本文以顆粒飼料加工關(guān)鍵設(shè)備環(huán)模顆粒機(jī)的關(guān)鍵零件，也是最主要的易損件一環(huán)模為研究對象，對環(huán)模的材料、熱處理工藝和模孔冷加工工藝進(jìn)行研究。為了實(shí)現(xiàn)對環(huán)模的評價，本課題研究過程中，采用試驗設(shè)計的優(yōu)化方法和有限元分析方法相結(jié)合的研究方法。在試驗設(shè)計中，采用正交試驗的方法，以江蘇牧羊集團(tuán)環(huán)模為基本型，分析環(huán)模的材質(zhì)、熱處理工藝和冷加工工藝等試驗因素對環(huán)模質(zhì)量的影響。
首先，研究環(huán)模材料的選擇對環(huán)模性能和使用壽命的影響，主要選用40Cr和4Crl3兩種材料進(jìn)行對比試驗。40Cr材料的硬度和沖擊韌性比4Cr13高，但是從表面到芯部硬度逐漸遞減，耐腐蝕性不好，從環(huán)模的實(shí)際使用情況并綜合考慮，選擇4Cr13作為合適的環(huán)模材料。實(shí)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：所以要確保Cr含量12.5%以上。
模孔冷加工工藝主要研究切削轉(zhuǎn)速對模孔粗糙度的影響，切削轉(zhuǎn)速越大，模孔表面質(zhì)量越好，加工的模孔孔徑越小，切削轉(zhuǎn)速越高。
環(huán)模熱處理工藝主要研究真空爐淬火、回火溫度對環(huán)模硬度和沖擊韌性的影響、真空淬火對環(huán)模模孔粗糙度的影響、回填氣體壓強(qiáng)對環(huán)模冷卻速度和硬度的影響以及熱處理對環(huán)模尺寸的影響。
熱處理淬火溫度從1030℃上升到1050℃，硬度可提高1～1.5HRC; 1060℃淬火，硬度雖然較高，但沖擊韌性下降明顯。所以，采用1040℃淬火最為合適。為保證環(huán)模在回火后仍能保持較高的硬度，同時義要避開回火發(fā)生脆性的溫度區(qū)，環(huán)模采用200℃低溫回火，環(huán)模的最終使用硬度在52～55HRC左右，這樣，既可以保證環(huán)模不丌裂，又可保證模孔和工作面的磨損很小，使環(huán)模的使用壽命大大提高。真空淬火對環(huán)模模孔粗糙度的基本沒有影響。在相同的裝載量情況下，增加回填氣體壓強(qiáng)能明顯提高環(huán)模的冷卻速度和硬度。充填1.6bar壓強(qiáng)的氣體，與充填1.3bar壓強(qiáng)的氣體相比，快速冷卻縮短23%。硬度提高2～3HRC。回填氣體壓力越大，冷卻速度越快，環(huán)模的變形率越大。綜合考慮，選用1.6bar回填氣體壓強(qiáng)比較合適。環(huán)模熱處理后尺寸變化多數(shù)回縮，在回填左氣體壓力不大、冷卻速度較慢的情況下，尺寸變化也有可能是漲式。
有限元分析中以UG、ANSYS作為仿真環(huán)境，針對環(huán)模壽命問題，分析環(huán)模在均勻載荷與非均勻載荷時的應(yīng)力與應(yīng)力強(qiáng)度分別情況，提出合胖的方案以解決環(huán)橫的不均勻磨損。
本課題最終形成了真空淬火熱處理標(biāo)準(zhǔn)工藝及形成環(huán)模的驗收標(biāo)準(zhǔn)。對于環(huán)模的使用廠家和設(shè)計者都有很好的應(yīng)用價值和參考價值，對于環(huán)模的研究方法是一次突破和有意義的嘗試。
關(guān)鍵詞：環(huán)模：顆粒機(jī)；有限元：參數(shù)優(yōu)化
第一章 緒論
1.1飼料加工關(guān)鍵技術(shù)現(xiàn)狀
