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溧陽市匯達機械有限公司
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方孔不銹鋼環(huán)模

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產(chǎn)品型號方孔不銹鋼環(huán)模

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更新時間:2023-04-03 18:59:13瀏覽次數(shù):17149次

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顆粒機環(huán)模設(shè)計及應(yīng)用---方孔不銹鋼環(huán)模

溧陽市匯達機械有限公司    蔣希霖 朱建東

環(huán)模顆粒機廣泛應(yīng)用于飼料的加工、秸桿木屑等生物質(zhì)能的顆粒成型、復(fù)合肥的生產(chǎn)、萬壽菊顆粒壓制、石油及塑料粒子的生產(chǎn)中。不同物料選用不同的制粒機,但其核心部份是制粒機環(huán)模。它對提高產(chǎn)品品質(zhì)和產(chǎn)量,降低能耗(制粒能耗占整個車間總能耗30%-35%),減少生產(chǎn)成本(環(huán)模損耗一項費用占整個生產(chǎn)車間的維修費25%-30%以上)等方面影響*。一般玉米為主的飼料生產(chǎn)中約占到1-1.5元/噸左右,在秸桿木屑等纖維狀物料的生產(chǎn)中約占到18-48元/噸料;同時也是制粒機zui易磨損的零件之一,因此,了解環(huán)模的設(shè)計及應(yīng)用,并對環(huán)模進行正確的選用、合理的使用以及有效的保養(yǎng),對于飼料生產(chǎn)者來說是至關(guān)重要的。下面對環(huán)模的設(shè)計及其選用、使用和保養(yǎng)作些淺析,以供大家參考。


1環(huán)模直徑和環(huán)模有效壓制寬度等參數(shù)的確定

a、環(huán)模直徑和有效寬度是環(huán)模的主要參數(shù):

首先根據(jù)國內(nèi)外制粒機參數(shù)及優(yōu)先數(shù)列確定環(huán)模直徑系列:250、300、320、350、400、420、508、558、678、768等;相對功率為15、22、37、55、75/90、90/110、132/160、180/200、220/250、280/315;根據(jù)等有效壓制面積等功率之比值(一般14~22cm2/kW),確定環(huán)模有效寬度(有效寬度是指環(huán)模中間與壓棍接觸部份)。另外很多國內(nèi)制粒機是吸收*,所以也有不少環(huán)模直徑采用英制尺寸或近似值,如:SZLH3016環(huán)模直徑16英寸(406,407)、SZLH3020環(huán)模直徑20英寸(508)、SZLH3022環(huán)模直徑22英寸(558)、SZLH7726環(huán)模直徑26英寸(660)、304環(huán)模等。

b、環(huán)模的轉(zhuǎn)速的確定

環(huán)模轉(zhuǎn)速與機器本身的幾何參數(shù)(壓輥個數(shù)、??字睆?、深度等)相關(guān)。根據(jù)資料和多年來國內(nèi)制粒機的技術(shù)參數(shù)及對國外樣機的數(shù)據(jù)檢測,對于采用二個壓輥的環(huán)模制粒機,以環(huán)模內(nèi)徑處線速度(也叫環(huán)模線速度)4-8m/s較為合適,它的高低影響到擠壓區(qū)內(nèi)的料層厚度及物料通過??椎臅r間,進而影響制粒機產(chǎn)量和顆粒質(zhì)量。線速度過高時,相同產(chǎn)量條件下環(huán)模每轉(zhuǎn)產(chǎn)出顆粒少,擠壓區(qū)內(nèi)料層薄,軸向料層分布不均勻,有可能使擠壓區(qū)內(nèi)的物料形成斷層,制粒不連續(xù),制出的顆粒松軟,軸向壓出顆粒長度不勻,粉料多,而且對于水分含量較高的物料還易打滑,甚至根本不能制粒;較低的環(huán)模線速度雖然制出的顆粒質(zhì)量好,但對產(chǎn)量影響較大。

c、 壓輥直徑的確定

顆粒形成的基本原理如圖。它是通過環(huán)模和壓輥之間相互的擠壓力,克服物料通過??椎淖枇?,從而達到制粒的目的。(擠壓原理圖見圖一)

