第二章環(huán)模顆粒機(jī)主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的分析計(jì)算
2.1環(huán)模顆粒機(jī)成形過(guò)程
    顆粒壓制機(jī)的顆粒成形過(guò)程，是建立在粉粒體間存在間隙的基礎(chǔ)上。粉料在溫度、摩擦力和擠壓力等綜合因素的作用下，使粉粒體的空隙縮小，形成具有一定密度和強(qiáng)度的顆粒。根據(jù)粉料在擠壓過(guò)程中不同的狀態(tài)，可將其分為3個(gè)區(qū)，即供料區(qū)、變形壓緊區(qū)和擠壓成形區(qū)(見(jiàn)圖2-1)。
    (1)供料區(qū)：物料基本不受機(jī)械外力的影響，但它受離心力的影響（環(huán)模旋轉(zhuǎn)），使粉料緊貼在環(huán)模的內(nèi)圈上，密度為0.4～0.7g/cm3。
    (2)變形壓緊區(qū)：隨著模、輥的旋轉(zhuǎn)，物料進(jìn)入壓緊區(qū)，受到模輥的擠壓作用，粉料之間產(chǎn)生相對(duì)位移。隨著擠壓力的逐漸增大，粉粒體間空隙逐步減小，物料產(chǎn)生不可逆的變形，密度增加到0.9～1.0g/cm3。
    (3)擠壓成形區(qū)：在擠壓區(qū)內(nèi)，模輥間隙較小，擠壓力急劇增大，粉粒體之間接觸表面積增大，產(chǎn)生較好的粘接，并被壓入模孔。物料由于產(chǎn)生彈性變形和塑性變形等組合變形，形成的顆粒密度達(dá)到l.2～1.4g/cm3。物料被擠壓出模孔之后有一定的回彈率（即顆粒直徑略大于壓模孔徑），一般回彈率為2%～5%。物料的物理性質(zhì)、環(huán)模的長(zhǎng)徑比(L/D)都會(huì)影響回彈率。

2.2壓入物料高度的計(jì)算
    壓入物料高度直接決定生產(chǎn)率，下面在進(jìn)行受力分析的基礎(chǔ)上推導(dǎo)壓入物料高度的計(jì)算公式。
    粉料被壓輥帶入變形壓緊區(qū)，主要依靠物料與壓輥、壓模表面的摩擦。分析變形壓緊區(qū)靠近供料區(qū)的一小段粉料的受力狀態(tài)。如圖2-2所示，引壓輥表面將物料攫入變形區(qū)的臨界點(diǎn)A點(diǎn)的切線和壓模內(nèi)表面Ai點(diǎn)的切線，兩切線相交于c點(diǎn)。現(xiàn)對(duì)ACA1物料三角柱作受力分析，以c為原點(diǎn)，CAi為x軸，圖中∠ACA1=∠DAO1=P，稱為攫取角，求出b也即找到了壓粒的必要條件。△ACAi受到壓輥的壓力N，摩擦力F；受到壓模的壓力Q，摩擦力T，f為粉料與模、輥之間的摩擦系數(shù)。
 
 
2.4環(huán)模與壓輥
    顆粒壓制機(jī)的壓模、壓輥是重要的工作和磨損部件，其工藝參數(shù)的配備合理與否，性能和質(zhì)量的好壞，將直接影響到顆粒機(jī)的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。
2. 4,1環(huán)模的結(jié)構(gòu)參數(shù)及環(huán)模轉(zhuǎn)速度
    (1)環(huán)模的模孔
    顆粒料是從環(huán)模上的小孔擠出，模孔的軸線一般都是指向環(huán)模的軸線，如圖2-4所示。