飼料工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，在實(shí)現(xiàn)我國新世紀(jì)的目標(biāo)中具有重要的位置。飼料業(yè)是我國農(nóng)業(yè)中工業(yè)化程度最高的產(chǎn)業(yè)，它處在“種植業(yè)——飼料業(yè)——養(yǎng)殖業(yè)”產(chǎn)業(yè)鏈條的中間環(huán)節(jié)，既受前后端的雙重壓力，同時又影響甚至決定它們的發(fā)展。我國飼料工業(yè)經(jīng)過多年的發(fā)展，取得了令人矚目的成績，2007年我圈飼料總產(chǎn)量超億噸，飼料產(chǎn)量占世界總量的1／8，已連續(xù)多年居世界第二位，且每年還以10%以上的速度增長。到2010年，配合飼料雙班生產(chǎn)能力要達(dá)到1.4億噸。根據(jù)我國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的規(guī)劃，全國飼料工業(yè)必須有大的發(fā)展，
掘介紹，2008年雖然受到年初冰凍雨雪災(zāi)害、三聚氰胺事件等影響，但我國飼料行業(yè)發(fā)展總體平穩(wěn)。掘中國飼料工業(yè)協(xié)會信息中心預(yù)測，2008年我國飼料總產(chǎn)量有望再上千力．噸級臺階，商業(yè)飼料總產(chǎn)量將超過1.3億噸，同比增幅超過5%。
目前我國飼料加工中粉碎、混合、制粒、膨化這幾個關(guān)鍵技術(shù)的現(xiàn)狀及進(jìn)展如下：
1.1.1粉碎技術(shù)
飼料原料經(jīng)粉碎后粒度減小，適度的粉碎能提高動物的消化吸收率，這主要是因為粉碎物料與消化酶作用表面增大。粉碎是飼料加工生產(chǎn)線中能耗最大的工段，粉碎技術(shù)研究的重點(diǎn)是降低能耗，控制粉碎粒度分布的均勻性，降低噪聲，提高錘片使用壽命。目前我國質(zhì)量較好的錘片，粗粉碎可達(dá)40噸／片，微粉碎可達(dá)20噸／片。國外高質(zhì)量的錘片，羊且粉碎（篩片孔徑3.0，原料玉米）時，其使用壽命為60～65噸／片，微粉碎（篩片孔徑1.0，魚料），其使用壽命為30～35噸／片。國外就粉碎粒度對動物消化吸收性能的影響進(jìn)行過研究，結(jié)果表明，在生豬口糧中的玉米粉平均粒度在0.4～1.2mm之間時，平均粒度每減少0.1mm，飼料效率改善1.3%。研究了粉碎粒度對產(chǎn)量及能耗的影響，發(fā)現(xiàn)粉碎粒度由1.0mm減少到0.6mm時能耗略有增加，在粉碎粒度再減少到0.4mm時，所需的動力將2倍于粉碎至0. 6mm時的能耗。
錘片粉碎機(jī)未來發(fā)展主要是一下三個方面：
(1)提高產(chǎn)品的使用壽命（主要是易損件），降低客戶的使用成本。
(2)增加粉碎機(jī)的自動化程度，包括監(jiān)控，操作等方面。采用自動控制（負(fù)荷自動控制）的喂料系統(tǒng)系統(tǒng)。提高客戶操作方面的簡便性和操作的可靠性。
(3)提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性和可靠性，飼料廠越來越重視產(chǎn)品的穩(wěn)定性和可靠性帶來的長期效益和其帶來的成本。
1.1.2混合技術(shù)
混合是飼料加工中的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)之一，它決定著各種營養(yǎng)組分在飼料中的分布均勻性，混合不均勻?qū)⑹箘游飳δ承I養(yǎng)組分過分?jǐn)z入或攝取不足，從而導(dǎo)致營養(yǎng)不良。混合機(jī)是飼料加工，‘的天鍵設(shè)備之一，配料混合系統(tǒng)是飼料廠的重要工段，其中混合機(jī)的性能好壞與使用效果，直接影響生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量。近十年來，隨著飼料添加劑工業(yè)和成套飼料加工設(shè)備的發(fā)展，對混合機(jī)的要求越來越高。一般說來，要求混合精度高、混合速度快、能耗低、粉塵密封性好、裝載系數(shù)大、出料干凈、噪音小、操作容易、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、清洗維修方便、使用壽命長，對不同物性混臺料有較好的適應(yīng)性，棍合后的制劑不產(chǎn)生離析分層現(xiàn)象，對某些混合料還要求不產(chǎn)生混合過熱等。
