1.引言

飼料顆粒機的環模和壓輥是顆粒機的主要工作 部件，顆粒機製粒過程應滿足低噪音、高質量、高效 率的工作要求，低噪音、高質量、高效率取決於環模的 結構設計和環模與壓輥在工作狀態下的調整,而環模 的受力分析是環模結構設計的依據。在以往的受力 分析中由於忽略了環模中物料的可壓縮性和環模模 孔的導角對物料受力的影響，造成環模的結構設計的 誤差。筆者針對以上問題進行了深入的研究,對以往 的環模受力分析進行了修正，為環模的結構設計提供 依據。

2.環模製粒原理

如圖1所示。製粒過程中環模在主動力的驅動 下,以一定的轉速順時針旋轉，同時壓輥借助摩擦力 的作用順時針旋轉。隨著壓輥的旋轉,農業纖維物料 （以下簡稱“物料”）在擠壓力的作用下體積逐漸減 小，密度也逐漸增加，物料受到的擠壓力也越來越大， 在擠壓力的作用下物料相互移近和重新排列，物料間 所含氣體不斷逸出，從而使得物料間的間隙減小，聯 接力增加,最後被壓製成具有一定密度，一定強度的 顆粒飼料。在壓粒過程中，飼料的蛋白質和糖分受熱 產生可塑性澱粉部分糊化“壓粒”，簡單地說就是一 個擠壓式的熱塑過程。

圖1物料攫入角

3.受力分析

3.1攫入角的定義

過環模中心01引一射線通過擠壓區，分別交壓 輥和環模於A1、兩點，引A1、的切線相交於D點, 則ZA1DB定義為壓輥對物料的攫入角y物料開始 攫入時Y最大，稱為最大攫入角。對於某一特定的物 料而言，角Y隨物料的不斷壓實、擠出而減小，直至為 零（c點處）；在物料攫入的過程中，最大攝入角小於 或等於物料、壓輥之間的摩擦角或物料內摩擦角之 和。也就是說，當物料特性一定時,Y越小則物料越 容易被攫入.

3. 2對以往環模受力分析的討論

在以往的環模受力分析過程中，往往從物料擠壓 區內分離出一微元物料進行受力狀態的分析,認為這 時環模、壓輥和物料之間存在著以下諸力：壓輥作用 於物料的正壓力N,物料與壓輥表麵間的摩擦力F， 環模內壁的反力Q,物料與環模內表麵的摩擦力To 取環模擠壓區內一微元分離體，其受力情況如圖2所 示。

為了直觀的分析，假設所選取的分離體與環模內 壁接觸，位於圖1中的B點處。從圖1、2中可以看 出，力Q沿環模直徑指向環模中心（假設其圖作用點 為B點），力N沿壓輥的直徑方向向外，兩力之間的 夾角等於yo因環模擠壓區內任意位置的物料受到 的擠壓力始終沿壓輥直徑方向，所以圖2所示的受力 情況在環模擠壓區內任意位置成立。延長力N的作 用線交環模內表麵於一點，則這一點必然不會是圖1 中的B點。也就是說所選取的物料分離體在環模內 被壓縮時,環模內壁的支撐點並不是圖2中支反力Q 的作用點Bo然而在製粒的過程，環模中的物料是具 有可壓縮性的，在受到壓輥擠壓力後它必然會沿著所 受力的方向被壓縮。因此可以認為以往的這種分析 方法忽略了環模中物料的可壓縮性。

圖2分離體受力分析

再者，按照上麵的平衡條件分析，環模孔內（包 括孔的內倒角部分和直孔部分）的物料受到的力應 該都是沿環模直徑方向，則在內倒角錐麵上的磨痕應 該會沿倒角錐麵的母線方向整齊地排列，倒角處和直 孔內部具有相同的磨損機理。然而，作者在環模失效 機理研究中發現,從失效環模模孔導角處和直孔內壁 的SEM圖上可以看出：導角處與直孔內表現出不同 的磨損機理，且磨痕方向混亂。如圖3,4所示。 

3. 3受力分析的修正 3. 3.1環模內壁的受力分析

處於擠壓區內的物料受到的壓輥的作用力均沿 壓輥直徑方向，受力情況如圖5所示。從圖中可以 看出，在連續製粒的情況下，壓輥因受到摩擦力而轉 動。物料在被逐漸攝入的過程中，物料除隨環模一起 轉動外，還將沿壓輥直徑方向被壓縮。

現從擠壓區內任取一物料塊進行分析，物料塊受 力情況如圖6所示。

圖5物料在環模內的受力分析圖     圖6物料塊受力分析

物料受到壓輥擠壓力N,環模的反作用力Q,環 模內物料隨環模旋轉所需的力T和壓輥對物料的摩 擦力F的作用。其中N的方向沿。2九1指向物料，Q 方向與N相反沿CO2指向物料，T垂直於O1D, F垂 直於O2A1 o因為環模上存在模孔及模孔倒角

由此可以推斷，環模內壁所受物料的作用力受到 擠壓力N,內摩擦係數戍,和角0的影響。其中壓輥 對物料的擠壓力N隨著被壓縮物料體積的減小而增 大，受到物料的粒度和物料內摩擦係數等因素的影 響。內摩擦係數戍同樣受到物料粒度的影響。

3. 3.2模孔倒角處受力分析

圖7模孔倒角處受力分析        圖8模孔內受力分析