干法制粒機是飼料生產(chǎn)工藝的關(guān)鍵設(shè)備，而環(huán)模是制粒機工作的心臟部件，也是制粒機易磨損的零件之一。研究環(huán)模失效的原因，改善環(huán)模的使用條件，對提高產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量，降低能耗(制粒能耗占整個車間總能耗30%～35%)，減少生產(chǎn)成本(環(huán)模損耗一項費用占整個生產(chǎn)車間的裝修費25%～30% 以上)等方面影響極大。
一只環(huán)模和一副壓輥理論上可生產(chǎn)粒料分別是：2000噸和500噸(此處不考慮環(huán)模和壓輥)。但實際上管理較好的企業(yè)也只有1000多噸和250多噸；而一般管理較差的企業(yè)，甚至只有500～600噸和80～10噸，就得更換新的環(huán)模和壓輥。從此可以看出，延長環(huán)模的使用壽命將會為企業(yè)帶來可觀的效益。
1、工作原理
環(huán)模是由電動機經(jīng)減速器帶動旋轉(zhuǎn)的，安裝在環(huán)模內(nèi)的壓輥不轉(zhuǎn)，但因與轉(zhuǎn)動著的環(huán)模摩擦(通過壓實物料)而自轉(zhuǎn)。進入壓制室的調(diào)質(zhì)好的物料被撒料器均分于壓輥之間，被壓輥鉗人、擠壓，并通過環(huán)模模孔連續(xù)地擠壓成形，形成柱狀顆粒并隨著環(huán)模圈回轉(zhuǎn)，由固定安裝在環(huán)模外面的切刀切成一定長度的顆粒飼料。環(huán)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(huán)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(chǎn)物料量的增加，環(huán)模逐漸磨損，并導致失效。因此衡量環(huán)模工作性能的指標之一就是生產(chǎn)量。然而在實際生產(chǎn)過程中，大多數(shù)環(huán)模在達到理論生產(chǎn)能力之前就失效了。由于環(huán)模價格昂貴，這就為用戶造成一定的損失。本文擬對環(huán)模失效原因進行分析，從而對環(huán)模的制造、使用條件提出建議。
2、失效原因分析
從環(huán)模實際失效現(xiàn)象來看，可分成3類。類：環(huán)模工作一段時間后，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)表面凹凸不平嚴重，使飼料流動受阻，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)類失效現(xiàn)象之前)，在危險的截面上首先出現(xiàn)裂紋并不斷擴大，直到裂紋延伸到較大的范圍而導致環(huán)模失效。產(chǎn)生上述3種失效現(xiàn)象的實質(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。
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(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，干法制粒機在制粒過程中，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。
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~c時較佳。
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，特別是在制粒機啟動和停止時的空運轉(zhuǎn)期間，這種磨損作用更加強烈?？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(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，導致環(huán)模與壓輥磨損呈不均勻分布。
2.2 疲勞破壞
干法制粒機環(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，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。