料的制粒机， 压辊之间不平衡力 （两挤压力 F1-F2 之差）须 和压模上的反作用力之差（F1 -F2 ）通过主轴、主轴轴承、空轴来抵消，所以 主轴（主轴轴承处）、主轴轴承、空轴、环模、压棍的结构都要加强。单辊挤压室：L为压辊中心和压模中心在挤压力垂直方向上距离；挤压力作用在环模的力F 1）转速一定条件下，L*F 1）正比于输入功率。压辊和压模中心 越小，L越小，挤压力F 1）越大。另一方面，F 1和F 1这一对作用力和反作用力必须通过压辊壳、压辊轴承、 压辊轴、主轴、主轴轴承、空轴、环模后相平衡。所以 F1 越大，主轴、主轴轴 承、空轴结构必须越大。这类
7、制粒设备挤压力最大，压缩区范围大，压缩平稳；挤压区范围大，挤出颗粒 质量好，并且回弹量小、挤压室内摩擦功耗小，功率用于挤出作用多。这类制粒 机主要用于小型机和秸杆压块机中。单辊制粒室双辊挤压室：L为两压辊中心在挤压力垂直方向上距离；F 1、F 2分别为两压 辊上的挤压力，F1 F2为作用在环模上的挤压力（反作用力）;在转速一定下， （F 1 F2 ）* L/2正比于输入功率，所以中心越大，L越大，挤压力越小。另一方面F1通过压辊外壳、轴承、压辊轴、主轴头和另一对压辊的 F2相平衡； F1通过环模和F2相平衡，制粒机的主轴（主轴轴承以后）、主轴轴承、空轴 等受挤压力影响小。在挤压秸杆木屑等纤维质
8、物料时 F1、F2受力波动大，F1和F2不平衡力（F1-F2） 又必须通过主轴、 主轴轴承、 空轴和环模上的两个反作用力的差相平衡， 这类制 粒设备振动大，结构上必须加大加粗。双辊制粒室图一、挤压原理图2环模导料孔修复机环模材料和热处理环模通常由碳素结构钢、合金结构钢和不锈钢经锻压、切削、钻孔、热处理等工 序制成。环模所用的材料和每个加工工序对其使用寿命及制粒质量、 产量有直接 的影响。碳素结构钢主要有 45 钢，其热处理硬度一般为 HRC455，0 其耐磨性和 耐腐蚀性都较差，现基本被淘汰；合金钢主要有20CrMnTi 材料，它是通过表面渗碳等表面热处理，处理硬度在HRC5C以上，并具有良好
9、的综合力学性能，由此 类材料制造的环模强度高，耐磨性好于 45钢，但缺点是耐腐蚀性不好。虽然单 只环模成本较低， 但使用时吨料生产成本高于不锈钢环模， 现也逐步淘汰； 不锈 钢材料主要为4Cr13，这些材料的刚度和韧性都较好，热处理是整体焠火，硬度 大于HRC50并具有良好的耐磨性和耐腐蚀性，使用寿命较长，吨料环模费用最 低。下面就 4Cr13 材料环模每个加工工序对其质量影响说明：a、环模材料成份对于4 Cr13材料的环模，其质量源头必须从钢锭开始：4Cr13钢环模化学成分（质量分数 % 为：C含量w 0.360.45, C r含量1214,Si含量w 0.60, Mn含 量w 0.80,S
10、含量w 0.03, P含量w 0.035 ;在实际使用中含 Cr量12流右的环模 使用寿命比含C r量14%勺环模在其它处理相同的条件下，其使用寿命减小 1/3 以上；所以环模质量的源头是从钢淀开始，不仅要确保 Cr 含量 13%以上，还要 求大小形状等符合锻造。b、环模锻打质量对于4 Cr13材料的环模锻造工艺要求为加热温度和时间合适，常见环模锻造问题是：1）、加热温度过高和时间过长，锻坯呈黄白色，估计温度超过1200C，此时锻坯 易出现表层过烧 , 整体过热 , 组织粗大晶粒不均匀现象 ;2）、炉温均匀性差。加热过程中因温度不均匀使锻件过热或局部过烧造成晶粒 粗大、锻坯的均质性差。 锻件尺
11、寸越大 , 这种现象就越严重。 在随后的热处理工 艺中难以消除这种缺陷 , 也是造成环模开裂的常见原因。3）、由于铸锭中存在如偏析、非金属夹杂物、疏松等缺陷 ，所以要通过锻造变 形来改善和消除 , 这是锻件达到良好综合力学性能的基础。 对于纵向横向性能要 求较高的锻件，应当采用良好的组合锻造工艺，单一的锻打工艺难以保证质量。4）、锻后冷却温度、速度控制不好，如果冷却速度非常缓慢, 容易发生奥氏体再结晶 , 已经被锻造中细化的晶粒会发生异常长大造成混晶，5）、退火处理：应对环模毛坯的硬度加以控制， 其硬度在HB170220之间为宜， 如果硬度过高， 钻孔时钻头易断裂， 并造成死孔，硬度过低则影响
