一、顆粒機(jī)環(huán)模壓輥的工作情況
顆粒機(jī)環(huán)模在主動(dòng)力的驅(qū)動(dòng)下以一定的轉(zhuǎn)速ω順時(shí)針旋轉(zhuǎn)；厚度為h的料層從A點(diǎn)開(kāi)始被攝進(jìn)擠壓區(qū)；壓輥借助擠壓區(qū)內(nèi)摩擦力的作用也順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。隨著模輥的旋轉(zhuǎn)，攝入的物料向前移動(dòng)加快，擠壓力和物料密度度逐漸增加；當(dāng)擠壓力增大到足以克服模孔內(nèi)料栓與孔壁的摩擦力時(shí)，具有一定密度和粘結(jié)力的物料便被擠進(jìn)�？變�(nèi)。由于模輥不斷攝入物料，故�？變�(nèi)的物料經(jīng)成形后被連續(xù)出�？祝蔀閳A柱狀顆粒，如下圖所示：
顆粒機(jī)
擠壓區(qū)內(nèi)的擠壓力在物料開(kāi)始被擠壓進(jìn)�？讜r(shí)達(dá)到最大值，并基本保持到C點(diǎn)。從C點(diǎn)卸壓開(kāi)始至F點(diǎn)，擠壓力才逐漸降到零。CF存在擠壓力的原因，是因?yàn)榻?jīng)過(guò)C點(diǎn)的殘余物料在該段出現(xiàn)膨脹的緣故。F點(diǎn)后，顆粒機(jī)環(huán)模內(nèi)表面出現(xiàn)了經(jīng)膨脹的環(huán)狀粘附層。該粘附層的厚度與模輥間隙、模輥支承結(jié)構(gòu)的剛性及殘余物料的膨脹程度有關(guān)。顯然，模輥間隙越大，殘余物料層越厚，膨脹越甚，粘附層也越厚。
為分析方便，過(guò)壓模圓心O引一射線通過(guò)擠壓區(qū)，交模輥于A，Bx兩點(diǎn)；分別引A1B1的切線相交于D點(diǎn)，∠A1DB1定義為模輥對(duì)物料的攝入角β，開(kāi)始攝入物料時(shí)角β-最大，稱(chēng)為最大攝入角βmax。對(duì)某一物料而言，角β隨其被不斷壓實(shí)、擠出而減小，直至為零(C點(diǎn)處)；β角實(shí)際上是模輥形成的楔形角。據(jù)有關(guān)資料介紹，物料能被模輥攝入的條件是：βmax小于或等于物料、壓輥之間的摩擦角與物料內(nèi)摩擦角之和。這一條件說(shuō)明，當(dāng)物料性一定時(shí)，βmax越小則物料越易被攝入。
二、 粘附層使制粒工況發(fā)生變化
由前面所述的可知，當(dāng)模輥間隙為零時(shí)，粘附層厚度主要取決于模輥支承結(jié)構(gòu)的剛性，這里可忽略；當(dāng)增大模輥間隙時(shí)，出現(xiàn)了粘附層。這一粘附層使制粒工況發(fā)生了如下變化。
1、在相同生產(chǎn)效率條件下，增加了需壓實(shí)的厚度
相同生產(chǎn)率，意味著進(jìn)入壓制機(jī)制粒腔的物料量相同。增大間隙后壓模內(nèi)表面的物料層分布情況。
零間隙時(shí)，壓模內(nèi)表面的未壓物料層體積為： 2Rπhb-S (1)
增大間隙時(shí)，壓模壓表面的未壓實(shí)物料層體積為：2πh2b[R-(△h+h1)]-S1 （2）
式中：R—壓模內(nèi)環(huán)半徑，mm，
b——壓模有效工作寬度，mm；
h——零間隙時(shí)未壓實(shí)物料環(huán)中壓輥占去的體積，mm；
