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滾壓機設計 —— 影響喂料系統(tǒng)的壓應力 P. 要 在文章的第一部分，敘述了滾壓機的主要特點。 然后 ,講述了喂料和擠壓質(zhì)量之間的關系。 對于某個靜態(tài)差距 (無負載 ) ，滾壓機的處理量是由螺旋喂料速度決定的 ,與滾筒的速度快慢和需要壓實的生產(chǎn)材料無關。當處理量是多種多樣的時候，控制差距是一個獲得相同質(zhì)量壓坯的好方法。對強烈環(huán)節(jié)緊湊的應力分布的解釋和說明，這些應力是分布在由一根周期旋轉(zhuǎn)的螺桿喂料的滾壓機上的。 關鍵詞 ：輥壓； 喂料裝置； 壓坯異質(zhì)； 差距控 制 1． 引言 由于滾壓機簡單、低營運成本的理念，而且用材廣泛，所以被用在了許多不同的行業(yè) (化工、制藥、 食品加工、采礦、礦產(chǎn)、冶金 )上。廣泛的垃圾回收或處理就是一個新興的應用領域。滾壓機的擠壓要比第一眼看上去的復雜。 對很多參數(shù)和對滾壓機理的缺乏了解導致了滾壓機沒有產(chǎn)品的優(yōu)越性。 這篇文章將講述滾壓機的主要部分。 文中將注意力集中在了解喂料裝置是如何影響壓實質(zhì)量的。 2. 滾壓機的概說〔 1 滾壓機的滾壓是一個連續(xù)的過程。 功能原理很簡單：料粉是通過重力方式或者通過一根連接兩個方向相反正在旋轉(zhuǎn)的輥子的 螺桿喂入。 由材料和滾筒表面產(chǎn)生的摩擦在輥子之間的狹小空間里帶出料粉，在這些空隙里粉末產(chǎn)生的強大應力導致了其結構緊湊。 如果滾筒是平滑的或者是槽型的，物料被壓緊成致密片 而口袋卷筒將形成煤球型的 (如圖 1所示 )。 1 圖 1：滾壓機中的壓塊和壓坯 壓實機制 輥子之間的空間，一般分為三區(qū)，在這三個區(qū)由不同的機制作用。喂料區(qū)：在這個區(qū)顆粒的整理應力很小而且致密性很純粹； 壓實區(qū)：在這個區(qū)擠壓力作用明顯；擠壓區(qū)：顆粒開始塑性變形和 /或被壓碎。在喂料區(qū)和壓實區(qū)之間的角度是鈍角或者是銳角。 圖 2：由壓電 傳感器測量的應力分布 典型應力 輥子間隙間的壓應力的正常分布如圖 2 所示。在喂料區(qū)當滾筒作用在粉末上的壓力很小時 (小于 帕 )， 它不能用壓電傳感器測量。 只有壓實區(qū)的應力才可以用它測量。 應力擴增在小于直角的情況下發(fā)生。 應力增加至最大值，這個最大值相當于到達中性角度。 在許多情況下，角度的改變不和輥子間隙成比例，是因為材料覆蓋在滾筒的表面。 直角之后，壓坯被排出。 彈出物對應的壓力急劇下降。 2 滾壓機滾壓物料有以下幾個優(yōu)點： (1)允許連續(xù)運行和有多功能的高生 產(chǎn)能力 :適合重工業(yè)每小時幾百噸的生產(chǎn) (礦產(chǎn)、肥料等 )。 (2)壓實成本低。 帶動滾筒和螺桿運轉(zhuǎn)的能量是有限的。通常，干燥這一步是不需要的。 (3)需要壓實的熱材料的氣溫高達 1000 攝示度是可能的。 然而，這項技術目前還有一些弊端： 壓坯的外形和尺寸比沖模擠壓出來的不規(guī)則。料粉的泄漏也要重點解決。未壓碎的料粉也需要再擠壓。使用真空除塵系統(tǒng)可以大大減少 (可降百分之幾 )細粉的泄漏[2]。 圖 3：滾壓機的結構 無論制造商是誰，滾壓機的原理都是一樣的 ,而且滾壓機都有相似的結構配置。 市場上賣的滾壓機的輥子有水平放置的，有垂直放置的，有傾斜放置的， (如圖 3 所示 )。兩種不同的結構設計要根據(jù)滾壓機放置位置的合理性來選擇最優(yōu)的設計方案。 在懸臂軸設計中，棍子是被置于框體外面的（如圖 3所示）。 這種設計通常被用于小型機器；這樣的設計便于輥子的維修。 比較大型的機器用中間軸的設計結構，這就意味著，軸的兩端是由鉸鏈連接軸承旋轉(zhuǎn)的，而且輥子是位于框體里面的。制造商對 3 A、 B、 C 三種結構的優(yōu)點持有不同的意見。一般來說，一個輥子的軸承在機體里的作用是固定不變的，然而其他可移動的輥子的軸承是靠水壓力調(diào)節(jié)的 輥子選擇的方法一般有兩種 :幾何特征 (光滑、槽、 和容器設計 )和表面硬度。 對于壓塊，容器造型的優(yōu)先使用，這是為了減少排除物的問題和擠壓造成的破壞：作用于壓坯上的最大允許壓力很大程度上取決于輥子的直徑。 越大的壓力被用于越大的機器上。 