相同環(huán)模下,壓棍直徑越大,環(huán)模和壓棍之間型成的三角擠壓范圍越大,越利于擠壓作用。理論上單輥的壓輥直徑可做得zui大,擠壓時間,擠出效果應(yīng),但在機器運轉(zhuǎn)時,壓輥和壓模之間的作用力在主軸、主軸軸承、空軸等之間傳遞,所以單輥制粒機的主軸、主軸軸承、空軸等機械結(jié)構(gòu)粗大,只在小型實驗室制粒機及難于制粒的大型秸桿壓塊機中運用。雙壓輥制粒機的兩只壓輥之間擠壓力F1和F2相在主軸頭上平衡;壓模上的反作用力F1’和F2’相互抵消,設(shè)備上的主軸(主軸軸承處)、主軸軸承、空軸上受力小,機械結(jié)構(gòu)小,是實際中使用zui多的機型。根據(jù)經(jīng)驗確定壓輥外徑與壓模內(nèi)徑比為0.475,并圓整后確定壓輥直徑。三輥制粒機三輥之間受力也能平衡,但壓輥和壓模內(nèi)徑比不高。另外對用于秸桿木屑等纖維狀物料的制粒機,壓輥之間不平衡力(兩擠壓力F1-F2之差)須和壓模上的反作用力之差(F1’-F2’)通過主軸、主軸軸承、空軸來抵消,所以主軸(主軸軸承處)、主軸軸承、空軸、環(huán)模、壓棍的結(jié)構(gòu)都要加強。

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單輥擠壓室:L為壓輥中心和壓模中心在擠壓力垂直方向上距離;擠壓力作用在環(huán)模的力F1’;轉(zhuǎn)速一定條件下,L*F1’正比于輸入功率。壓輥和壓模中心越小,L越小,擠壓力F1’越大。

另一方面,F1和F1’這一對作用力和反作用力必須通過壓輥殼、壓輥軸承、壓輥軸、主軸、主軸軸承、空軸、環(huán)模后相平衡。所以F1越大,主軸、主軸軸承、空軸結(jié)構(gòu)必須越大。

這類制粒設(shè)備擠壓力zui大,壓縮區(qū)范圍大,壓縮平穩(wěn);擠壓區(qū)范圍大,擠出顆粒質(zhì)量好,并且回彈量小、擠壓室內(nèi)摩擦功耗小,功率用于擠出作用多。這類制粒機主要用于小型機和秸桿壓塊機中。

單輥制粒室 

雙輥擠壓室:L為兩壓輥中心在擠壓力垂直方向上距離;F1、F2分別為兩壓輥上的擠壓力,F(xiàn)1’、F2’為作用在環(huán)模上的擠壓力(反作用力);在轉(zhuǎn)速一定下,(F1 F2)*L/2正比于輸入功率,所以中心越大,L越大,擠壓力越小。

另一方面F1通過壓輥外殼、軸承、壓輥軸、主軸頭和另一對壓輥的F2相平衡;F1’通過環(huán)模和F2’相平衡,制粒機的主軸(主軸軸承以后)、主軸軸承、空軸等受擠壓力影響小。

在擠壓秸桿木屑等纖維質(zhì)物料時F1、F2受力波動大,F(xiàn)1和F2不平衡力(F1-F2)又必須通過主軸、主軸軸承、空軸和環(huán)模上的兩個反作用力的差相平衡,這類制粒設(shè)備振動大,結(jié)構(gòu)上必須加大加粗。

