环模制粒机的结构设计

设计(论文)题目：环模制粒机设计学生姓名二级学院班级提交日期I Abstract IV 11.1立项背景及研究意义 1 11.2.1国内外环模制粒技术的技术近况 11.2.2国内外环模制粒机的结构近况 2 61.4本文的研究方案 6第2章环模制粒机的主体结构建模 8第3章环模制粒机主要参数设计计算 3.1环模制粒机的成形过程 3.3主传动系统的设计 3.3.2齿轮的参数的选择和校核 27 27第4章环模和压辊设计 28 31 31 31 4.2.3环模和压辊工作间隙的调整 第5章制粒机的维护和检修 5.1制粒机的使用和维护 5.2制粒机的检修 5.3制粒机的安全性分析 第6章总结和展望 35 35 35参考文献 36 38摘要环模制粒机设计环模饲料制粒机的作用是将各种配合好的粉状饲料压制成颗粒，这不仅让饲料的物理性能和生化性能有了一定的改变，而且使饲料的利用率和喂养的适用性有了大大地提高。饲料工业在我国起步较晚，我国许多制粒设备与国外同等设备相比还有很大差距。通过调查和了解发现，我国很多厂商现有的制粒设备性能方面还存在很多问题。但是随着近年来中国经济的快速发展，我国饲料在机械创新和技术运用方面已经有了突飞猛进的发展。本文主要对国内外现有的各种制粒机的优缺点进行比较和分析，力求设计方案在现有产品的基础上，不断完善，不断创新，该设计在保证产量的情况下，着力从环保、稳定性、产品质量等方面着手，方案设计主要以理论计算为依据，目的是使设计方案更合理、更具说服力。同时，在绘图过程中不仅通过CAD软件进行辅助设计，而且还利用三维软件SolidWorks建立环模制粒机主体机构模型，使设计的效率大大提高。1随着经济的发展，饲料工业已经成为国民经济的重要基础产业之一。在畜禽业中，畜禽生长离不开饲料，颗粒饲料具有很多优点，例如：体积小、不易受潮、散装储存和运输方便等。制粒机、冷却机、粉碎机、分离机和喷漆设备是饲料制粒的主要机械设备，其中加工颗粒饲料的核心设备是颗粒饲料制粒机。目前，我国已经开发出具有自己知识产权的环模制粒装配系统和以环模制粒机为核心的颗粒饲料生产成套生产线自控生产系统，并在一定基础上得到了使用，这可以满足目前我国国内对建设大型的颗粒加工厂对装配的需求，但此项技术的智能化程度较低，且生产线的大型水平与国外的先进水平还有一定的差距。可见，研究高效节能的制粒技术对农业的发展具有非常重要的意义，因此，设计出低耗和高产能的环模制粒机对提高我国制粒机在制粒方面的国际竞争力、促进三农的发展和提高饲料机械的整体设计及制造水平具有重要的理论意义和现实价值。1.2.1国内外环模制粒技术的技术近况国外技术现状：拥有了十分完善的技术体系：发达国家在环模制粒装备技术体系上已经健全，能够提供优质、高效的设备和完善的问题解决方案。国际上著名的环模制粒设备企业有瑞士的BUHLER公司、美国的CPM公司、奥地利的ANDRITZ公司、德国的MUNCH公司、丹麦的Sprout-Matador公司等。可信度高，节能、环保、高效：国外环模制粒装备的企业重视基础研究，其制造的关键部位的零件使用寿命超过国内同类产品的2-3倍；装备的材质和润滑油的使用都充分考虑环保的问题；应用除臭的在线检测技术；向大型化、自动化方向迈进：国外制粒装备时产50t甚至达到100t的环模装备已经成为主流，这些机器设备的自动化程度较高，能够实线无人操作，并且能够实现一键开机和全过程智能监控。成套化、智能化程度高，实现颗粒饲料生产的只能管理：国外企业在装备集成化的基础上开发出了管-控一体化，实现了从半自动生产单元到大规模的全自动生产过程的控制2系统的自动化服务，使其具有工艺流程的优化与控制、能量消耗的优化、设备状况的实时监测和管理等多种功能。