失效原因分析

從環(huán)模實(shí)際失效現(xiàn)象來看，可分成3類。

第一類：環(huán)模工作一段時(shí)間后，出料各小孔內(nèi)壁磨損，孔徑增大，所生產(chǎn)的顆粒飼料直徑超過規(guī)定值而失效；

第二類：環(huán)模內(nèi)壁磨損后，內(nèi)表面凹凸不平嚴(yán)重，使飼料流動(dòng)受阻，出料量下降而停止使用；

第三類：環(huán)模內(nèi)壁磨損后，使內(nèi)徑增大，壁厚減小，同時(shí)出料小孔內(nèi)壁也隨著磨損，使各出料小孔間的壁厚不斷減薄，因而結(jié)構(gòu)強(qiáng)度下降，在出料小孔的直徑增大到允許的規(guī)定值之前(即出現(xiàn)第一類失效現(xiàn)象之前)，在最危險(xiǎn)的截面上首先出現(xiàn)裂紋并不斷擴(kuò)大，直到裂紋延伸到較大的范圍而導(dǎo)致環(huán)模失效。

產(chǎn)生上述3種失效現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)性原因，歸納起來，首先是磨粒磨損，其次是疲勞破壞。

2．1 磨粒磨損

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(dǎo)致環(huán)模?？鬃兇?，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(dǎo)致分配物料不均勻而部分先磨損；模內(nèi)掉進(jìn)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。

2．1．1 原料粒度

原料粉碎細(xì)度要適中均勻，因?yàn)樵戏鬯榧?xì)度決定著飼料組成的表面積，粒度越細(xì)，表面積越大，物料吸收蒸汽中水分越快，有利于進(jìn)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。

2．1．2 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(qiáng)烈的破壞。而對砂石類雜質(zhì)的清除卻不重視。這一點(diǎn)應(yīng)引起制粒機(jī)用戶的注意。

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(xì)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(jī)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(dá)16％ ～17％ ，物料調(diào)質(zhì)后的溫度在78～87~C時(shí)最佳。

2．1．4 環(huán)模與壓輥之間的間隙

環(huán)模與壓輥之間的間隙過小，會加快環(huán)模與壓輥表面的磨損，特別是在制粒機(jī)啟動(dòng)和停止時(shí)的空運(yùn)轉(zhuǎn)期間，這種磨損作用更加強(qiáng)烈?？紤]到環(huán)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因素，環(huán)模與壓輥之間的間隙一般取0．2～0．4mm為宜，壓制小直徑顆粒飼料或使用新環(huán)模時(shí)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(dǎo)致環(huán)模與壓輥間的物料分布不均勻。因此，進(jìn)入擠壓時(shí)，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，最終導(dǎo)致環(huán)模與壓輥磨損呈不均勻分布。

2．2 疲勞破壞

制粒機(jī)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(jī)環(huán)模強(qiáng)度探討”中，對制粒機(jī)工作過程中環(huán)模的受力情況進(jìn)行了分析，認(rèn)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(shí)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(dāng)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(shí)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(jì)環(huán)模表面開孔率等途徑。