顆粒機(jī)理論料層分布1
現(xiàn)今在有關(guān)的專業(yè)書籍和制粒機(jī)制造廠家的說明書中，通常把在壓制室內(nèi)分布的粉料層分為三個(gè)不同的區(qū)域：供料區(qū)、壓緊壓和擠壓區(qū)(如圖1)，并分析指出在擠壓區(qū)內(nèi)，隨著壓強(qiáng)的增大，料層的擠壓力超過了模孔的磨擦阻力，飼料被逐步擠入模孔，形成理想中的飼料柱，再經(jīng)切刀切成所需長度的顆粒飼料。而在壓緊區(qū)內(nèi)，由環(huán)模和壓輥形成的工作楔角小于料層的臨界磨擦角，料層被帶動(dòng)隨環(huán)模和壓輥的轉(zhuǎn)動(dòng)而同步運(yùn)動(dòng)，移向擠壓區(qū)，且隨著壓緊區(qū)內(nèi)任一斷面面積在運(yùn)動(dòng)中的不斷減小，料層被逐漸壓緊，密度不斷增大，但其內(nèi)部各點(diǎn)的壓強(qiáng)還不足以克服�？椎哪ゲ磷枇Γ粤蠈又皇遣粩啾粔嚎s，但并不向�？琢鲃�(dòng)。另則，在供料區(qū)，由于環(huán)模和壓輥形成的楔角大于料層的臨界磨擦角，料層不被攫入帶動(dòng)前移，只是堆積在環(huán)模和壓輥之間，隨著前面壓緊區(qū)內(nèi)料層的前移，逐步補(bǔ)進(jìn)由環(huán)模和壓輥轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)不斷形成的新的壓緊區(qū)空間內(nèi)。但是通過以下的幾點(diǎn)分析，我們不難看出，以上的第三區(qū)域——供料區(qū)料層分布的合理方式是有待于研討的問題。
現(xiàn)我們假設(shè)：一、如果以上的三個(gè)區(qū)域的劃分理論是成立的，除非制粒機(jī)空轉(zhuǎn)，否則只要有一定數(shù)量的物料喂人，三個(gè)區(qū)域都是會(huì)同時(shí)存在的，只是在任一特定的各變量因素暫時(shí)假設(shè)不變的前提下，對每一個(gè)特定的工況。理論上擠壓區(qū)、壓緊區(qū)都有一個(gè)特定的最大值。當(dāng)喂料量偏小，供料區(qū)料層厚度小于理論上壓緊區(qū)最大起始點(diǎn)時(shí)，擠壓區(qū)、壓緊區(qū)都會(huì)是一個(gè)變量，區(qū)間長度的變化將隨著喂料量的大小變化而變化，如果喂料量比最大允許值偏小，這時(shí)，壓緊區(qū)的起始點(diǎn)將向擠壓區(qū)的終點(diǎn)移動(dòng)（如圖2）。
顆粒機(jī)喂料不足是的料層分布
而眾所周知，擠壓區(qū)的終點(diǎn)是恒定不變的，即是由環(huán)模軸心與壓輥軸心連線延長到壓輥外圓的點(diǎn)上。當(dāng)壓緊區(qū)的起始點(diǎn)向擠壓區(qū)的終點(diǎn)移動(dòng)，則要將物料壓到原定的壓強(qiáng)（因環(huán)�？椎膮�(shù)是已定不變的），理論上壓緊區(qū)的區(qū)間長度不會(huì)縮短，相反還會(huì)適當(dāng)延長（因隨著壓緊區(qū)向擠壓區(qū)終點(diǎn)的移動(dòng)，在任一相同的區(qū)間長度內(nèi)，空間的縮小量在不斷的減�。�，這樣最終結(jié)果是擠壓區(qū)的區(qū)間長度在縮小，進(jìn)而造成擠壓量的減少。