国内技术现状：拥有相对完善的环模制粒装备产业体系和技术体系，但其技术平台和基础研究相对滞后：我国制粒装备已形成相对完善的体系，基本能够满足国内的各种生产应用需求。但总体来说，我国的制粒装备技术平台和基础研究相对来说比较滞后，产品的设计缺乏先进试验和检测技术条件的支撑；环模制粒装备技术方面的人才还比较短缺，这极大制约了产品的创新力度和技术水平。部分指标已经接近国际的先进水平，但总体技术水平和国际的先进水平还有较大的差距：今年我国已经成功研制出的制粒机有双齿轮驱动制粒机、双轴分功能制粒机、双级同步带驱动制粒机、平模制粒机、双辊制粒机等多种新型的制粒装备；为了在提高质量的前提下，降低能耗，我国对环模、压辊的几何参数和环模转速等的结构、工艺参数等方面在不断优化和改进；设计出的新型环模、压辊的调节机构，大大地提高了环模和压辊之间的配合和彼此之间的工作效率；针对环模和压辊间的磨损现象，我们进行了大量的分析和研究，旨在使环模和压辊间的磨损达到最低。虽然我国在环模治理装备方面有了长足的发展，但在绿色环保、核心部件使用寿命等核心指标与国际先进水平还有相当大差距，急需提升和改进。1.2.2国内外环模制粒机的结构近况颗粒饲料制粒设备及其工艺配套设备，根据水产、禽畜和特种水产饲料的加工要求不同而进行不同的配置。根据环模和压辊、平模和压辊间的组合模式可分为：平模直辊、大小压辊、三辊、二辊和双环模式环模制粒机。其他类型的制粒机还有：休勒制粒机、对辊式制粒机、盘式微粒机、活塞式制粒机和螺杆式制粒机等。颗粒压制机、环模压辊的常用配置类型见图1-1。3国外具有代表性的环模制粒机可分为：以英国的UMT公司为代表的三辊式颗粒制粒机是此类制粒机的代表性的装备。UMT公司生产的三辊式颗粒制粒机采用同步齿形带传动，具有负荷均匀，传动效率和噪声低等多种优点。UMT双级传动颗粒制粒机构造见图1-2。图1-2UMT双级传动颗粒制粒机构造4目前颗粒制粒机是目前使用最为普遍的一种制粒机机型。传动方式以齿轮传动为主，其产品以CPM公司的为代表。环模固定在空心轴上，并绕其旋转，实心轴上有固定的压辊，为动模型的制粒机。环模采取的三分式环模加以固定，其拆装比较容易，并且润滑系统设备配有自动循环，使用安全性更高。主要结构见图1-3。图1-3CPM公司颗粒制粒机结构相对而言，在国际市场上大、小压辊式的环模颗粒制粒机的使用并不是很普及。能够实现集大、小压辊制粒效果是此类环模压辊的组合方式的特点，不同物料的特性决定大、小不同的压辊在环模中的相对位置，其主要结构见图1-4。图1-4大小压辊环模颗粒制粒机构造5随着饲料生产技术的不断发展，我国研制了一款新型颗粒制粒机，双环模颗粒制粒机。前后环模组合型和内外环模组合型是新型颗粒制粒机的两种基本结构。前后组合型的双环模颗粒制粒机前后组合的双环模颗粒制粒机不仅改善了营养价值指数，而且使颗粒易碎性和颗粒饲料生产的费用得以降低。PCM/P6型颗粒制粒机的构造见图1-5。图1-5前后组合双环模颗粒制粒机的构造内外组合型的双环模颗粒制粒机此类制粒机是动辊结构，传动方式可以分为两级，内环模和外环模的压辊轴，内环模和外环模的压辊轴是由2台不同电动机分别传动，主要结构见图1-6。图1-6内外组合双环模颗粒制粒机的构造6国内典型的环模制粒机以江苏牧羊集团为代表，具有传动系统平稳可靠、使用寿命长、维护成本低、性能可靠、有较好的韧性和强度等多种优点，构造如图1-7所示图1-7MUZL350/420系列颗粒机通过以上了解和分析，我们对环模制粒机已经有了比较清晰的认识，它对饲料机械产品十分重要，因此，对于其结构设计的研究具有很十分重要的现实意义。