引起
旋轉(zhuǎn)顆粒機失效的因素一般有二點,一是磨粒磨損,二是疲勞破壞。要從根本上避免旋轉(zhuǎn)顆粒機的失效問題是不切實際的,只有改善環(huán)模制造、生產(chǎn)及使用條件,從而延長環(huán)模的使用壽命,節(jié)約成本。
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(diào)質(zhì)質(zhì)量等。正常磨損情況下環(huán)模出現(xiàn)軸向均勻磨損,導致環(huán)模模孔變大,壁厚變薄。不正常磨損主要原因:壓輥調(diào)得太緊,與環(huán)模間隙小,互相磨損;撒料器角度不好,導致分配物料不均勻而部分先磨損;模內(nèi)掉進金屬而磨損。這種情況下,環(huán)模多出現(xiàn)不規(guī)則磨損,多為腰鼓形。
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(diào)質(zhì)與顆粒成形。原料粒度過粗,會增加壓模的磨損,并造成生產(chǎn)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,添加一定量的油脂,在制粒過程中,可以減少物料與環(huán)模之間的摩擦力,有利于物料通過環(huán)模,且成形后顆粒外觀較光滑。
原料含雜情況:物料中含砂及鐵雜質(zhì)過多,會加快壓模的磨損,所以,原料清雜工作十分重要。目前,大多數(shù)飼料廠對清除原料中鐵雜質(zhì)較為重視,因鐵質(zhì)物質(zhì)對壓模、壓輥乃至設(shè)備會造成強烈的破壞。而對砂石類雜質(zhì)的清除卻不重視。這一點應(yīng)引起制粒機用戶的注意。
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,并使油分呈游離狀態(tài),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,并提高制粒機的產(chǎn)量。一般添加蒸汽的壓力應(yīng)在0.2~0.4MPa之間,壓力高低隨壓制物料品種而變化,蛋白質(zhì)含量較高的物料,使用蒸汽壓力應(yīng)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(yīng)使物料含水率達16% ~17% ,物料調(diào)質(zhì)后的溫度在78~87度C時*。
撒料器安裝角度:撒料器安裝角度不正確,會導致環(huán)模與壓輥間的物料分布不均勻。因此,進入擠壓時,環(huán)模與壓輥的擠壓應(yīng)力和摩擦力沿軸向出現(xiàn)非均勻現(xiàn)象,zui終導致環(huán)模與壓輥磨損呈不均勻分布。
疲勞破壞
旋轉(zhuǎn)顆粒機環(huán)模為一多孔環(huán)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(chǎn)生彎曲應(yīng)力和接觸壓應(yīng)力。但這些應(yīng)力不是影響環(huán)模壽命的因素,其主要失效形式還是來自疲勞破壞。黃傳海在“顆粒飼料壓制機環(huán)模強度探討”中,對制粒機工作過程中環(huán)模的受力情況進行了分析,認為環(huán)模在制粒過程中受到交變的作用,其交變應(yīng)力循環(huán)特性為:
這表明其交變應(yīng)力是非對稱循環(huán)的,環(huán)模通常發(fā)生疲勞破壞。這與環(huán)模在實際使用中所產(chǎn)生失效結(jié)果相吻合。在此基礎(chǔ)上,提出適當增大環(huán)模寬度、厚度及內(nèi)徑,可提高環(huán)模的抗彎能力和生產(chǎn)率。同時增大內(nèi)徑和有效擠壓長度,可明顯降低環(huán)模的接觸壓應(yīng)力。
為有效改善環(huán)模的受力條件,除改變環(huán)模外形尺寸,還可以采取選用合適材質(zhì)和熱處理技術(shù),以及設(shè)計環(huán)模表面開孔率等途徑。
環(huán)模通常由碳(合金)鋼或不銹鋼材料經(jīng)鍛壓、切削、鉆孔、熱處理等工序制成。環(huán)模鉆孔時,應(yīng)采用多孔槍鉆加工,以保證各孔質(zhì)量。熱處理時,應(yīng)采用真空淬火設(shè)備,可避免在普通設(shè)備中經(jīng)常出現(xiàn)的表面氧化的脫炭,從而獲得更高的硬度。
環(huán)模表面開孔率直接影響制粒機的產(chǎn)量和環(huán)模強度。開孔率大,制粒機產(chǎn)量高,環(huán)模強度低;反之,環(huán)模強度提高,制粒機產(chǎn)量降低。由于選材及環(huán)模尺寸的差異,要得到恰當?shù)沫h(huán)模模孔開孔率數(shù)值,以更好地協(xié)調(diào)它的產(chǎn)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(huán)模,其模孔開孔率一般應(yīng)選定在20% ~30%之間。模孔越小,開孔率取值越小,反之,開孔率取值越大。制造廠可根據(jù)所選環(huán)模材料、環(huán)模外形結(jié)構(gòu)與尺寸,采取逐次迫近試驗方法,確定環(huán)模開孔率的大小,保證環(huán)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(shè)計
旋轉(zhuǎn)顆粒機環(huán)模外形結(jié)構(gòu)時,應(yīng)盡量減少環(huán)模外表面沿徑向分布的溝槽數(shù)量,并減小其深度。因為沿徑向分布的溝糟是zui容易產(chǎn)生應(yīng)力集中的部位。在長期交變應(yīng)力作用下,首先易在此部位產(chǎn)生微裂紋,繼而逐步擴大,zui終造成環(huán)模斷裂。