S——零間隙時(shí)未壓實(shí)物料環(huán)中壓輥占去的體積，mm3；
S1——增大間隙時(shí)未壓實(shí)物料環(huán)中壓輥占去的體積，mm3．
要使制粒生產(chǎn)率相同，則式(1)等于式(2)；又S≈S1，故化簡(jiǎn)后有：
Rh=[R-(△h+h1)]h2式中：∵R-(△h+h1)<R
∴h2>h
h1+h2＞h (3)
式(3)說(shuō)明，增大間隙后，如生產(chǎn)率與零間隙時(shí)相同，則需增加物料的壓實(shí)厚度。這也意味著最大攝入角β-max也增大了。間隙越大，壓實(shí)厚度增加得越多，βmax也越大。
2、 粘附層的膨脹部分不斷被壓實(shí)
模輥工作時(shí)，原有的粘附層絕大部分被壓入�？�，并出現(xiàn)新的粘附層。模輥每擠壓一次物料，粘附層的厚度由△h+h1，被壓實(shí)至△h，膨脹部分h1被壓實(shí)一次。對(duì)于兩輥結(jié)構(gòu)的壓制機(jī)來(lái)說(shuō)，壓模每轉(zhuǎn)一周，膨脹部分將壓實(shí)四次。當(dāng)壓制機(jī)連續(xù)工作時(shí)，膨脹部分則不斷被壓實(shí)。
3、 物料受擠壓的行程變長(zhǎng)
在同一壓模及物料情況下，物料被壓入模孔時(shí)所需的最大擠壓力基本與模輥間隙無(wú)關(guān)。但由圖2可看出，因出現(xiàn)了粘附層，物料從開(kāi)始受到最大擠壓力作用到被擠出�？椎男谐虆s增加了△h。
4、 壓輥兩側(cè)漏料更甚
物料在受擠壓過(guò)程中，總是往阻力較小的方向運(yùn)動(dòng)。因此，即使模輥處于零間隙工作狀態(tài)，壓輥兩側(cè)也會(huì)出現(xiàn)一定程度的漏料現(xiàn)象。當(dāng)模輥間隙增大出現(xiàn)粘附層時(shí)，壓輥兩側(cè)的漏料空間更大，阻力更小，模輥工作時(shí)物料被擠向壓輥兩側(cè)的現(xiàn)象更嚴(yán)重些。
三、 間隙大小對(duì)顆粒機(jī)制粒性能參數(shù)的影響
1、生產(chǎn)效率與噸產(chǎn)品耗電量
分析物料被攝入時(shí)的受力情況。壓模以ω速度旋轉(zhuǎn)，物料在A點(diǎn)開(kāi)始被攝入。N為壓輥?zhàn)饔糜谖锪系恼龎毫�，它可分解為水平分力P1(Nsinβmax)和垂直分力P2(Ncosβmax)。P1阻止物料的攝入，P2則將物料壓實(shí)。由前面分析可知，模輥間有間隙時(shí)的最大攝入角大于零間隙時(shí)的最大攝入：角。 因P，隨9一的增大而增大；P2隨D一的增大而減小，故增大間隙后有①模輥攝入物料的能力變差，壓輥打滑的機(jī)會(huì)增加，間隙過(guò)大時(shí)甚至無(wú)法攝入物料．②設(shè)模輥有間隙時(shí)的最大攝入角與零間隙時(shí)的最大攝入角之差為厶D一范圍內(nèi)，至少P1在壓實(shí)物料時(shí)多做了功，即多消耗了動(dòng)力。
此外，增大間隙后粘附層不斷被壓實(shí)，物料受擠壓的行程變長(zhǎng)，壓輥兩側(cè)漏料也不同程度地消耗了動(dòng)力。
綜上得出，在顆粒機(jī)生產(chǎn)效率相同條件下，模輥間隙增大，則消耗的動(dòng)力增加；若消耗的動(dòng)力增加則生產(chǎn)率下降。