目前，国内和国外对环模制粒机的研究方向不同，国外的主打方向是环模制粒机的机理分析与试验探究，而国内主打的方向是产品的介绍、设计的方式和工艺因素对其制粒可能带来的影响。因此，国外的制粒机的种类相对而言比较齐全，性能较好，而国内的品种较单一，性能相对落后，试验数据不够充分。本文通过对环模制粒机的机械原理和对环模制粒机的主体结构进行分析和设计计算。具体研究内容包括：（1）对环模制粒机的结构和主要参数进行分析；（2）对环模制粒机主体部分零部件进行设计、选型；（3）利用CAD画出环模制粒机主体部分装配图和相关的零件图。本文的探究内容为环模制粒机主体结构设计，故研究的重点为为环模制粒机的主传动部分和制粒部分。生产的颗粒饲料直径为4mm，压缩比为1:12，制粒机的产量8小时/t,工作寿命为10年每天工作8小时，每年按300天计算，两班倒。因此，我们要做的工作的工作之一是确定电机的参数；主传动选用齿轮传动，对齿轮进行设计计算；通过假定的7环模转速对环模压辊的尺寸进行分析和设计；完成整机的主要部件的组装图、重要零件的工程图。第2章环模制粒机的主体结构建模8第2章环模制粒机的主体结构建模通过以上分析，我们对环模制粒机的主体结构部分有了具体的了解，本章通过利用软件Solidworks[28],对环模制粒机的主体部分进行三维建模，使制粒机的结构更加清晰和明确。利用软件建模可分为从左到右、从下到上的步骤，本设计中采用从下到上的建模方零件装配的具体操作步骤如下：零件装配的具体操作步骤如下：建Solidworks文件”的对话框中选择“装配体”模板，然后鼠标单击“确定”按钮，显示“插入零部件”属性管理器。（2）插入底座。鼠标单击“插入零部件”属性管理器中的“浏览”按钮，找到已经（3）鼠标单击“打开”按钮，此时可以移动鼠标指针到图形区域的任一位置，单击鼠标左键调出底座模型，如图2-1所示。此时，在特征管理器显示“底座”特征，并默认此底座的特征形式为“固定”。（4）插入齿轮箱。鼠标单击工具栏中（插入零部件）的按钮，调入“齿轮箱.sldprt”的文件。移动鼠标至任一位置，单击鼠标左键来确定特征实体的调入，如图（5）齿轮箱和底座的配合定位。在图形区域中用鼠标单击选中如图2-3所示的“面1”和“面2”，（5）齿轮箱和底座的配合定位。在图形区域中用鼠标单击选中如图2-3所示的“面器的“标准配合”选项栏中选择“重合”配合，单击按钮，生成两面的重合配合。在齿轮箱的任意一面左键单击，将齿轮箱拉到和底座相装配的位置，如图2-4所示。9图2-3“重合”配合定位图2-4齿轮箱和底座配合第2章环模制粒机的主体结构建模文件。移动鼠标至任一位置，单击鼠标左键来确定特征实体的调入，如图2-5所示。图2-5插入齿轮轴图2-6调用挡圈标准件2合”选项栏中选择“同轴心”配合，单击按钮，生成“（8）在图形区域中，用鼠标选中如图2-8所示的“面1（8）在图形区域中，用鼠标选中如图2-8所示的“面1”和“面2”，单击工具栏中配合，单击按钮，生成“重合2”配合。同样的的方式可以完成另一端挡圈的配合。利用和以上相同的方法（同轴心、重合、移动、旋转）即可完成整个结构的装配。总的爆炸图和装配图如2-9，2-10所示。第2章环模制粒机的主体结构建模图2-7“同轴心”配合齿轴和挡圈图2-8“重合”配合挡圈和齿轴图2-9环模制粒机的爆炸图图2-10环模制粒机总体模型第3章环模制粒机主要参数设计计算第3章环模制粒机主要参数设计计算粉粒间存在的间隙是环模制粒机的成形过程基础。