輥子的驅(qū)動組件必須保證兩根軸間有一個恒定的轉(zhuǎn)距和一個相等的速度，這是為了阻止輥子較早的被磨損壞和破壞壓坯的剪應力的形成。為了防止壓塊，兩個輥子間的旋轉(zhuǎn)速度必須一樣。一般來說 ,液壓系統(tǒng)是用來維持滾動軸承座的 . 采用這種系統(tǒng)，應用力的調(diào)整范圍可以更廣泛。 喂料系統(tǒng)是一個好的擠壓過程的關鍵。它必須完成一個統(tǒng)一的連續(xù)的物料流動，這是為了恰當而充分的填滿輥子間的量從而使壓坯形成不均勻質(zhì)。 該喂料系統(tǒng)還用于密封和除塵裝置。 兩種不同類型的喂料系統(tǒng)主要是依靠流動特性和粉末的密度來區(qū)分使用的。致密性需要制作壓坯有足夠的質(zhì)量保證：重力的自由向下喂料和強迫喂料 (粉末是被一個或幾個螺桿推向輥子的 )。 粉末中的空氣有兩種逃走的方法 :通過料粉的軸中心，來到喂料裝置處；通過輥子之間的空隙和面夾板。 一些空氣可以在棍子內(nèi)被壓縮， 這 是一個限制生產(chǎn)量和壓實質(zhì)量的關鍵因素 [2]。 在壓實區(qū)使用真空除塵可以有效的優(yōu)化輥壓質(zhì)量和減小未擠壓的粉末的泄漏。 3. 在實驗室滾壓機中喂料和壓實相互關系的闡述 實驗室進行實驗的過程如圖示 4所示。 滾壓機配備了垂直安裝的 130 毫米直徑50 毫米寬的圓盤。滾壓機的詳細描述和須知將在 3 4 圖 4：實驗室的滾壓機：（ 1）輥子（ 2）軸承座（ 3）輥軸（ 4）水平支撐系統(tǒng)（ 5）螺旋喂料（ 6）攪拌器（ 7）喂料漏斗（ 8）金屬夾（ a）壓電變換器（ b）移動變換器 滾壓機的吞吐量 對于 細粉而言，滾壓機的進料量是由兩個因素限制的。一方面，進料量是由細粉的除塵能力限制的。而另一方面，壓實速度又是由顆粒的彈性度限制的。一般來說，當達到臨界流量時壓實的質(zhì)量比較差。在這種情況下，要么是由壓實引起的風流影響了喂料（除塵能力差），要么是壓實的速度太快。這項研究的所有實驗都將在低于這個臨界流量時進行。因此，當出現(xiàn)細粉壓實沒有產(chǎn)生帶鋼或者帶鋼的質(zhì)量差的問題時，不是由除塵能力差或滾壓速度過高（擠壓時間短）引起的。 擠壓速度和螺桿轉(zhuǎn)速的范圍大可在實驗室滾壓機中得到解決。因此，我們研 究了在擠壓帶鋼成形中滾壓速度和螺桿速度對它的影響。為了清楚地發(fā)覺高低滾壓速度的限制對擠壓成形的影響我們使螺桿速度固定選擇它的擠壓速度。在滾壓速度低時將發(fā)過度擠壓，而在滾壓速度高時將不形成帶鋼。 三個操作條件規(guī)定如下： 當喂料不足時，由螺旋喂料提供的大量粉末的操作滾壓率會太小。在這種情況下，不能擠壓微粒物質(zhì)。 當喂料過多時，由螺旋喂料提供的大量粉末的操作滾壓率會太大。滾子與滾子之間空隙的增大是很重要的。在喂料過多的情況下，擠壓出來的物質(zhì)質(zhì)量會差而且未擠壓的粉末的流失也很嚴重。 好的擠壓率是在處于喂料不足和喂料 過多之間的擠壓率。當擠壓材料時產(chǎn)生的帶 5 鋼具有足夠的凝聚力和力學強度時，才會有好的擠壓率。 圖 5：不同輥子對應不同旋轉(zhuǎn)速度的壓坯的輸出 圖 6：輥子的不同速度對應不同的旋轉(zhuǎn)速度而且物料的輸出依靠旋轉(zhuǎn)速度而不是和輥速成正比 當螺桿轉(zhuǎn)速固定時，滾壓吞吐量是由多種能夠形成好的擠壓的滾壓速度衡量的（如圖 5 所示）。對于固定的旋轉(zhuǎn)速度，滾壓機的吞吐量也是個常數(shù)。在圖 6 中，吞吐量是由多種滾壓速度下的旋轉(zhuǎn)速度決定的。這個吞吐量要比螺桿單獨作用時的吞吐量小。由滾動產(chǎn)生的壓力改變了粉末在螺桿內(nèi)的滑動狀態(tài)。 軋輥 輥縫的變化 如果上布的軋輥能縱向移動，當傳動力是恒定時軋輥的縫就能從初值增加到一個恒定值。恒定值是軋輥作用在壓實材料上的平均壓應力的作用。它也是輥速度 輥的生產(chǎn)量是 料的壓實密度是 輥寬是 L，壓實材料的摩擦系數(shù) 6 是 f[3]： e=[s(1] 輥縫測量有許多工作要點（輥速度和螺旋轉(zhuǎn)動速度），國際質(zhì)量曲已給出 (如圖 7所示 )。 圖 7：輥子和螺桿的速度之間的標準間隙差距，初次間隙是 應力的波動與鐳的不同成分的關系如表 [6] 緊湊的密度分布的特點是通過 衡量一個氯化鈉晶體的傳遞分布。 適當?shù)膲毫δ苁孤然c晶體支離破碎。因此，同樣的氯化鈉晶體不是到處都能傳遞光的。 因為氯化鈉的透光性能是與局部緊湊地方的壓力有關的。 