雙輥制粒室 


圖一、擠壓原理圖


2 環(huán)模材料和熱處理

環(huán)模通常由碳素結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼和不銹鋼經(jīng)鍛壓、切削、鉆孔、熱處理等工序制成。環(huán)模所用的材料和每個加工工序?qū)ζ涫褂脡勖爸屏Y|(zhì)量、產(chǎn)量有直接的影響。碳素結(jié)構(gòu)鋼主要有45鋼,其熱處理硬度一般為HRC45~50,其耐磨性和耐腐蝕性都較差,現(xiàn)基本被淘汰;合金鋼主要有20CrMnTi材料,它是通過表面滲碳等表面熱處理,處理硬度在HRC50以上,并具有良好的綜合力學(xué)性能,由此類材料制造的環(huán)模強度高,耐磨性好于45鋼,但缺點是耐腐蝕性不好。雖然單只環(huán)模成本較低,但使用時噸料生產(chǎn)成本高于不銹鋼環(huán)模,現(xiàn)也逐步淘汰;不銹鋼材料主要為4Cr13,這些材料的剛度和韌性都較好,熱處理是整體焠火,硬度大于HRC50,并具有良好的耐磨性和耐腐蝕性,使用壽命較長,噸料環(huán)模費用zui低。下面就4Cr13材料環(huán)模每個加工工序?qū)ζ滟|(zhì)量影響說明:

a、環(huán)模材料成份

對于4Cr13材料的環(huán)模,其質(zhì)量源頭必須從鋼錠開始:4Cr13鋼環(huán)?;瘜W(xué)成分 (質(zhì)量分數(shù)%)為:C含量≤0.36~0.45,Cr含量12~14,Si含量≤0.60,Mn含量≤0.80,S含量≤0.03,P含量≤0.035;在實際使用中含Cr量12%左右的環(huán)模使用壽命比含Cr量14%的環(huán)模在其它處理相同的條件下,其使用壽命減小1/3以上;所以環(huán)模質(zhì)量的源頭是從鋼淀開始,不僅要確保Cr含量13%以上,還要求大小形狀等符合鍛造。

b、環(huán)模鍛打質(zhì)量

對于4Cr13材料的環(huán)模鍛造工藝要求為加熱溫度和時間合適,常見環(huán)模鍛造問題是:

1)、加熱溫度過高和時間過長,鍛坯呈黃白色,估計溫度超過1200℃,此時鍛坯易出現(xiàn)表層過燒,整體過熱,組織粗大晶粒不均勻現(xiàn)象;

2)、爐溫均勻性差。加熱過程中因溫度不均勻使鍛件過熱或局部過燒造成晶粒粗大、鍛坯的均質(zhì)性差。鍛件尺寸越大 ,這種現(xiàn)象就越嚴重。在隨后的熱處理工藝中難以消除這種缺陷 ,也是造成環(huán)模開裂的常見原因。

3)、由于鑄錠中存在如偏析、非金屬夾雜物、疏松等缺陷 ,所以要通過鍛造變形來改善和消除 ,這是鍛件達到良好綜合力學(xué)性能的基礎(chǔ)。對于縱向橫向性能要求較高的鍛件,應(yīng)當采用良好的組合鍛造工藝,單一的鍛打工藝難以保證質(zhì)量。

4)、鍛后冷卻溫度、速度控制不好,如果冷卻速度非常緩慢 ,容易發(fā)生奧氏體再結(jié)晶 ,已經(jīng)被鍛造中細化的晶粒會發(fā)生異常長大造成混晶,

5)、退火處理:應(yīng)對環(huán)模毛坯的硬度加以控制,其硬度在HB170~220之間為宜,如果硬度過高,鉆孔時鉆頭易斷裂,并造成死孔,硬度過低則影響??椎墓鉂嵍?。

c、熱處理對環(huán)模質(zhì)量的影響

4Cr13材料采用整體淬火工藝,淬火是把金屬成材或零件加熱到相變溫度以上,保溫后,使Cr合物溶于組織中,以大于臨界冷卻速度的急劇冷卻,以獲得馬氏體組織的熱處理工藝。淬火是為了得到馬氏體組織,再經(jīng)回火后,使工件獲得良好的使用性能,以充分發(fā)揮材料的潛力。制孔后環(huán)模應(yīng)在真空爐中加熱粹火。經(jīng)真空熱處理的環(huán)模,能有效地保證??椎墓饣龋ū苊饬四?椎难趸?。在圓周方向三等分處的每個部位,取不少于3點測硬度平均值,其各部位的硬度值之差應(yīng)不大于HRC4。