粉料由进料口进入制粒室内环模与压辊之间的挤压区，环模以一定转速顺时针旋转，同时压辊借助挤压区内部环模与压辊、物料间的摩擦也顺时针旋转，物料被挤压并压紧，在模孔保压一段时间从模孔被挤出，同时经切刀切断，最终形成所需要的颗粒。依照物料在被挤压的过程中显示的不同状态，我我们可以把其分为3个区域：供料区域、变形压紧区域、挤压成形区域（见图3-1）。图3-1制粒原理示意图3.2环模制粒机的主传动形式本设计方案主传动的传动形式是齿轮传动。与其他传动相比可知，齿轮传动效率更高，工作平稳，结构相对而言较紧凑。工作时，齿轮转动是通过电动机带动的，经由空心轴带动环模转动，从而由环模转动带动压辊转动，最后把物料挤压成形。主传动示意图见图3-2。图3-2主传动示意图第3章环模制粒机主要参数设计计算通过查阅吴克畴教授摘译的《混合饲料生产工艺》这一文献[15]，一台制粒机的生产效率Q近似可由下列计算公式得出：N：电动机的驱动功率（KW：压粒的散料密度（t/m3P:要压粒的压力(p)；公式经换算可获得的驱动功率为：NQPK额定功率0.9KW，额定转速1480r/min，效率0.94。电动机和轴用联轴器连接，联轴器效3.3.2齿轮的参数的选择和校核环模线速度为5-8m/s时为最佳速度，在此选用v=6m/s。得环模转速为1.选定齿轮的类型、精度等级、材料性能、齿数选用的齿轮为斜齿圆柱齿轮，压力角20，精度为8级；大小齿轮选用的材料为45钢调质；第3章环模制粒机主要参数设计计算初选螺旋角15。2.根据齿面接触疲劳强度设计（1）由下式试算小齿轮分度圆直径1）确定公式中各参数值。①试选载荷系数KHt=1.3；②查《机械设计》[26]表10-20得区域系数ZH=2.425；③根据《机械设计》式（10-21）计算接触疲劳强度用重合度系数Zndz1④根据《机械设计》式（10-23）可得螺旋角系数⑤计算小齿轮转矩T1TP⑥查《机械设计》图10-5得材料的弹性影响系数ZE189.8MPa1/2⑦计算接触疲劳许用应力H根据《机械设计》图10-25d得小齿轮、大齿轮接触疲劳极限为Hlim1600MPa、Hlim2550MPa。根据《机械设计》式（10-15）得应力循环次数：9N2N1i99根据《机械设计》图10-23，得接触疲劳寿命系数KHN10.86,KHN20.89。取安全系数S=1、失效概率为1%，得H1516MPaN2489.5MPa取H1和H2中较小的作为齿轮的接触疲劳许用应力，即H489.5MPa2）试计算小齿轮的分度圆直径d1t高3y76.332mm（2）调整小齿轮的分度圆直径齿轮圆周速度vbdd1t1）计算实际载荷系数KH①根据《机械设计》表10-2可知使用系数KA=1.25②根据速度v和8级精度，可知动载荷系数KV=1.21③齿轮圆周力KAFt1/b4/76.33223.8N/mm100N/mm《机械设计》表10-3可得齿间载荷分配系数KH=1.4④用插值法可以查得8级精度的小齿轮在相对支撑非对称布置时的齿向载荷分配系数KH=1.354由以上数据可得实际载荷系数HAVHHHAVHH2)按实际载荷系数算得的分度圆直径相应的齿轮模数KH3KHtK 99.358mm3.根据齿根弯曲疲劳强度设计（1）由《机械设计》中式（10-20）试算齿轮模数，即mnt高3y*①试选载荷系数KFt=1.3②根据《机械设计》式（10-18得弯曲疲劳强度的重合度系数Y2③弯曲疲劳强度的重合度系数Y④计算YFaYsaF⑤齿轮当量齿数v2⑧根据《机械设计》图10-24c查得小、大齿轮齿根弯曲疲劳极限分别为Flim1500MPa，Flim2380MPa⑨根据《机械设计》图10-22得弯曲疲劳寿命系数KFN10.82,KFN20.86⑩取弯曲疲劳安全系数S=1.4，则F1KFN1SFlim10.800292.857MPaF2KFN2SFlim20.880233.429MPa故可得因为大齿轮的YYYY YY YY F2YFaYsa大于小齿轮，所以取FYY FasaYYFYY YY（2）调整出轮模数圆周速度（2）调整出轮模数圆周速度齿高b/h1)计算实际载荷系数KmF羊羊h2hncmnt5.04mmF2T4NKAFt1/b4/69.52278.2N#mm〉100N#mm查《机械设计》表10-3得尺间载荷分配系数KF1.4。