試驗(yàn)得出的一臺(tái)顆粒機(jī)間隙大小與噸產(chǎn)品耗電量的關(guān)系�？煽闯觯］侀g隙由零增大到3．5mm時(shí)，噸產(chǎn)品耗電量由14kWh增加到19.5kWh，噸產(chǎn)品耗電量隨間隙的增大呈指數(shù)規(guī)律增加。
2、 顆粒加工質(zhì)量
衡量顆粒加工質(zhì)量的重要指標(biāo)是硬度和堅(jiān)實(shí)度．在正常情況下及一定范圍內(nèi)，顆粒硬度越高，其堅(jiān)實(shí)度也越高，顆粒加工質(zhì)量越好。
增大模輥間隙后，模的內(nèi)表面出現(xiàn)了粘附層，使物料被擠壓的行程變大，模孔內(nèi)的料栓密度增加，溫度上升，糊化變好。料栓的密度增加提高了顆粒的硬度；物料溫度上升，糊化變好，使物料之間的粘結(jié)力增大，提高了顆粒的堅(jiān)實(shí)度。壓制機(jī)間隙大小與顆粒硬度的關(guān)系，它是由試驗(yàn)得出的，圖中，模輥間隙由零增大到3。5mm時(shí)，顆粒硬度由36N增加到65N。顆粒硬度也隨間隙的增大呈指數(shù)規(guī)律增加。
3、顆粒機(jī)剛生產(chǎn)出來(lái)的顆粒溫度
由前所述，粘附層使制粒工況發(fā)生變化，壓制機(jī)的能耗增加。這部分增加的能耗，幾乎都轉(zhuǎn)變成熱能，使成形后的顆粒溫度上升。據(jù)試驗(yàn)，模輥間隙由零增大到4mm時(shí)，成形后的顆粒溫度由73℃增加到90℃。這對(duì)于后續(xù)的冷卻干燥工序是極為有利的。
四、顆粒機(jī)環(huán)模壓輥間隙總結(jié)
從以上探討可得出結(jié)論：在一定范圍內(nèi)增大壓模壓輥的間隙，會(huì)使生產(chǎn)率下降，噸產(chǎn)品耗電量上升，顆粒加工質(zhì)量變好及成形后的顆粒溫度上升。因此，在一般情況下(特別是新環(huán)模時(shí))顆粒機(jī)的模輥工作間隙可調(diào)至較小或零。此時(shí)物料最易被攝入，生產(chǎn)率最高，噸產(chǎn)品耗電量最低，壓制機(jī)處于最經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行狀態(tài)；如用其他手段無(wú)法解決顆粒加工質(zhì)量問(wèn)題，或配方中含油脂較高，或無(wú)法降低干燥后的產(chǎn)品含水率時(shí)，可適當(dāng)增大模輥間隙。
為避免將模輥間隙調(diào)大后造成起動(dòng)困難，最好能將顆粒機(jī)設(shè)計(jì)成在運(yùn)行中也可調(diào)整模輥間隙．這樣，在起動(dòng)時(shí)可將間隙調(diào)��；在正常運(yùn)行時(shí)再將間隙按需要調(diào)大。其優(yōu)點(diǎn)除了便于起動(dòng)外，還可使環(huán)模更換快捷方便，甚至可將間隙的大小隨各種配方編入微電腦中，保證每種配方都有最佳的制粒工作間隙。事實(shí)上，國(guó)外已出現(xiàn)了此種顆粒機(jī)。這種技術(shù)值得國(guó)內(nèi)的同行借鑒。
富通新能源生產(chǎn)銷(xiāo)售秸稈顆粒機(jī)、秸稈壓塊機(jī)等生物質(zhì)燃料成型機(jī)械設(shè)備，同時(shí)我們還有大量的楊木木屑生物質(zhì)顆粒燃料。