在供料區(qū)內(nèi)的料層不論厚與薄，都是不能被壓縮的，也就是說它的存在是不消耗制粒機(jī)能量的（粉料與環(huán)模、壓輥之間產(chǎn)生的相對打滑磨擦能耗忽略不計(jì)）；二、當(dāng)配方、溫度、濕度、壓比等等諸多相關(guān)因素都不變的情況下，對每一特定的制粒環(huán)境，按三個(gè)區(qū)域的說法，壓緊區(qū)、擠壓區(qū)的理論有效最大工作區(qū)間一旦確定是不會(huì)變化的。實(shí)際上隨著第一區(qū)域（供料區(qū)）料層厚度調(diào)節(jié)變化，只要不超過壓緊區(qū)最大始入點(diǎn)，前兩大區(qū)域都將隨物料量的變化在零與最大區(qū)間內(nèi)變化；三、制粒機(jī)工作中，環(huán)模和壓輥是勻速旋轉(zhuǎn)的，每一瞬時(shí)的工作狀態(tài)基本上都是相等的，如果喂人物料量不變，能耗也應(yīng)該是相對穩(wěn)定的，反應(yīng)到電機(jī)上，電流也相對平穩(wěn)。
制粒機(jī)工作時(shí)，以上三個(gè)條件應(yīng)該是成立的。制粒時(shí)，我們調(diào)整喂料量的大小只要是供料區(qū)物料厚度小于壓緊區(qū)最大起始點(diǎn)，都將直接影響壓緊區(qū)、擠壓區(qū)的有效工作區(qū)間長度，并引起電流的波動(dòng)和時(shí)產(chǎn)量的變化，而供料區(qū)料層厚度如果大于壓緊區(qū)最大起始點(diǎn)，則除了增大供料區(qū)內(nèi)的料層厚度外，是不會(huì)對單位時(shí)間內(nèi)的時(shí)產(chǎn)量和能耗產(chǎn)生任何影響（如圖3），也就不會(huì)再引起電流和時(shí)產(chǎn)量的變化。因?yàn)楣┝蠀^(qū)的料層厚度超過了壓緊區(qū)最大起始點(diǎn)，壓緊區(qū)、擠壓區(qū)的區(qū)間就是恒定的，不會(huì)有任何變動(dòng)。多喂入的料所在區(qū)間挾入角大于臨界磨擦角，物料不會(huì)被攫入壓緊區(qū)，這樣隨著喂料量的加大，進(jìn)出平衡被打破，進(jìn)大于出，供料區(qū)的料層會(huì)越積越厚，直到堆滿所有空隙，堵向進(jìn)料口，使制粒機(jī)無法正常工作。在制粒機(jī)的實(shí)際工作中，隨著調(diào)整喂料量的變化，瞬時(shí)產(chǎn)量和主電機(jī)電流都相應(yīng)隨之發(fā)生變化。且在喂料厚度沒有超過壓緊區(qū)最大起始點(diǎn)時(shí)，不會(huì)因我們喂入粉料量的增大而造成供料區(qū)料層越堆越多的現(xiàn)象。正如前面已經(jīng)講過的問題，能夠引起瞬時(shí)產(chǎn)量和能耗變化的區(qū)域應(yīng)該是兩個(gè)做功與料層的區(qū)域——壓緊區(qū)和擠壓區(qū)，所以我們認(rèn)為上面所提到的第三區(qū)域——供料區(qū)的合理存在是有一定條件的。也就是說，制粒機(jī)實(shí)際工作時(shí)，喂入的料層分布在壓緊區(qū)、擠壓區(qū)和總厚度沒有超過壓緊區(qū)最大始人點(diǎn)的供料區(qū)，制粒機(jī)在允許的功率下會(huì)正常工作，一旦喂料量太大，超過壓緊區(qū)的最大始人點(diǎn)的厚度，則料層就會(huì)堆積并逐漸增大，制粒機(jī)就不能正常工作。但不論是正常情況下還是非正常情況，以上三個(gè)區(qū)域的分區(qū)理論都是成立的。
通過以上的分析，我們再來討論一下工作時(shí)可能出現(xiàn)的兩種工況下，制粒機(jī)所表現(xiàn)出來的一些現(xiàn)象：