结合b/h=13.79查《机械设计》图10-13可知KF1.36。得实际载荷系数2)由下式计算按实际载荷系数算得的齿轮模数（z1和z2互质）nmnmmnKF3KFtK 2.9mm由于按齿根接触疲劳强度计算得到的法面模数小于按齿面接触疲劳强度计算得到的法面模数mn。故取mn=3mm，取按接触疲劳强度计算得到的分度圆直径d1=99.358mm计算小齿轮齿数，即小齿轮齿数，即cos/m（1）计算中心距a 330.77mm由于模数为增大圆整为3mm，故在此将中心距减小圆整为330mm。（2）圆整后的中心距修正螺旋角（3）小大齿轮的分度圆直径d1nco999.15mm取b2100mm，b1105mm为了确保齿轮的工作能力，需要对齿轮进行校核。（1）根据齿面接触强度校核求重合度系数znt第3章环模制粒机主要参数设计计算) ─其他数据按前面相应的方法查相关图表可知：TKA1.25，KV1.22，KH1.4，KH1.471，KHKAKVKHKH3.06，则 2KHT1i1ZZ 2KHT1i1ZZZZ 33484.26MPaH即满足齿面接触疲劳强度的条件。（2）根据齿跟弯曲疲劳强度校核计算重合度系数Y螺旋角系数其他尺寸根据前面所述查相应的图表可知：T5dKF1.46，KFKAKVKFKF3.12，Ysa11.66，YFa12.45，Ysa21.84，YFa22.14，则第3章环模制粒机主要参数设计计算MPaMPa2KFT1YsaYFaYYcosF1dmn3z12532210.86MPaF12KTYY2KTYYYYdmn3z12MPa5MPa32即齿根弯曲疲劳强度满足要求。181，压力角20，模数m3mm，螺旋角14.49，中心距a330mm，齿宽b1105mm，b2100mm，变位系数x1x20，分度圆直径d199.15mm，d2560.84mm。小齿轮选用45钢（调质大齿轮也选用45钢（调质）。同时齿轮按1.计算齿轮轴、空心轴上的功率P2、P3，转速n2、n3，转矩T2、T3取键的传动效率为0.97，则PP33665N#mm66N#mm2.求作用在齿轮上的力已知分度圆直径d199.15mm,d2560.84mm，而第3章环模制粒机主要参数设计计算d2FFFnFFFnFa3Ft2Fa3Ft3圆周力Ft，径向力Fr及轴向力54N4N643N4.9N.5Naa图3-3轴上力方向分布3.初步确定轴的最小直径轴选用的材料为45钢，采用调质处理，取A0110，于是得得轴最小直径dmin2A0dmin2A032n2 dmin3APdmin3A303n342.23mm74.43mm齿轮轴的最小直径是安装联轴器处轴的直径d1，为了使联轴器与轴的直径相配合，应该选择合适的联轴器型号。第3章环模制粒机主要参数设计计算联轴器的计算转矩为：TcaKAT2，查阅《机械设计》表14-1，因为转矩的变化很小，5N#mm根据计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件，查阅GB/T5014-2003知，联轴器选用的型号是GY7型凸缘，公称转矩为1.650106N#mm齿轮轴的设计：（1）拟定轴的设计方案，如图3-4、3-5分别为齿轮轴的结构示意图和三位实体模型。