在配合顆粒飼料的加工中,制粒機是關鍵的核心設備。環(huán)模則是顆粒機中一項成本昂貴的易損件。怎樣減少和改善環(huán)模與壓輥的磨損,延長它們的使用壽命,以降低生產(chǎn)成本、提高效益,已經(jīng)愈來愈被人們所重視。本文以KYW-3a型環(huán)模式制粒機為例,就上述問題進行分析,并提出相應的處理設想。
1、磨損的現(xiàn)象與產(chǎn)生的結(jié)果
    在生產(chǎn)實踐中,我們都有這樣的體會,一只環(huán)模和一副壓輥理論上可生產(chǎn)粒料分別是:2000噸和5000號(此處不考慮高檔環(huán)模和壓輥)。但實際上管理較好的企業(yè)也只有1000多噸和250多噸;而一般管理較差的企業(yè),甚至只有500~600噸和80~100噸,就得更換新的環(huán)模和壓輥。其次,如果我們仔細觀察磨擦后的壓輥,不難發(fā)現(xiàn)這種磨損沿壓輥軸線方向呈不規(guī)則分布(如圖1所示),朝外的一端最嚴重,里面次亡,而中間最小,基本呈不規(guī)則粗糙曲線,形狀有如腰鼓。最大凹陷處有時可達&3mm，富通新能源生產(chǎn)銷售的木屑顆粒機專業(yè)壓制木屑生物質(zhì)顆粒燃料。
     壓輥的轉(zhuǎn)動是由環(huán)模的驅(qū)動通過物料的傳遞來實現(xiàn)的,環(huán)模與壓輥之間有著強烈的擠壓應力和摩擦力,因此這種磨損也是雙方的。盡管環(huán)模的材質(zhì)比壓輥要求高、抗磨性能好,但環(huán)模總是要磨損的,且磨損的幾何形狀與壓輥的磨損形狀相對應(如圖1)。這在實際生產(chǎn)中是明顯存在的,只不過磨損的程度小一些,使用壽命長一些。然而正是由于這種不規(guī)則磨損會帶來如下主要的嚴重后果。
1.1  更換新壓輥與舊環(huán)模配對使用時,由于環(huán)模這種不規(guī)則磨損存在,磨損量較大的兩端,因間隙小,擠壓力變小,易出現(xiàn)出粒不暢,出粒速度相對中間降低,甚至堵模,加劇磨損,降低產(chǎn)量。
1.2  由于環(huán)模存在這種不規(guī)則磨損并加劇,將導致惡性循環(huán),使得新輥配舊模時,壓輥的使用壽命更短;也使得環(huán)模的磨損比其在有規(guī)則磨損(沿軸向等量磨損)情況下更大,使用壽命短得多,且難以修整。故生產(chǎn)成本大大提高。
1.3  也正是如此,導致制粒機往往在額定產(chǎn)量內(nèi),易出現(xiàn)超負荷、安全銷折斷和不利于制粒機傳動系統(tǒng)安全的隱患。
2、磨損的原因分析
      上述的磨損在一些生產(chǎn)企業(yè)中是存在的,其產(chǎn)生的后果亦是顯而易見的,只是不同的企業(yè),其程度不等而已。為了能較好地解決這一問題,我們必須首先弄清楚是何原因?qū)е逻@樣的磨損。在整個生產(chǎn)過程中,有許多因素都可以導致環(huán)模與壓輥磨損。諸如,物料的配方、粉碎粒度,粉料的調(diào)質(zhì)質(zhì)量和模輥間隙、操作的技巧等。但這些都是人為可以控制的,同時這些因素導致的磨損也絕不會出現(xiàn)圖1所示的不規(guī)則磨損,而只能是正常的軸向等量磨損。從圖2上我們可分析知道,理論上在粉料通過喂料刮板(7)和壓模罩(8)進入上下壓制腔時,由于離心力作用,物料應均勻地貼附在環(huán)模內(nèi)壁,從而進入壓縮區(qū)均勻地擠壓出粒。這時環(huán)模與壓輥所受的力應該沿其軸向是均勻分布的;它們之間所發(fā)生的磨損也應該沿軸向均布。但實際上通過圖2我們不難發(fā)現(xiàn),物料的分布并不那么簡單。當物料經(jīng)調(diào)質(zhì)器(5)落入下料斜槽(6)時,由于物料重力在斜向的分力和下落時所具有的能量的作用,物料克服摩擦沿壓模罩的斜面繼續(xù)下滑,一部分進入下壓制腔;另一部分則由旋轉(zhuǎn)的壓模罩帶到頂部經(jīng)喂料刮板送入上壓制腔。