目前，應(yīng)用最廣泛的混合機(jī)主要為雙軸槳葉式混合機(jī)，這種機(jī)型山兩個旋轉(zhuǎn)方向相反的轉(zhuǎn)子細(xì)成，轉(zhuǎn)了L焊有多個特殊角度的槳葉，槳葉帶動物料一方面沿著機(jī)槽內(nèi)擘逆時針旋轉(zhuǎn)；一方面帶動物料左右翻動：在兩轉(zhuǎn)子的交叉重疊處，形成了一個失重區(qū)，在此區(qū)域內(nèi)，不論物料的形狀、大小和密度如何，都能使物料上浮，處于瞬問失重狀態(tài)，以此使物料在機(jī)槽內(nèi)形成全方位連續(xù)循環(huán)翻動，相互交錯剪切，從而達(dá)到快速柔和混合均勻。
雙層槳混合機(jī)，性能達(dá)到國際領(lǐng)先水平。
其產(chǎn)品主要特點(diǎn)為：
1)混合不產(chǎn)生偏析。對被混合物料適用范圍』“，尤其對密度、粒度等物性差異較大的物料混合時不產(chǎn)生偏析，得到高精度混合物。
2)轉(zhuǎn)子采用雙層槳葉結(jié)構(gòu)，混合周期短、混合均勻度高：一般物料在45S—60S時問內(nèi)混合均勻度cv可達(dá)2%～3%。減少了混合時間，大大提高了生產(chǎn)效率；
3)裝填量可變范圍大：裝填系數(shù)可變范圍為0.1～0.8，適用于多行業(yè)中不同比重、粒度等物料的混合；
4)軸端采用獨(dú)特的密封技術(shù)，密封可靠、無泄漏，使用壽命長；
5)出料快、賤留量很小：底部采用了全長雙丌門結(jié)構(gòu)，排料迅速、錢留很少；
6)出料門密封機(jī)構(gòu)采氣囊密封專利技術(shù)，彌補(bǔ)門體變形的缺陷，密封可靠無泄漏；
7)采用可升降式液體添加裝置，清理、更換噴嘴方便、快捷，噴霧均勻不起團(tuán)。
飼料產(chǎn)品的混合均勻度是反映飼料質(zhì)量的一項重要指標(biāo)，也是評價混合機(jī)混合性能的個主要參數(shù)。配料飼料工段系統(tǒng)是整個飼料廠的重要工段，其中混合機(jī)的性能好壞與使用效果，直接影響生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量。因此只有合理的使用混合機(jī)，才能最大限度的發(fā)揮混臺機(jī)的性能，以達(dá)到飼料產(chǎn)品的最佳化。
1.1.3擠壓膨化技術(shù)
隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，各飼料廠的產(chǎn)品也越來越多樣化，為了節(jié)約成本、提高效率和產(chǎn)量，因此需要能加工多種物料的大功率膨化設(shè)備。而目前顆粒機(jī)的產(chǎn)量比教大，所以大型原料處理膨化設(shè)備是飼料加工過程中不可缺少的主要設(shè)備之一。膨化工段能耗高，要求產(chǎn)量大，因此膨化機(jī)都配有較人功率的電機(jī)，膨化機(jī)的性能指標(biāo)和可靠性對飼料加工廠的正常生產(chǎn)、成本和經(jīng)濟(jì)效益產(chǎn)生很大影響。
1.1.4制粒技術(shù)
三門峽富通新能源生產(chǎn)銷售顆粒機(jī)、木屑顆粒機(jī)、秸稈壓塊機(jī)等生物質(zhì)燃料飼料成型機(jī)械設(shè)備。