3、環(huán)??捉Y(jié)構(gòu)、壓縮比、粗糙度及環(huán)模模孔加工設(shè)備

常見的環(huán)模??字饕兄笨?、帶減壓孔、外錐形孔和內(nèi)錐形孔等。帶減壓孔又稱釋放孔,如圖2所示,不同的??仔问竭m合不同種類的飼料原料或不同的飼料配方。同一環(huán)模中,越程槽邊上的直孔長度L與環(huán)模中心部位的直孔長度L也都不一樣。在壓棍對壓模的壓力和阻力一樣下,越程槽邊的物料容易擠出越程槽,而不進入模孔。所以一般在越程槽邊上兩排帶有減壓孔(或減壓孔長度M大于環(huán)模中心的??椎腗),并且*排減壓孔長度M大于第二排,使各??壮隽狭?。??字饕獏?shù)有:


環(huán)模;壓模;木屑環(huán)模;萬壽菊顆粒環(huán)模;壓輥殼和環(huán)模;高品質(zhì)不銹鋼環(huán)模;耐磨合金鋼環(huán)模;顆粒飼料環(huán)模;有機肥料環(huán)模;鋸木屑顆粒環(huán)模;啤酒花顆粒環(huán)模;牧草顆粒環(huán)模;環(huán)模加工;環(huán)模壓縮比;壓輥/環(huán)模;不銹鋼環(huán)模;耐磨顆粒飼料機環(huán)模;環(huán)模顆粒壓制機;壓制機環(huán)模;木屑顆粒環(huán)模;壓棍;環(huán)模材料;環(huán)模壓縮比;環(huán)模粗糙度;環(huán)模轉(zhuǎn)速;環(huán)模內(nèi)徑;制粒機環(huán)模;壓輥;荷蘭UMT機環(huán)模;德國GRAF機環(huán)模;荷蘭TP環(huán)模;蜂窩型壓輥;齒型壓輥;組合式環(huán)模;環(huán)模研究;飼料壓粒模;高品質(zhì)不銹鋼環(huán)模;航空齒輪鋼環(huán)模;耐磨冶金鋼環(huán)模;*環(huán)模;對蝦飼料環(huán)模;牧羊機環(huán)模;正昌機環(huán)模;大同機環(huán)模;羅氏蝦顆粒環(huán)模;幼蝦顆粒環(huán)模;草魚顆粒料;木屑顆粒環(huán)模;乳豬顆粒料環(huán)模;石油焦顆粒環(huán)模;螃蟹顆粒料環(huán)模;低溫啤酒花環(huán)模;苜蓿草顆粒環(huán)模;低溫生物菌肥顆粒環(huán)模;肉鴨顆粒料環(huán)模;大三元顆粒環(huán)模;番茄皮顆粒環(huán)模;槐樹葉顆粒環(huán)模;玉米皮顆粒料環(huán)模;萬壽菊花顆粒

d----??字睆?、T----環(huán)模厚度、L----模孔有效厚度、M----減壓孔長度、a----??字行木唷----模孔間壁厚、D----環(huán)模直徑、E----環(huán)模有效寬度、

圖二、模孔圖

a、環(huán)模??赘鲄?shù)的作用與含義

環(huán)模壓縮比I=L/d,它是反映顆粒飼料擠壓強度的一個指標。壓縮比越大,擠出的顆粒飼料越結(jié)實。所以環(huán)模??譫確定,飼料配方確定,即環(huán)模壓縮比I一定條件下,環(huán)模的有效厚度L=I*d就確定了。

T為環(huán)模厚度,它的zui小值T1和環(huán)模受力有關(guān),壓棍對環(huán)模的擠壓力越大,環(huán)模zui小厚度T1越大。當??子行Ш穸萀<T1時,為保證環(huán)模強度,環(huán)模厚度必須T≥T1,所以有一減壓孔M=T-L,即帶減壓孔形環(huán)模;當環(huán)模有效厚度L≥T1時,一般環(huán)模厚度T=L,即直孔形環(huán)模;減壓孔孔徑比??字睆絛大,物料通過減壓孔時不產(chǎn)生摩擦力。

