在配合顆粒飼料的加工中,制粒機是關鍵的核心設備。環模則是顆粒機中一項成本昂貴的易損件。怎樣減少和改善環模與壓輥的磨損,延長它們的使用壽命,以降低生產成本、提高效益,已經愈來愈被人們所重視。本文以KYW-3a型環模式制粒機為例,就上述問題進行分析,并提出相應的處理設想。
1、磨損的現象與產生的結果
    在生產實踐中,我們都有這樣的體會,一只環模和一副壓輥理論上可生產粒料分別是:2000噸和5000號(此處不考慮高檔環模和壓輥)。但實際上管理較好的企業也只有1000多噸和250多噸;而一般管理較差的企業,甚至只有500~600噸和80~100噸,就得更換新的環模和壓輥。其次,如果我們仔細觀察磨擦后的壓輥,不難發現這種磨損沿壓輥軸線方向呈不規則分布(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，富通新能源生產銷售的木屑顆粒機專業壓制木屑生物質顆粒燃料。
     壓輥的轉動是由環模的驅動通過物料的傳遞來實現的,環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。盡管環模的材質比壓輥要求高、抗磨性能好,但環模總是要磨損的,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  更換新壓輥與舊環模配對使用時,由于環模這種不規則磨損存在,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,降低產量。
1.2  由于環模存在這種不規則磨損并加劇,將導致惡性循環,使得新輥配舊模時,壓輥的使用壽命更短;也使得環模的磨損比其在有規則磨損(沿軸向等量磨損)情況下更大,使用壽命短得多,且難以修整。故生產成本大大提高。
1.3  也正是如此,導致制粒機往往在額定產量內,易出現超負荷、安全銷折斷和不利于制粒機傳動系統安全的隱患。
2、磨損的原因分析
      上述的磨損在一些生產企業中是存在的,其產生的后果亦是顯而易見的,只是不同的企業,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導致這樣的磨損。在整個生產過程中,有許多因素都可以導致環模與壓輥磨損。諸如,物料的配方、粉碎粒度,粉料的調質質量和模輥間隙、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圖1所示的不規則磨損,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模內壁,從而進入壓縮區均勻地擠壓出粒。這時環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我們不難發現,物料的分布并不那么簡單。當物料經調質器(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下滑,一部分進入下壓制腔;另一部分則由旋轉的壓模罩帶到頂部經喂料刮板送入上壓制腔。物料在沿環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模內壁時,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模內壁時,應該呈現出圖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時,兩端的物料比中間區域多(密實)。因此,進入擠壓時,環模與壓輥的擠壓應力和摩擦力也是呈現出兩端大而中間小,其中靠外的一端最大。這就是我們在實際生產中所見到的環模與壓輥磨損呈不規則分布的直接和主要的原因。
3、解決的措施
通過以上分析,我們已經知道導致這種非常規磨損的主要原因是,物料在進入壓縮區前分布不均勻,而這種磨損是非常有害的,其產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前的物料能均勻地分布在環模內壁上著手。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,位于各壓縮區前方,與環模內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。但與環模的間隙h應能夠滿足不同性質的物料、環模孔徑和產量等要求進行一定范圍內的調整。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動時,便具有螺旋推進器的作用,從而能夠將圖3所分析的兩端較高的物料推向較低處,達到環模內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模內壁上。
3.2  增設導料勻料耙該機構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)、結構尺寸(L)也與前述一樣,h值的大小也應該根據要求可以調整。只是機構的形狀不一樣,以及工作過程中不能轉動而已。如圖6所示,該勻料耙有如農用耕耙,但沒有耙釘。其表面呈弧狀,弧線的曲率半徑R=環模內半徑-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、結束語
4.1上述分析和討論的這兩種設想,對環模與壓輥的使用壽命、磨損和由此產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,應根據具體的技術要求,確定相關技術參數,并在使用當中不斷調整,以達到最佳效果。
4.2由于是設想,故對機構中某些具體參數數據,如:勻料輥直徑、雙向螺線的長度(L1、L2)、螺線本身參數等,在此不做定量分析。但這些設想,可以指導我們如何從改善環模式制粒機主要零部件的磨損出發,對提高制粒的質量,降低飼料加工企業的成本等,將起到積極作用。
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