摘要
    本文以顆粒飼料加工關鍵設備環(huán)模顆粒機的關鍵零件，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�？桌浼庸すに囘M行研究。為了實現(xiàn)對環(huán)模的評價，本課題研究過程中，采用試驗設計的優(yōu)化方法和有限元分析方法相結(jié)合的研究方法。在試驗設計中，采用正交試驗的方法，以江蘇牧羊集團環(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)模的實際使用情況并綜合考慮，選擇4Cr13作為合適的環(huán)模材料。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：所以要確保Cr含量12.5%以上。
    �？桌浼庸すに囍饕�研究切削轉(zhuǎn)速對�？状植诙鹊挠绊�，切削轉(zhuǎn)速越大，�？妆砻尜|(zhì)量越好，加工的�？卓讖皆叫�，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�？状植诙鹊挠绊�、回填氣體壓強對環(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�？缀凸ぷ髅娴哪�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，增加回填氣體壓強能明顯提高環(huán)模的冷卻速度和硬度。充填1.6bar壓強的氣體，與充填1.3bar壓強的氣體相比，快速冷卻縮短23%。硬度提高2～3HRC�；靥顨怏w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力與應力強度分別情況，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準工藝及形成環(huán)模的驗收標準。對于環(huán)模的使用廠家和設計者都有很好的應用價值和參考價值，對于環(huán)模的研究方法是一次突破和有意義的嘗試。
關鍵詞：環(huán)模：顆粒機；有限元：參數(shù)優(yōu)化
第一章  緒論
1.1飼料加工關鍵技術現(xiàn)狀
    飼料工業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎產(chǎn)業(yè)，在實現(xiàn)我國新世紀的目標中具有重要的位置。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)能力要達到1.4億噸。根據(jù)我國國民經(jīng)濟發(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、膨化這幾個關鍵技術的現(xiàn)狀及進展如下：
1.1.1粉碎技術
    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，粉碎技術研究的重點是降低能耗，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40噸／片，微粉碎可達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)增加粉碎機的自動化程度，包括監(jiān)控，操作等方面。采用自動控制（負荷自動控制）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
混合是飼料加工中的關鍵技術環(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�營養(yǎng)組分過分攝入或攝取不足，從而導致營養(yǎng)不良�；旌蠙C是飼料加工，‘的天鍵設備之一，配料混合系統(tǒng)是飼料廠的重要工段，其中混合機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)和成套飼料加工設備的發(fā)展，對混合機的要求越來越高。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，應用最廣泛的混合機主要為雙軸槳葉式混合機，這種機型山兩個旋轉(zhuǎn)方向相反的轉(zhuǎn)子細成，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，從而達到快速柔和混合均勻。
雙層槳混合機，性能達到國際領先水平。
    其產(chǎn)品主要特點為：
    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)軸端采用獨特的密封技術，密封可靠、無泄漏，使用壽命長；
    5)出料快、賤留量很�。旱撞坎捎昧巳�長雙丌門結(jié)構(gòu)，排料迅速、錢留很少；
    6)出料門密封機構(gòu)采氣囊密封專利技術，彌補門體變形的缺陷，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。
    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，也是評價混合機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，才能最大限度的發(fā)揮混臺機的性能，以達到飼料產(chǎn)品的最佳化。
1.1.3擠壓膨化技術
    隨著我國經(jīng)濟的發(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備。而目前顆粒機的產(chǎn)量比教大，所以大型原料處理膨化設備是飼料加工過程中不可缺少的主要設備之一。膨化工段能耗高，要求產(chǎn)量大，因此膨化機都配有較人功率的電機，膨化機的性能指標和可靠性對飼料加工廠的正常生產(chǎn)、成本和經(jīng)濟效益產(chǎn)生很大影響。
1.1.4制粒技術
    三門峽富通新能源生產(chǎn)銷售顆粒機、木屑顆粒機、秸稈壓塊機等生物質(zhì)燃料飼料成型機械設備。