图3-4齿轮轴的结构示意图图3-5齿轮轴模型第3章环模制粒机主要参数设计计算空心轴的设计：拟定如图3-6所示的空心轴的结构方案。图3-7为空心轴的实体模型。图3-7空心轴实体模型主轴的设计：拟定如图3-8的主轴结构方案。图3-9为主轴的实体模型。图3-9主轴实体模型压辊轴的设计：压辊轴主要用来支撑压辊，不随压辊作转动，用螺纹链接固定在制粒机后座。轴主要承受径向压力。拟定如图3-10的压辊轴结构方案。图3-11为压辊轴的实体模型。图3-10压辊轴结构第3章环模制粒机主要参数设计计算图3-11压辊轴实体模型因轴的受力和强度分析相同，故在此只分析齿轮轴。齿轮轴的载荷分析图如图3-12。t在FNH1、FNH2中间，故FNH1FNH25450N则MHMNHL400575N#mmFFFr2040NNV1NV22MV1MV2149940N#mm故总弯矩为M1MH12MV12400575220402427717.59N#mmM2扭矩为5N#mm6.依据弯扭合成应力来校核轴的强度在进行校核时，一般情况下只校核轴上所承受的弯矩和扭矩截面（即危险截面）的强度。因为齿轮轴的旋转方式是单向旋转，所以扭转切应力为脉动循环变应力，取0.6，故轴的计算应力为：caM12W(T)2427717.973900)25.63MPa因此ca1，故齿轮轴轴安全。同理可求得空心轴和主轴也安全。第3章环模制粒机主要参数设计计算图3-12齿轮轴载荷分析图底座的材料是灰铸铁铸成，底座的下部的两个支架是用以固定地脚螺钉的，箱体与底座所连接的面要求铣平，粗糙度一般为12.5，如图3-13所示第3章环模制粒机主要参数设计计算箱体设计成方形结构，整体采用钣金焊接工艺制造，用螺栓与底座固连如图3-14所图3-14齿轮箱箱体轴承盖的材料均为铸件，铸好后轴承盖进行进一步的精加工。轴承盖压住轴承的外圈，起到的作用是压紧，轴承盖的材料为HT200.如图3-15所示，是轴承盖的基本结构。图3-15轴承盖模型第4章环模与压辊设计第4章环模和压辊设计环模既是颗粒饲料制粒机中最主要的零件之一，又是易于磨损的部件，而且颗粒饲料制粒机中环模的价格非常昂贵；环模质量的稳定性和质量的好坏不仅会直接影响到环模的使用年限，而且还会对颗粒饲料制粒机的产量和饲料的质量产生巨大的影响。环模制粒机的失效形式的失效形式包括模孔和环模内环表面的损坏报废和环模开裂、模孔的堵塞（压不出料）。环模模孔的表面光洁程度对环模能否顺利出料也具有很大的影响。20钢、45钢、20Cr、40CrMnMo、20CrMnTi等合金结构钢和中低碳素结构钢，是我国国内目前颗粒饲料制粒机的环模材料。4.1.1环模的热处理工艺在环模材料的加工工艺中，正火、渗碳、淬火、调质、渗氮等是常见的热处理方式。去除材料内应力，同时为下一道工序做必要准备是正火处理的目的，环模的渗碳处理不但可以使模孔、内环表面的硬度，环模的耐磨性得到提高，而且还可以延长环模的使用寿命。环模的淬火处理所应用的介质主要是水和油。油的冷却速率要比水的冷却速率快慢些，如果在水中加入0.15%-0.30%的聚乙烯醇溶液，其冷却的速率介于水和油之间，这样较好的热处理组织变可以获得。环模的调质不仅是为了能够得到比较高的强度和柔性，而且使为了保持环模心部的综合性能。环模的调质处理一般安排在精车、粗加工或扩孔之后；也可以安排在渗氮之前。环模的渗氮作用和渗碳相似，主要是为了增强环模表面的耐磨性，渗氮后的环模表面的硬度可以达到HV400以上。4.1.2环模模孔的加工工艺环模制粒机生产饲料能否顺利出料的重要影响因素是环模模孔的表面光洁度。