對于生物質(zhì)原料，成型時對顆粒機環(huán)模成型孔有非常大的成型壓力，試驗表明，φ6成型孔，其孔內(nèi)成型最大載荷約為7kN，壓應力約250MPa，對于非孔內(nèi)成型，即伴隨結(jié)殼的成型，成型載荷遠遠高于此應力。在這樣大的分布載荷作用下，彎曲變形十分突出，盡量避彎曲變形是設計環(huán)模的一個重要考慮，富通新能源專業(yè)生產(chǎn)銷售秸稈顆粒機環(huán)模、木屑制粒機環(huán)模等顆粒機配件。
    有限元計算的力學模型，主要是力學計算中的力邊界條件。凡是有力直接作用的部位都需要建立力邊界條件。對于環(huán)模，力邊界主要是物料或者成型體（顆粒）直接接觸的部位，即開孔區(qū)。
    從宏觀角度看環(huán)模，首先是成型載荷的作用區(qū)界定、載荷在作用區(qū)的宏觀分布規(guī)律，從局部角度看環(huán)模，主要是載荷在孔壁和孔間隔的分布規(guī)律。
    為了對擠出過程中孔內(nèi)載荷分布有一定了解，專門設計了擠出試驗。該試驗與單孔成型試驗相似，但圓筒為直筒，沒有進料的錐部，在給物料施加較大的壓縮載荷后，載荷不再上升。反而會下降，這種載荷下降現(xiàn)象，是顆粒成型后在孔內(nèi)滑移的表現(xiàn)。此數(shù)值即為擠出載荷。
    從顆粒擠出試驗的結(jié)果可以看出，擠出載荷大致與孔深成線性關(guān)系，但平均摩擦應力變化不大，在9.47～10.8之間變化。可以設想，摩擦系數(shù)可以認為是常數(shù)。基于上述試驗結(jié)果，對環(huán)模的力學模型，可以歸納出如下兩個基本假設，即整體載荷分布假設和孔內(nèi)載荷分布假設。
    1．整體載荷分布假設
    在環(huán)模一條母線附近的16.50（摩擦角）圓弧面上作用有從零線性變化至最大值的分布載荷；載荷沿圓筒的軸線方向為均勻分布；環(huán)模上成型孔內(nèi)區(qū)域和孔間隔的載荷相同。對于此款假設，可以理解為分布載荷以孔橋上的載荷為準，即孔內(nèi)載荷的上限為孔橋載荷，環(huán)模外壁有成片的硬殼屬于此情況。也可以理解為以孔內(nèi)載荷為準，筒橋上的下限載荷為孔內(nèi)成型載荷，環(huán)模外壁完全沒有硬殼生成接近此情況；計算載荷為虛擬載荷，計算結(jié)果只需要提供虛擬載荷作用下的應力和變形分布規(guī)律，實際應力和變形用載荷系數(shù)適應。
    2．孔內(nèi)載荷分布假設
    孔內(nèi)載荷分布假設，可以用圖3.5示意。
    此圖的含義為，成型載荷主要作用在成型孔的成型段上，載荷釋放段成型載荷為零。
    試驗表明，如果不結(jié)殼，物料成型主要依靠成型孔的摩擦力實現(xiàn)；如果結(jié)殼，物料成型主要依靠成型孔的錐部和孔橋?qū)崿F(xiàn)。由于前面提到的計算載荷只是一個虛擬載荷，與環(huán)模的實際載荷沒有關(guān)系，所以，在分析孔內(nèi)載荷分布規(guī)律時，不考慮結(jié)殼載荷，只考慮無殼成型。當需要考慮結(jié)殼載荷時，將此載荷修正為結(jié)殼載荷即可。基于這樣的考慮，孔壁的摩擦系數(shù)成為建立孔內(nèi)載荷分布規(guī)律的關(guān)鍵。不同深度圓筒試驗表明，擠出載荷基本上與孔深成正比，所以，假設孔內(nèi)所有部位摩擦系數(shù)相同。在統(tǒng)一摩擦系數(shù)假設下，孔內(nèi)壓縮載荷在深度方向線性分布。自然，孔內(nèi)摩擦載荷在深度方向也是線性分布。
    由此，顆粒機環(huán)模載荷假設歸納如下：
    (1)顆粒機環(huán)模開孔區(qū)內(nèi)筒壁法向壓強沿簡體軸線方向均勻分布，沿簡體切線方向在自鎖角(16.50)范圍內(nèi)線性分布，在環(huán)模和壓輥的切線處載荷強度達到最大值，在摩擦角的起始點載荷強度為零。
(2)孔內(nèi)和孔橋的法向壓強相同。對于結(jié)殼結(jié)構(gòu)，孔間實際壓強會明顯高于孔內(nèi)壓強，孔內(nèi)低出部分是過估值：對于無殼結(jié)構(gòu)，孔間實際壓強比較接近孔內(nèi)壓強，孔內(nèi)低出部分是過估值。
    (3)由于粉末進口區(qū)（錐體部分）高度較小(3mm)，假設成型區(qū)內(nèi)粉末部分和顆粒部分表面摩擦系數(shù)相同。
    (4)孔內(nèi)成型段內(nèi)成型顆粒的出口處壓應力為零。
    (5)孔內(nèi)成型段壁面上壓應力線性分布，出口端壓應力為零，進口處為最大成型應力。
    (6)孔內(nèi)成型段壁面上摩擦應力線性分布，出口端摩擦應力為零，進口與直段交界處為最大摩擦應力。
    (7)由于成型區(qū)錐度很小(1：50)，而且無錐度時不存在應力釋放現(xiàn)象，比有錐度的成型載荷更高，從強度觀點看處于更危險狀態(tài)，所以有限元計算時可以不考慮錐度影響。
    (8)由于1:50的錐度不會明顯影響應力集中，出口段打孔時鉆頭有錐度，該交界面位于彎曲變形的小應力區(qū)（中性層附近），計算時這兩個錐部可以不予考慮，不會影響計算結(jié)果。
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