飼料制粒機環模的功能與保養

畜牧人小李

引言

制粒機是飼料生產工藝的關鍵設備，而環模是制粒機工作的心臟部件，也是制粒機最易磨損的零件之一。針對環模在使用中出現的問題，改善環模的使用條件，對提高產品質量和產量，降低能耗（制粒能耗占整個車間總能耗30%~35%），減少生產成本（環模損耗一項費用占整個生產車間的裝修費25%~30% 以上）等方面有著極大的影響。

1、環模的工作原理

環模是由電動機經減速器帶動旋轉，安裝在環模內的壓輥不公轉，由于與轉動著的環模摩擦（通過壓實物料）而自轉。被調質好的物料進入壓制室，被撒料器均分于壓輥之間，被壓輥鉗入、擠壓，并通過環模模孔連續高強度擠壓成形，形成柱狀顆粒并隨著環模圈回轉，由固定安裝在環模外面的切刀切成一定長度的顆粒飼料。環模與壓輥在任何接觸點的線速度都相同，其全部壓力都被用于制粒。環模在正常工作過程中，始終存在著與物料間的摩擦作用。隨著生產物料量的增加，環模逐漸磨損，并最終導致失效。

2、環模磨損與失效

環模在正常使用中出現的磨損和失效可分成3類：環模工作一段時間后，出料各小孔內壁磨損，孔徑增大，所生產的顆粒飼料直徑超過規定值而失效；環模內壁磨損后，內表面凹凸不平嚴重，使飼料流動受阻，出料量下降而停止使用；環模內壁磨損后，使內徑增大，壁厚減小，同時出料小孔內壁也隨著磨損，使各出料小孔間的壁厚不斷減薄，因而結構強度下降，在出料小孔的直徑增大到允許的規定值之前（即出現第一類失效現象之前），在最危險的截面上首先出現裂紋并不斷擴大，直到裂紋延伸到較大的范圍而導致環模失效。造成環模出現這幾種磨損和失效的原因，首先是磨粒磨損，其次是疲勞破壞。

2.1、磨粒磨損

磨粒磨損原因很多，分為正常磨損、不正常磨損。正常磨損原因主要有物料的配方、粉碎粒度、粉料的調質質量等。正常磨損情況下環模出現軸向均勻磨損，導致環模模孔變大，壁厚變薄。不正常磨損主要原因是壓輥調得太緊，與環模間隙過小導致互相磨損；撒料器角度不好，導致分配物料不均勻，造成環模部分先磨損；模內掉進金屬而磨損。這種情況下環模多出現不規則磨損，多為腰鼓形。

2.1.1、原料粒度

原料粉碎細度要適中均勻，因為原料粉碎細度決定著飼料組成的表面積，粒度越細，表面積越大，物料吸收蒸汽中水分越快，有利于進行調質與顆粒成形。原料粒度過粗，會增加壓模的磨損，并造成生產率下降，能耗增大。一般要求原料粉碎后要能全部通過8目篩面，25目篩上物不得大于35%。對粗纖維含量高的物料，要添加一定量的油脂，這樣在制粒過程中，可以減少物料與環模之間的摩擦力，有利于物料通過環模，且成形后顆粒外觀較光滑。

2.1.2、原料含雜質較多

物料中含砂及鐵雜質過多，會加快壓模的磨損。因此，原料清雜工作十分重要。多數飼料廠對清除原料中鐵雜質較為重視，因鐵質物質對壓模、壓輥乃至設備會造成強烈的破壞。而對砂石類雜質的清除卻不不夠重視。

2.1.3、蒸汽的添加

對物料添加蒸汽可軟化物料，使物料中含油細胞組織分裂，并使油脂呈游離狀態，在制粒過程中起潤滑作用，從而減輕物料對壓模的磨損作用，并提高制粒機的工作效率。一般添加蒸汽的壓力應在0.2~0.4MPa之間，壓力高低隨壓制物料品種而變化。蛋白質含量較高的物料，使用蒸汽壓力應稍低一些，含纖維較多的物料，使用蒸汽壓力可稍高一些。添加蒸汽應使物料含水率達16%~17%，物料調質后的溫度在78~87℃時為最適宜。

2.1.4、環模與壓輥之間的間隙

環模與壓輥之間的間隙過小，會加快環模與壓輥表面的磨損，特別是在制粒機啟動和停止時的空運轉期間，這種磨損作用更加嚴重。綜合環模、壓輥表面的圓度誤差及工作面與安裝面之間的同軸度誤差等相關因素，環模與壓輥之間的間隙一般在0.2~0.4mm為宜，壓制小直徑顆粒飼料或使用新環模時取小值。

2.1.5、撒料器安裝角度

撒料器安裝角度不正確，會導致環模與壓輥間的物料分布不均勻。因此，進入擠壓時，環模與壓輥的擠壓應力和摩擦力沿軸向出現非均勻現象，最終導致環模與壓輥磨損呈不均勻分布。

2.2、疲勞破壞

制粒機環模為多孔環形零件，工作條件惡劣，在使用過程中長期承受壓輥的擠壓力和物料的摩擦力，使之產生彎曲應力和接觸壓應力。但這些應力不是影響環模壽命的主要因素，其主要失效形式還是來自于疲勞破壞。環模在制粒過程中受到交變的作用，其交變應力是非對稱循環的，則環模通常發生疲勞破壞。在此基礎上，提出適當增大環模寬度、厚度及內徑，可提高環模的抗彎能力和生產率。同時增大內徑和有效擠壓長度，可明顯降低環模的接觸壓應力。為有效改善環模的受力條件，除改變環模外形尺寸，還可以采取選用合適材質和熱處理技術，以及設計環模表面開孔率等途徑。環模通常由碳（合金）鋼或不銹鋼材料經鍛壓、切削、鉆孔、熱處理等工序制成。環模鉆孔時，應采用多孔槍鉆加工，以保證各孔質量。熱處理時，應采用真空淬火設備，可避免在普通設備中經常出現的表面氧化的脫炭，從而獲得更高的硬度。環模表面開孔率直接影響制粒機的產量和環模強度。開孔率大，制粒機產量高，環模強度低；反之，環模強度提高，制粒機產量降低。由于選材及環模尺寸的差異，要得到恰當的環模模孔開孔率數值，以更好地協調它的產量及使用壽命，目前還有較大的困難。對于模孔直徑為2~12mm的環模，其模孔開孔率一般應選定在20%~30%之間。?？自叫。_孔率取值越小，反之，開孔率取值越大。制造廠可根據所選環模材料、環模外形結構與尺寸，采取逐次迫近試驗方法，確定環模開孔率的大小，保證環模有足夠的強度，以防止其承載時破裂而縮短使用壽命。在設計環模外形結構時，應盡量減少環模外表面沿徑向分布的溝槽數量，并減小其深度。因為沿徑向分布的溝糟是最容易產生應力集中的部位。在長期交變應力作用下，首先易在此部位產生微裂紋，繼而逐步擴大，最終造成環模斷裂。

3、結語

環模在生產過程中主要有兩種失效原因，一是磨粒磨損，二是疲勞破壞。要從根本上避免環模的失效是不現實的，只有改善環模制造、生產及使用條件，從而延長環模的使用壽命，節約成本，保證飼料的生產效率。

文章轉載自公眾號：飼料機械與加工，作者：張艷明 娜日娜