1、前言
環(huán)模
顆粒機(jī)是顆粒飼料生產(chǎn)中的關(guān)鍵設(shè)備,它將配合好的各種粉狀飼料壓制成顆粒,改變了飼料的物理性能和生化性能,提高了飼料利用率和喂養(yǎng)適口性,是現(xiàn)代化飼料廠必不可少的重要設(shè)備。因此,顆粒機(jī)性能優(yōu)良與否就直接影響顆粒飼料的品質(zhì),這要求在設(shè)計(jì)或選用顆粒機(jī)時(shí)要注意它的幾項(xiàng)主要技術(shù)參數(shù)。
2、環(huán)模轉(zhuǎn)速
設(shè)計(jì)環(huán)模轉(zhuǎn)速時(shí)要考慮四個(gè)問(wèn)題:①制粒產(chǎn)量:它與轉(zhuǎn)速?zèng)]有正反比關(guān)系,存在最佳轉(zhuǎn)速范圍對(duì)應(yīng)最佳產(chǎn)量;②顆粒成形率:太高轉(zhuǎn)速容易把壓制出來(lái)的顆粒甩碎,降低成形率,即等于產(chǎn)量下降;③不同飼料配方對(duì)應(yīng)不同轉(zhuǎn)速,以壓制高品質(zhì)飼料;④環(huán)模內(nèi)徑尺寸,環(huán)模運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中產(chǎn)生離心力,轉(zhuǎn)速越高,離心力就越大,影響顆粒機(jī)穩(wěn)定性。綜合上面因素和結(jié)合世界制造顆粒機(jī)的經(jīng)驗(yàn),環(huán)模的轉(zhuǎn)速應(yīng)由環(huán)模內(nèi)徑線速度確定,一般線速度范圍為:2.5~7.5m/s。齒輪傳動(dòng)的線速度偏低,皮帶傳動(dòng)的線速度偏高,這是由它的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)所決定的。
環(huán)模內(nèi)徑線速度計(jì)算公式:
V=πnd/60(m/s)
那么可得環(huán)模轉(zhuǎn)速n=60v/πd(r/min)
式中:D為環(huán)模內(nèi)徑(m)
以某型號(hào)顆粒機(jī)為例:(皮帶傳動(dòng),55KW)
環(huán)模內(nèi)徑:D=350mm=0.35m
線速選擇:v=5.2m/s
則環(huán)模轉(zhuǎn)速:n=60×5.2/π0.35=284 (r/min)
這符合經(jīng)驗(yàn)參數(shù)100~400r/min的環(huán)模轉(zhuǎn)速范圍。有些機(jī)型設(shè)有變速裝置,是為了適合不同配方使用。
3、主電機(jī)功率P
主電機(jī)功率與制粒產(chǎn)量、環(huán)模內(nèi)徑有直接的關(guān)系,當(dāng)設(shè)計(jì)顆粒機(jī)時(shí),首先要知道制粒產(chǎn)量(按國(guó)家配方和中5mm小孔為準(zhǔn),然后綜合制粒的每t料電耗指標(biāo),即可粗算出主電機(jī)功率P,一般按困家標(biāo)準(zhǔn)取噸料電耗為10KW.h/t,則主電機(jī)功率計(jì)算式為:
P=產(chǎn)量(t)x電耗/t料=Q.K.(KW)
如設(shè)計(jì)5 t/h的顆粒機(jī),其主電機(jī)功率P=Q.K=
Sx10=50(KW)
取標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)功率:55KW
4、單位功率面積
單位功率面積是指壓粒主電機(jī)每KW所對(duì)應(yīng)環(huán)模有效壓帶面積(mm
2),它是衡量顆粒機(jī)性能的重要參數(shù),也是設(shè)計(jì)顆粒機(jī)的主要依據(jù)。該參數(shù)太大,主電機(jī)功率偏小,則造成超載,反之則浪費(fèi)能耗,因此,單位功率面積(mm
2/KW)必須有一最佳值。縱觀國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)廠家,單位功率面積取值范圍為2000~4000mm
2/KW,設(shè)計(jì)時(shí)取2500mm
2/KW,這樣使壓粒性能較穩(wěn)定,可靠性好。
單位功率面積A計(jì)算公式:
A=S/P=πD·b/p(mm
2/KW)
S為環(huán)模壓帶有效面積(mm
2)
D為環(huán)模內(nèi)徑(mm)
b為環(huán)模壓帶寬(mm)
5、環(huán)模內(nèi)徑D和壓帶寬b
根據(jù)單位功率面積理論推導(dǎo),環(huán)模內(nèi)徑D應(yīng)在一最佳范圍內(nèi),由單位功率面積A計(jì)算式得:
實(shí)際顆粒機(jī)上的環(huán)模內(nèi)徑為350mm,與計(jì)算相吻合。
b=0.25D=85.8(mm)
6、壓輥直徑d
壓輥直徑大小直接影響壓粒時(shí)物料攝入角,故在盡可能的條件下,應(yīng)采用大直徑壓輥f詳見圖2),兩壓輥的環(huán)模顆粒機(jī),壓輥直徑d與環(huán)模內(nèi)徑D關(guān)系為:2d<D 所以d<0.5D
考慮兩壓輥之間還有螺栓及調(diào)整間隙,一般取d與D關(guān)系為:
d=(0.4~0.485)D