承受較少壓力的地方因此出現(xiàn)暗色 (如圖 11 所示 )。機械性能良好可以作為獲得緊湊性的特點，例如粉碎被使用過的氯化鈉 (硼粉 74 時 )。 施加在物料上的壓力既不符合輥寬度也不符合時間常數(shù)。 期刊的分布不均。 周期現(xiàn)象就是螺旋反饋線的周期。 事實上，施加在滾軸間隙上的壓力分布與喂料系統(tǒng)壓力的分布有關。喂料系統(tǒng)的壓力有來自螺旋饋線的。喂料壓力的不均勻是由于最后 螺旋的螺桿的傳動力不均勻。 7 圖 11：氯化鈉的透光性（氯化鈉 上圖 氯化鈉照片的標準灰色度，下圖 4. 結論 喂料和壓縮特性之間相互作用得到了證明。 因為使用螺旋給料器，大的壓應力產(chǎn)生了，并被當作滾動和轉(zhuǎn)動的作用力。 壓力的大小 僅由螺桿 給料器決定 ，和生產(chǎn) 材料 以及棍子的轉(zhuǎn)速都沒有關系。 結果表明差距曲線可以近似于國際質(zhì)量曲線。因此，當壓力的量不同時，控制差距是一個好方法，可以用這種方法來獲得相同的壓應力。對墻的觀測表明，顆粒運動喂料區(qū)不是連續(xù)的。螺桿自轉(zhuǎn)的應力周期得到了證明。從單 螺桿喂料的應力分布看，如果它們有相同周期就可以被觀察到。 8 of on . , O. 0529, 60205 n of of is a no of is a of no of as as is of is a to of is of of a by a of of . of in a of A is of or 9 in a is it at a of of in do of be on of of 2. in a is a is is by or by of a is to to of If or is 10 P. O. 30 (2003) 41– 48 42 1. in a he is is to of or is or of in is 2. 11 2. by As by on in is it be by in is a to In is to a of of in – is of … ). – is to to no 12 is – of up 000 ℃is – of by by – be It is to of to 2]. of in a or as 3. by of to 13 3. of In 3). is it to of by of , B, . of of in to of by an is in 14 (in to of on on on a an of in to of In of a is to of By a be he is to a It a of in to so as of on of to of 15 （ 1） is by or he by to be is a 2]. of is in 3. of in a on a 1004. 300of is [3– 6]. 16 4. (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (a) (b) or is by On is by on is by of a a is In by or is 1]. in no of or of to or to a 17 of be on we of on of a in to of At at no as to of of is by is In is to of of by is is is In is of as is ‘ is an It to of a 18 of a r, of a 5). a s, is 6, is as a s r. is of by 5. 19 6. by f to an is is a of by on It is a of r, c, of , of on f [3]: e=[s(1] s r), 7). 20 7. .8 of in to of 6] of of a by is in is on 11). To a be a 4 21 11. a 74 ( of of a on is on is of is of In of on in is to of is by of is to of in of 4. he of a of as a 22 of is by no of as as is It be to is a to of is at in is A to of be in of a by a