一、當(dāng)主電機(jī)功率與相應(yīng)的各制粒參數(shù)相比不足以夠大時(shí)，我們的喂料厚度是在擠壓區(qū)的終點(diǎn)和壓緊區(qū)的最大始人點(diǎn)（這一點(diǎn)將隨配方、壓比、有效長徑比、濕度、 壓輥等等變量因素的綜合變化而相應(yīng)變化）之間做調(diào)整的，一般都不會(huì)超過最大始入點(diǎn)，隨著喂料量的增大，壓緊區(qū)的區(qū)間長度會(huì)縮短，而擠壓區(qū)的區(qū)間長度相應(yīng)會(huì) 逐漸增大，同時(shí)主電機(jī)電流也會(huì)逐步上升，直到允許使用的最大值。如果電流達(dá)到了我們設(shè)定的保護(hù)值，而喂料厚度還沒有超過壓緊區(qū)最大始人點(diǎn)的厚度，則如再增 大喂料量，就會(huì)造成安全系統(tǒng)動(dòng)作，排出多余的粉料，以保證制粒機(jī)能正常工作。
二、假設(shè)主電機(jī)功率很大或因諸多變量因素綜合變化造成喂料厚度超過壓緊區(qū)最大始人點(diǎn)的厚度后電機(jī)未能過載。這時(shí)多喂人的粉料并不能增大時(shí)產(chǎn)量，也不會(huì)再引起主電機(jī)電流的增大，而是只能不斷增大堆積在機(jī)內(nèi)的粉料堆，直到堵滿制粒機(jī)內(nèi)腔造成制粒機(jī)不能正常工作。當(dāng)然這一特殊現(xiàn)象實(shí)際生產(chǎn)中出現(xiàn)較少（如果蒸汽添加過多、粉料水分太大、有效長徑比太小、壓輥磨損嚴(yán)重且未調(diào)好間隙、配方變動(dòng)等，有可能出現(xiàn)這種現(xiàn)象），這是我們不希望出現(xiàn)的工況。深入分析第一種常用的工作狀態(tài)，我們不難知道，在其相關(guān)條件都不變的前提下，隨著喂料量的大小變化，壓緊區(qū)、擠壓區(qū)的區(qū)間長度在一定的范圍內(nèi)也做對應(yīng)的變化（喂料流量減小，擠壓區(qū)的區(qū)間長度就減小，壓緊區(qū)的區(qū)間長度就延長，反之?dāng)D壓區(qū)延長，壓緊區(qū)縮短），在喂料量沒有超過壓緊區(qū)最大始人點(diǎn)的厚度時(shí)，以上兩區(qū)間長度不是一個(gè)恒定值。擠壓區(qū)長度值越大，生產(chǎn)效率就越高，且每一壓輥每次擠出的飼料顆粒長度也越長。這就為我們用大型號(hào)制粒機(jī)生產(chǎn)小直徑水產(chǎn)顆粒飼料提供了兩個(gè)操作上的要點(diǎn)：(1)當(dāng)我們必須用大型號(hào)制粒機(jī)生產(chǎn)小直徑的水產(chǎn)飼料時(shí)，只要我們減少粉料喂入量，就可以減小兩個(gè)工作區(qū)域的總長度，減短壓輥每一次擠出飼料顆粒的長度，以此獲得滿意長徑比的短顆粒小直徑水產(chǎn)飼料。當(dāng)然這得以時(shí)產(chǎn)量的減少及能耗損失為交換代價(jià)，不宜大量采用，只能在特殊情況下做權(quán)宜之計(jì)；(2)除了減少喂料量外，我們也可以采用喂料量不變而提高環(huán)模轉(zhuǎn)速的方法，這樣做相對來說，擠壓區(qū)會(huì)偏短，同樣也能減短小直徑水產(chǎn)飼料的長度，且生產(chǎn)效率高，是一值得提倡的工藝方法，其缺點(diǎn)是，制粒機(jī)需做適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)。