    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、優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)的前提。
    環(huán)模的孔形：目前常用的模孔形狀主要有直形孔、反向階梯孔、外錐形擴(kuò)孔和下向帶錐形過(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)孔減小了模孔的  有效長(zhǎng)度，縮短了物料在模孔中的擠壓時(shí)間，適宜于加工直徑小于Ø10mm的顆粒：正向帶錐形過(guò)渡階梯孔適宜于加工直徑大于Ø10mm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)大于模孔直徑，這樣可減少物料的入孔阻力，以利于它們進(jìn)入模孔。進(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)加工較為困難。為此，美國(guó)CPM公司將小孔(孔徑小于lOmm)壓模的模孔進(jìn)料孔采用曲線孔形，而大孔（孔徑大于lOmm）壓模的模孔進(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．Ø=30°～45°。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)模孔的阻力，即要求在額定受壓后減壓成型藉以降低回彈率。為此，模孔應(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R，即L+R=T。減壓出料孔有3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模孔直徑d，其深度取決于相應(yīng)的有效I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。
   壓模工作面的開(kāi)孔率是壓模的一項(xiàng)重要指標(biāo)。它是工作面（內(nèi)壁）模孔總面積除以壓模工作總面積。開(kāi)孔率的大小對(duì)顆粒機(jī)的生產(chǎn)率有很大影響．在考慮壓摸有足夠強(qiáng)度的條件下，盡量提高開(kāi)孔率。壓模開(kāi)孔率的計(jì)算方法與粉碎機(jī)篩板篩孔開(kāi)孔率的計(jì)算方法相同。根據(jù)孔徑大小不同，開(kāi)孔率可在20%-30%之間選取。
   模孔的排布方式也是環(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)象確定后，顆粒料的大小也就基本確定料，模孔的大小也就可以確定下來(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，～種是錯(cuò)位排布，如圖2·7所示。為了使物料能夠比較好地進(jìn)入模孔，模孔的排布方式一般是進(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。

  壓縮比：壓縮比是模孔的進(jìn)口面積和模孔面積的比值，此值僅表示物料進(jìn)入壓制室后如何有效壓縮物料的一個(gè)指示值。對(duì)于<10mm小孔徑D2／d2=l. 56，對(duì)于>10mm大孔徑則更大。
    模孔的有效長(zhǎng)度(L)：模孔的有效長(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)，物料在模孔內(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)：綜合考慮模孔的有效長(zhǎng)度、減壓孔的深度以及環(huán)模的強(qiáng)度來(lái)確定。壓模厚度和孔徑以及被壓物料特性有關(guān)，壓模越厚、模孔越深、孔徑越小，則孔壁阻力越大，物科擠壓越堅(jiān)實(shí)。壓制不同飼料，不光按孔徑來(lái)選用壓模，還需要選用相應(yīng)的最佳壓模厚度，即選用最佳深（厚）徑比，以便獲得優(yōu)質(zhì)顆粒飼料，還不堵塞模孔。國(guó)際上通常選用環(huán)模的厚度(T)：為32～127mm。
    長(zhǎng)徑比(L／d)：模孔的有效工作長(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。使用長(zhǎng)徑比這個(gè)參數(shù)能夠反映加工料對(duì)其壓模結(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)徑比合適的壓模，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模孔直徑和長(zhǎng)徑比見(jiàn)參考文獻(xiàn)
    (2)材質(zhì)、孔形加工與熱處理
    環(huán)模所用材質(zhì)對(duì)于環(huán)模的使用壽命有著密切的關(guān)系，環(huán)模的材質(zhì)可以采用優(yōu)質(zhì)合金鋼，目前采用不銹鋼較多。對(duì)于不易擠壓的物料的壓制，也可以采用青銅壓模，因?yàn)榍嚆~質(zhì)軟，擠壓物料比較容易，但使用壽命較短，目前很少使用。
美國(guó)克勞德一伯吉斯材料公司K．哈伯爾先生通過(guò)對(duì)146個(gè)壓模(40種材料和10種孔徑)在相同條件下進(jìn)行了試驗(yàn)，得出結(jié)論表明，采用X40Cr14（高碳鉻鋼）制造的壓模，壓模表面硬度HRC61-62，使用專用設(shè)備鉆孔，真空淬火，生產(chǎn)2500t飼料后無(wú)明顯的磨損。而采用20Mn／ER5（低碳鋼）鉆頭打孔，熱處理后表面硬度HRC56-58，芯部
    三門(mén)峽富通新能源生產(chǎn)銷售顆粒機(jī)、秸稈壓塊機(jī)、飼料顆粒機(jī)、木屑顆粒機(jī)等生物質(zhì)燃料飼料成型機(jī)械設(shè)備，同時(shí)我們還有大量的生物質(zhì)顆粒燃料出售。