導(dǎo)料錐孔:便于物料流入模孔,環(huán)模在使用過程中,導(dǎo)料錐孔磨損zui快,使用過程中須對導(dǎo)料錐孔進行修復(fù)。

外錐孔環(huán)模主要用于秸桿顆粒、木屑生物質(zhì)顆粒中。??啄ゴ髸r,??字睆絛變大時,??椎拈L度L也將變長,保證壓縮比I=L/d變化小,確保顆粒的硬度。

環(huán)模工作面積、孔的排列和開孔率

1)環(huán)模工作面積F=π*D*E,環(huán)模制粒機的設(shè)計功率和環(huán)模工作面積成正比,因此功率一定的制粒機,一般環(huán)模直徑D和環(huán)模有效寬度E成反比,在低產(chǎn)量的水產(chǎn)飼料制粒,為保證環(huán)模軸向出料均勻,減小環(huán)模有效寬度,則增大環(huán)模直徑D。

2)環(huán)模??装吹冗吶切卧瓌t排孔。環(huán)模開孔率為ψ=0.9*(d/a)2=0.9*[d/(d t)]2,開孔率越高,則出料多。另一方面,??组g壁厚t越大,則環(huán)模強度越大,開孔率越小。對于合金鋼環(huán)模,采用表面滲碳焠火工藝,則??组g壁厚t等于2倍滲硬層加中間軟層,軟層越小,環(huán)模越容易開裂,所以要選擇合適的壁厚t來保證環(huán)模強度和開孔率。從上面的公式可以看出,一般的規(guī)律是,??字睆皆酱?,環(huán)模開孔率越高。開孔率越高,出料越通暢,但模孔壁厚t減小了,環(huán)模強度減小。所以一定要根據(jù)強度確定開孔率大小,擠壓力大的草料、秸桿料、木屑等物料環(huán)模的開孔率要比飼料環(huán)模小一點,保證環(huán)模強度,防止環(huán)模開裂。

b、粗糙度也是衡量環(huán)模質(zhì)量的重要指標。在同樣的壓縮比下,粗糙度值越大,飼料擠出阻力越大,出料越困難,過大的粗糙度也影響顆粒表面的質(zhì)量。合適的粗糙度值為應(yīng)在0.8~1.6之間。在合適的壓縮比下,??状植诙雀叩男履J褂脮r,必須用帶有研磨砂的油性料研磨30分鐘以上使用,但是采用表面硬化處理的合金鋼環(huán)模,易磨掉硬化層,減少環(huán)模的使用壽命?,F(xiàn)在環(huán)模生產(chǎn)制作中,一般在熱處理后加一精鉸工序,增加環(huán)模光潔度,保證環(huán)模一次出料。

c、環(huán)模模孔加工


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圖三:環(huán)模制孔設(shè)備

環(huán)模模孔加工設(shè)備主要有:多頭鉆(多工位槍鉆)、單頭手工鉆、單頭自動鉆等設(shè)備,在設(shè)備加工過程中主要出現(xiàn)分度不勻和??變A斜問題,其中??變A斜又分成徑向向前傾斜、徑向向后傾斜、軸向傾斜三種。(見圖四)