相对于昂贵的进口多工位钻孔专用机床的设备而言，一般的人工进给的钻孔难以达到要求的光洁度标准，因此钻头主要依靠进口，造成环模的制造成本在大幅度的上升。现在国内许多厂商综合考虑以上因素，利用经由改进国的普通钻床，辅以不可缺少的工装使钻孔的半自动化成为可能，从而使其生产效率和环模模孔的表面光洁度得到了提高，其制造成本也大大第4章环模与压辊设计产品的质量与生产效率受环模模孔的形状和尺寸的影响。模孔的一般截面形状呈圆形，主要的形式有四种：直形孔、外锥孔、内锥孔和阶梯孔。因为直孔比较简单，所以直孔被广泛应用。直孔、锥孔和曲线孔是进料口的主要三种形式。锥孔角度一般为60-1204.1.4环模的参数计算（1）确定环模面积首先我们应确定单位功率的面积，此参数的选用对能源的使用效率有直接的影响。目前，环模制粒机的单位功率面积大多数是凭借经验得出的，饲料颗粒越难挤压，则此参数就会越小。目前，国内环模制粒机的主流机型单位功率面积的数据汇总见图4-1，图4-1单位功率面积取值范围可以看出，大部分的单位功率取值在20cm2/kW左右。在本设计中。选用此参数值为20cm2/kW。由单位功率面积，可以按下列公式来确定环模的工作面积：其中：A为单位功率面积S为环模工作面积则环模的工作面积为SPAcm2/kW；cm2；第4章环模与压辊设计SPA20901800cm2（2）确定环模直径与宽度通常情况下，环模的直径D与宽度B的关系为BKD其中：B为环模的有效宽度mm；D为环模的内经mm；环模面积的计算公式为SDB/100联立试（2-6）和试（2-7）可知环模的直径D与环模的宽度B的计算公式为D10SK437mmBKD10KKDPAK131mm模孔的直径d4mm，因压缩比为1:12，故模孔有效长度l12d48mm扩孔直径为6mm。所设计的环模实体模型如图4-3。图4-3设计的环模第4章环模与压辊设计新环模必须与新压辊相配用：影响环模使用的最重要原因之一是压辊是否正确使用。在长期的生产和实践中发现，工作面不平整、出孔率偏低、产能下降等现象是压辊不规范的使用所导致的。4.1.6环模的保养和维护我们知道，环模使制粒机中易磨损且价格昂贵的部件，其质量的好与坏直接影响到环模的使用寿命，所以对环模的保养和维护就变得极为重要。通常的保养和维护方法为：1.新环模下机后工作面应改及时检查和清理：①检查压入孔中是否有铁块，如果孔中有铁块要及时取出；②检查工作面是否有局部凸起的现象；③工作面被压辊压出直槽情况是否存在，如存在这一现象，应是压辊间隙调整得太近导致的，应该把压辊间隙调整的松些；2.检查工作面的减压槽咬边现象是否存在，如果存在咬边这一现象，应是由于压辊与环模之间有相应的错位所致，应该更新或维修压辊。3.检查是否有断螺丝在螺丝孔内，如果有断螺丝在螺丝孔内要及时拿出：压辊是与环模相配套使用的关键环模制粒机之一，压辊和环模通过相互挤压，把粉状饲料挤压成所要的形状。一般来说，生产用得制粒机在制粒室内利用两个或三个压辊。压辊的表面应能够提供最大的摩擦力。本设计方案中两个压辊被应用在制粒机压粒室内。环模挤压物料是通过压辊来实现的，为了达到预期效果，压辊表面通常增加耐磨或加大摩擦力的方法使压辊上按压辊轴向拉丝或开凹坑。根据不同的饲料生产要求，压辊的表面制造也不同，通常的选取原则为：①为了确保做出来的料型比较好，一般使用封闭槽的压辊壳；②孔型压辊壳和组合压辊壳主要针对的是难压制且多种配方的饲料生产，卷料性和均匀性较均衡；③畜禽料生产时，为了确定有一定的卷料性能，一般使用通槽的压辊壳生产。在本次的设计中，压辊表面所选取的压辊材料为40Cr，经过调质处理后的硬度为HRC49。