12、模孔的光洁度。c、热处理对环模质量的影响4Cr13材料采用整体淬火工艺，淬火是把金属成材或零件加热到相变温度以上， 保温后，使C r合物溶于组织中，以大于临界冷却速度的急剧冷却，以获得马氏 体组织的热处理工艺。 淬火是为了得到马氏体组织， 再经回火后， 使工件获得良 好的使用性能， 以充分发挥材料的潜力。 制孔后环模应在真空炉中加热粹火。 经 真空热处理的环模 , 能有效地保证模孔的光滑度 （避免了模孔的氧化） 。在圆周方 向三等分处的每个部位， 取不少于 3点测硬度平均值， 其各部位的硬度值之差应 不大于HRC43、环模孔结构、压缩比、粗糙度及环模模孔加工设备常见的环模模孔主要有直孔、 带减
13、压孔、 外锥形孔和内锥形孔等。 带减压孔又称 释放孔，如图2所示，不同的模孔形式适合不同种类的饲料原料或不同的饲料配 方。同一环模中， 越程槽边上的直孔长度 L 与环模中心部位的直孔长度 L 也都不 一样。在压棍对压模的压力和阻力一样下， 越程槽边的物料容易挤出越程槽， 而 不进入模孔。所以一般在越程槽边上两排带有减压孔 （或减压孔长度M大于环模 中心的模孔的M），并且第一排减压孔长度M大于第二排，使各模孔出料量一致。 模孔主要参数有：d-模孔直径、T-环模厚度、L-模孔有效厚度、M-减压孔长度、a- 模孔中心距、 t 模孔间壁厚、 D 环模直径、 E 环模有效宽度、图二、模孔图a、环模模孔各
14、参数的作用与含义环模压缩比 I=L/d ，它是反映颗粒饲料挤压强度的一个指标。压缩比越大，挤出 的颗粒饲料越结实。 所以环模模孔 d 确定， 饲料配方确定， 即环模压缩比 I 一定 条件下，环模的有效厚度L=I衣d就确定了。T为环模厚度，它的最小值 T1和环模受力有关，压棍对环模的挤压力越大，环 模最小厚度 T1 越大。当模孔有效厚度 LT1,所以有一减压孔M=T-L，即带减压孔形环模；当环模有效厚度 L T1时， 一般环模厚度T=L，即直孔形环模；减压孔孔径比模孔直径d大，物料通过减压 孔时不产生摩擦力。导料锥孔：便于物料流入模孔，环模在使用过程中，导料锥孔磨损最快，使用过 程中须对导料锥孔
15、进行修复。外锥孔环模主要用于秸杆颗粒、木屑生物质颗粒中。模孔磨大时，模孔直径d变大时，模孔的长度L也将变长，保证压缩比I=L/d变化小，确保颗粒的硬度。 环模工作面积、孔的排列和开孔率1）环模工作面积F=n* D* E,环模制粒机的设计功率和环模工作面积成正比， 因此功率一定的制粒机，一般环模直径D和环模有效宽度E成反比，在低产量的 水产饲料制粒， 为保证环模轴向出料均匀， 减小环模有效宽度， 则增大环模直径 D。2）环模模孔按等边三角形原则排孔。 环模开孔率为书二0.9衣（d/a ） 2=0.9衣d/ （ d t ） 2, 开孔率越高，则出料多。另一方面，模孔间壁厚 t 越大，则环模强度 越
16、大，开孔率越小。对于合金钢环模 , 采用表面渗碳焠火工艺，则模孔间壁厚 t 等于2倍渗硬层加中间软层， 软层越小，环模越容易开裂， 所以要选择合适的壁 厚 t 来保证环模强度和开孔率。 从上面的公式可以看出， 一般的规律是， 模孔直 径越大，环模开孔率越高。开孔率越高，出料越通畅 , 但模孔壁厚 t 减小了，环 模强度减小。所以一定要根据强度确定开孔率大小，挤压力大的草料、秸杆料、 木屑等物料环模的开孔率要比饲料环模小一点，保证环模强度，防止环模开裂。b、粗糙度也是衡量环模质量的重要指标。在同样的压缩比下，粗糙度值越大， 饲料挤出阻力越大， 出料越困难， 过大的粗糙度也影响颗粒表面的质量。 合适的 粗糙度值为应在 0.81.6