物料在沿環(huán)模軸向由外向里進入上下壓制腔時,因物料與機體的摩擦以及物料本身內(nèi)部摩擦,其所具有的動能是逐漸衰減的,加上離心力的作用,這樣就使得物料貼附在環(huán)模內(nèi)壁時,并非沿軸向均勻分布。如果假定物料沿軸向分布時密度相等,則其分布只能是以圖3所示AD線的形式分布(為了說明方便,以直線表示)。另外,為了清除粘積在傳動盤(1)內(nèi)表面上的少量粉料,該機器在主軸頭上固定了一刮料斜鐵,將傳動盤上積存的粉料鏟除,而鏟下的粉料較密實并通過斜鐵、壓輥和傳動盤與壓輥之間的間隙又重新進入上下壓制腔,從這個意義上講,這也是對壓制腔一種少量喂料,但方向與上述相反。因此,物料最終貼附在二腔環(huán)模內(nèi)壁時,應該呈現(xiàn)出圖3中ABC線所表示的形式,即沿軸向分布的物料層厚不一樣。當壓輥攝入物料進入壓縮區(qū)時,兩端的物料比中間區(qū)域多(密實)。因此,進入擠壓時,環(huán)模與壓輥的擠壓應力和摩擦力也是呈現(xiàn)出兩端大而中間小,其中靠外的一端最大。這就是我們在實際生產(chǎn)中所見到的環(huán)模與壓輥磨損呈不規(guī)則分布的直接和主要的原因。
3、解決的措施
通過以上分析,我們已經(jīng)知道導致這種非常規(guī)磨損的主要原因是,物料在進入壓縮區(qū)前分布不均勻,而這種磨損是非常有害的,其產(chǎn)生的后果也是相當嚴重的。要想有效地解決這一問題、改善磨損,我們必須從如何盡量使進入壓縮區(qū)前的物料能均勻地分布在環(huán)模內(nèi)壁上著手。因此,便有了以下兩種粗淺的設想。
3.1  增設導料∀勻料輥如圖4所示,在上下壓制腔內(nèi)各設置導料∀勻料輥一只。該勻料輥平行于壓輥,位于各壓縮區(qū)前方,與環(huán)模內(nèi)壁的間隙應等同于該制粒機理論上粉料對壓輥的包角 所決定的層厚度h,長度(L)與壓輥相等,其支承固定于主軸頭上。但與環(huán)模的間隙h應能夠滿足不同性質(zhì)的物料、環(huán)模孔徑和產(chǎn)量等要求進行一定范圍內(nèi)的調(diào)整。另外,為了增加勻料輥表面摩擦,使得其真正起到導料與勻料的作用,應該將勻料輥表面設計成具有雙向螺旋式翅棱的形式(如圖5所示)。這樣當勻料輥因物料摩擦而轉(zhuǎn)動時,便具有螺旋推進器的作用,從而能夠?qū)�圖3所分析的兩端較高的物料推向較低處,達到環(huán)模內(nèi)壁上粉料導向和均勻的目的;同時,勻料輥還起到物料進入壓縮區(qū)前的預壓緊作用。由此可見,這種勻料輥可以使粉料在進入壓縮前密實而均勻地分布在環(huán)模內(nèi)壁上。
3.2  增設導料勻料耙該機構(gòu)的設計思路和工作原理與勻料輥相似,安裝的位置和相關的位置尺寸(h)、結(jié)構(gòu)尺寸(L)也與前述一樣,h值的大小也應該根據(jù)要求可以調(diào)整。只是機構(gòu)的形狀不一樣,以及工作過程中不能轉(zhuǎn)動而已。如圖6所示,該勻料耙有如農(nóng)用耕耙,但沒有耙釘。其表面呈弧狀,弧線的曲率半徑R=環(huán)模內(nèi)半徑-h值,其寬度B與勻料輥直徑相等。孤形表面上有凸起的斜棱,斜棱可將進入壓縮區(qū)前的物料,由兩端較高處推向較低處,以達到均勻和密實作用。
4、結(jié)束語
4.1上述分析和討論的這兩種設想,對環(huán)模與壓輥的使用壽命、磨損和由此產(chǎn)生的嚴重后果應該能起到較大的改善作用。只是在具體實施當中,應根據(jù)具體的技術要求,確定相關技術參數(shù),并在使用當中不斷調(diào)整,以達到最佳效果。
4.2由于是設想,故對機構(gòu)中某些具體參數(shù)數(shù)據(jù),如:勻料輥直徑、雙向螺線的長度(L1、L2)、螺線本身參數(shù)等,在此不做定量分析。但這些設想,可以指導我們?nèi)绾螐母纳骗h(huán)模式制粒機主要零部件的磨損出發(fā),對提高制粒的質(zhì)量,降低飼料加工企業(yè)的成本等,將起到積極作用。
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