第4章环模与压辊设计一般情况下，压辊直径的大小会对压粒时物料的摄取角有直接的影响，因此在允许要求的范围内增大压辊直径。当两个压辊被采用时，压辊直径d与环模内径D的关系通常为：2dD考虑到两个压辊间应存在一定的间隙，本设计方案中采取的关系为：d0.45D故本设计中的压辊所得到的直径为压辊的宽度取值应略小于环模的有效宽度，以使在有效宽度内达到高效挤压的目的。故本方案中去压辊宽度：B110mm，如图4-4为设计的压辊实体模型。在压辊的使用过程应该尽可能的多付辊壳轮流使用，这对环模工作面的平整度很有帮助。具体的使用方法：当新环模与第一副辊壳配合使用时，用到辊壳寿命的50%时就必须换下，调整第二副新辊壳使用，当第二副辊壳使用到寿命的50%时再换下，换上第三副辊壳使用，然后以此类推。压辊的维护和保养大致可分为以下几种情况：①一头大一头小这说明制粒机存在主轴轴承间隙过大，或者主轴存在弯曲这一情形；压辊轴头和铜套有间隙；对制粒机进行检修、更换喂料刮刀。②中间大两头小此为喂料不匀称并且同一副压辊在同一只环模上使用时间超过了一定的限度；应采用多副压辊总成轮番使用，因为压辊磨损比环模磨损快，所以这有利于环模和压辊之间的正第4章环模与压辊设计常磨损，从而使各自工作面都较平整，这样有利于生产。③工作面磨损不正常工作面磨损不正常的原因是压辊串边或者喂料不匀称以及模辊的间隙太小。如两端边上有凸出，应整磨掉；砂轮可以用来修复辊齿顶部的变形；如果齿槽的中间存在异物，应该尽快拿出。4.2.3环模和压辊工作间隙的调整环模与压辊间隙调整的合理性对制粒机的生产性能会产生直接的影响。合理的调整能够让制粒机获得最大的生产能力，因此环模和压辊之间的使用寿命会有所延长。图4-5为模辊工作面的示意图。1、压辊2、物料层3、已成型颗粒4、模辊间隙5、粘附层6、环模图4-5模辊工作面示意图要达到正确的模辊间隙，通常的调整方法的是：在确保环模和压辊的工作面干净并且没有积料的状况下，让环模转动一周，有四分之一或是三分之一的工作面，能把辊壳带动运转便可达到需要。一般情况下，模孔小的情况下两者间隙要小些，反之亦然；新压模的间隙要小一些，旧压模的间隙要大一些；要是压辊与环模的间隙太小，这样不但会加剧压辊与环模之间磨损，而且会加大其噪声，反之，如果间隙太大，会导致出料困难。 第5章制粒机的维护与检修第5章制粒机的维护和检修（1）环模工作前，在粉粒中可滴加水或蒸汽的量在4%左右，有时也可滴加小于等于3%油脂和小于等于10%蜜糖的量。(2)对环模、压辊、切刀等易损坏的设备进行定期的检查，发现问题，并及时解决问题，确保制粒机正常有效的工作。(3)对进入环模的杂物坚决杜绝。(4)对环模不得进行熔焊工艺处理。制粒机的拆装和易损件的更换是制粒机的检修的主要内容。本设计考虑的重点主要是制粒主传动系统的拆装和易损件的拆装。在制粒的过程中，制粒机材质的安全、物料残留与不清洁、润滑油路的安全等因数都对制粒机的安全有影响，具体表现形式如下：材质安全：在粉体饲料制粒成形的过程中，制粒机的相关部件之间会直接与产生接触、摩擦，材料的安全与饲料生产的安全之间存在直接的影响。残留与不清洁：制粒机通常情况下要加工多种物料，因为不能完全清洁制粒机加工上一种物料所剩下的残留，让其与其他物料混合会带来交叉污染，从而影响饲料的安全。润滑油路安全：环模和压辊在制粒过程中会快速旋转，因此各轴承润滑油之间消耗会非常剧烈，在把润滑油注入时，不合理的注油会把多余的润滑油挤入制粒室与物料混合，从而给饲料的安全的影响。针对制粒室存在的多种安全性问题，我们可以采用对制粒室的清洗技术加以减轻其对制粒效果的影响。 为了