環(huán)模;壓模;木屑環(huán)模;萬壽菊顆粒環(huán)模;壓輥殼和環(huán)模;高品質(zhì)不銹鋼環(huán)模;耐磨合金鋼環(huán)模;顆粒飼料環(huán)模;有機肥料環(huán)模;鋸木屑顆粒環(huán)模;啤酒花顆粒環(huán)模;牧草顆粒環(huán)模;環(huán)模加工;環(huán)模壓縮比;壓輥/環(huán)模;不銹鋼環(huán)模;耐磨顆粒飼料機環(huán)模;環(huán)模顆粒壓制機;壓制機環(huán)模;木屑顆粒環(huán)模;壓棍;環(huán)模材料;環(huán)模壓縮比;環(huán)模粗糙度;環(huán)模轉(zhuǎn)速;環(huán)模內(nèi)徑;制粒機環(huán)模;壓輥;荷蘭UMT機環(huán)模;德國GRAF機環(huán)模;荷蘭TP環(huán)模;蜂窩型壓輥;齒型壓輥;組合式環(huán)模;環(huán)模研究;飼料壓粒模;高品質(zhì)不銹鋼環(huán)模;航空齒輪鋼環(huán)模;耐磨冶金鋼環(huán)模;*環(huán)模;對蝦飼料環(huán)模;牧羊機環(huán)模;正昌機環(huán)模;大同機環(huán)模;羅氏蝦顆粒環(huán)模;幼蝦顆粒環(huán)模;草魚顆粒料;木屑顆粒環(huán)模;乳豬顆粒料環(huán)模;石油焦顆粒環(huán)模;螃蟹顆粒料環(huán)模;低溫啤酒花環(huán)模;苜蓿草顆粒環(huán)模;低溫生物菌肥顆粒環(huán)模;肉鴨顆粒料環(huán)模;大三元顆粒環(huán)模;番茄皮顆粒環(huán)模;槐樹葉顆粒環(huán)模;玉米皮顆粒料環(huán)模;萬壽菊花顆粒

圖四、不正常鉆孔

分度不均,??组g厚薄不勻,薄的地方容易開裂。模孔軸向傾斜和??浊皟A不利于出料,??缀髢A并與擠壓力方向*,將有利于出料。這些缺陷可在制孔機設(shè)備上一次性調(diào)整好。

1)、單頭鉆:

單根鉆頭,當環(huán)模??變A斜時,傾斜方向*,可通過調(diào)整鉆座來調(diào)整即可。對于單頭鉆分度不均,有分度頭精度產(chǎn)生的不均、有輸入轉(zhuǎn)角產(chǎn)生的不均:

(1)、手工單頭鉆鉆φ2.5(圓周上兩孔間隔上4.654mm)??追侄葧r,輸入一轉(zhuǎn)360度時,如果zui大手工誤差在±5度計算,兩孔在圓上的間隔zui大誤差4.654*10/360=0.129mm,則兩孔間隔4.525≤a≤4.783mm,兩孔間壁厚2.025≤t≤2.283mm,產(chǎn)生薄厚誤差率0.129/2.154=6%。分度頭減速比(一般360左右)越大,誤差越小。

(2)、自動單頭鉆,輸入分度由步進電機控制,誤差小于手工的1%以上,對兩孔分度不均無影響。

(3)、分度頭精度自身精度,標準分度頭,一般精度高。

2)、多頭鉆:多根鉆頭鉆同一只環(huán)模,

(1)、每只鉆頭同樣有分度不均勻和??變A斜問題,誤差情況同單頭鉆。

(2)、多頭鉆的分度頭一般自制(齒盤蕀輪機構(gòu)),分度盤直徑為270mm,分度盤上產(chǎn)生0.05mm誤差,則在400mm直徑的環(huán)模上產(chǎn)生0.074mm的誤差(誤差放大了)。

(3)、兩只鉆頭之間的角度誤差。多頭鉆安裝時,兩只鉆頭安裝角度不可能達理論值,它們之間的角度誤差直接反映在它們鉆出的孔的分度上。如誤差15’,則在400mm直徑的環(huán)模上孔壁厚度誤差達:0.872mm;對于φ2.5(圓周上兩孔間隔上4.654mm)??祝a(chǎn)生薄厚誤差率0.872/2.154=40%。遠大于手工單頭鉆。

3)、方孔不銹鋼環(huán)模鉆頭組件:

有小鉆床改造和高速自動鉆,高速自動鉆轉(zhuǎn)速快、進給量小,轉(zhuǎn)孔質(zhì)量好孔光潔度好,小鉆床改造的有手工鉆和改加步進電機的自動鉆,改加步進電機的自動鉆的進給量、排屑、進給深度等因素都自動控制,制造環(huán)模質(zhì)量好。

所以多頭鉆鉆孔壁厚誤差因素遠比單頭鉆要復(fù)雜。鉆頭組件安裝精度差的,可能比手工鉆要差多;自動鉆比手工鉆質(zhì)量好。


4、環(huán)模安裝方式(見圖五)<

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