如前面說(shuō)到的顆粒機(jī),環(huán)模內(nèi)徑D=350mm,它的壓輥內(nèi)徑d=(0.4~0.485)D=170mm
7、調(diào)質(zhì)簡(jiǎn)直徑及調(diào)質(zhì)軸轉(zhuǎn)速
物料進(jìn)入壓粒室前的蒸汽調(diào)質(zhì)工藝使物料熟化、消毒,以使制粒品質(zhì)更好。物料調(diào)質(zhì)的質(zhì)量與調(diào)質(zhì)簡(jiǎn)直徑及調(diào)質(zhì)軸轉(zhuǎn)速有關(guān)。
要設(shè)計(jì)合理的調(diào)質(zhì)簡(jiǎn)直徑及調(diào)質(zhì)軸轉(zhuǎn)速,需從調(diào)質(zhì)時(shí)間t考慮。除了加蒸汽滿足要求外,調(diào)質(zhì)時(shí)間長(zhǎng)短就很熏要了。傳統(tǒng)顆粒機(jī)調(diào)質(zhì)時(shí)間為9~20s,現(xiàn)在新的理論提出20~60s.特別是加工水產(chǎn)飼料時(shí),調(diào)質(zhì)時(shí)間就更長(zhǎng)些。
7.1 調(diào)質(zhì)簡(jiǎn)直徑D
式中:v-調(diào)質(zhì)簡(jiǎn)體積(m
3)
D-調(diào)質(zhì)簡(jiǎn)直徑(m)
I-調(diào)質(zhì)筒長(zhǎng)度(m),取I=6D
v-飼料容重(t/m
3),取v=0.55 t/m
3
k-飼料充滿系數(shù),取k=0.3
Q-調(diào)質(zhì)軸輸送量(t/h),取壓粒設(shè)計(jì)產(chǎn)量q的1.5~2.0倍,可初定Q=1.8q
將上述有關(guān)參數(shù)代入調(diào)質(zhì)時(shí)間t計(jì)算式:
另外,根據(jù)筆者多年經(jīng)驗(yàn)和綜合國(guó)內(nèi)外樣機(jī)參數(shù),調(diào)質(zhì)簡(jiǎn)直徑D與環(huán)模近似相等,妥否,供大家探討,若這一論點(diǎn)可行,可以減少許多不必要的計(jì)算。
7.2 調(diào)質(zhì)軸轉(zhuǎn)速
調(diào)質(zhì)軸主要由軸頭不銹銅管和葉片組成,葉片的形式有許多種,都是為了增強(qiáng)飼料與蒸汽的攪拌效果。調(diào)質(zhì)軸轉(zhuǎn)速高低對(duì)攪拌效果影響很大,速度太高,物料熟化時(shí)間短,還沒(méi)有完全糊化就被送進(jìn)壓粒,飼料品質(zhì)不理想;反之,調(diào)質(zhì)時(shí)間過(guò)長(zhǎng),損失過(guò)多維生素,流動(dòng)性差,含水率偏高,影響壓粒性能和冷卻效果。調(diào)質(zhì)軸轉(zhuǎn)速受許多因素影響,不能直接用公式推導(dǎo)計(jì)算,一般取100~300r/min范圍。有些顆粒機(jī)調(diào)質(zhì)筒配有交頻器,使調(diào)質(zhì)軸轉(zhuǎn)速可變,根據(jù)不同飼料所需調(diào)質(zhì)時(shí)間不同而改變調(diào)質(zhì)軸轉(zhuǎn)帶,使飼料熟化效果達(dá)到最佳狀態(tài)。另外,生產(chǎn)水產(chǎn)料的顆粒機(jī)配有2或3個(gè)調(diào)質(zhì)筒,目的也是為了延長(zhǎng)調(diào)質(zhì)時(shí)間,使物料充分熟化,適合水產(chǎn)養(yǎng)殖的特殊要求.
8、喂料螺旋輸送機(jī)
裝在顆粒機(jī)頂端的喂料螺旋輸送機(jī)是用來(lái)根據(jù)壓粒產(chǎn)量大小調(diào)節(jié)物料輸送量的,所以設(shè)計(jì)該輸送機(jī)要可變速。辦法有兩種:采用帶減速器的電磁調(diào)速片機(jī)驅(qū)動(dòng)或減速電機(jī)由變頻器控制。前者技術(shù)難度不大,且成本低,廠家采用較多;而后者結(jié)構(gòu)緊湊而成本高,故目前較少用。
螺旋軸葉片有的采用全葉片變距結(jié)構(gòu),有的采用單葉片安裝結(jié)構(gòu)。前者送料時(shí)有脈沖性,對(duì)壓粒有一定影響,但殘留量少;而后者剛好相反,同時(shí)它的軸轉(zhuǎn)速比前者高。目前許多顆粒機(jī)絕大多數(shù)采用全螺旋葉片變距螺旋軸結(jié)構(gòu),在該軸出料口處焊上4個(gè)單葉片撥料就可以減少物料的脈沖性,輸送量準(zhǔn)確是這種結(jié)構(gòu)螺旋軸的最大優(yōu)點(diǎn)(如圖3)。全螺旋葉片輸送機(jī)的輸送量Q計(jì)算:
式中:S-螺距(m)
D-螺旋直徑(m)
n-螺旋軸轉(zhuǎn)速(r/min)
v-飼料容重,v=0.55t/m
3
k-充滿系數(shù),一般取k=0.8~0.95
9、小結(jié)
上面探討了顆粒機(jī)的主要技術(shù)參數(shù),而影響這些參數(shù)還有許多因素.就像文中有些假定參數(shù)一樣,所以在設(shè)計(jì)時(shí)還需多參考有關(guān)樣機(jī),結(jié)合具體的工藝水平而設(shè)計(jì),在不違背主要的技術(shù)參數(shù)的前提下,使之更完善更具特色。