滾壓機(jī)設(shè)計(jì) 影響喂料系統(tǒng)的壓應(yīng)力 P. 麗麗 譯（有刪節(jié)） 摘要 在文章的第一部分，敘述了滾壓機(jī)的主要特點(diǎn)。 然后 ,講述了喂料和擠壓質(zhì)量之間的關(guān)系。 對(duì)于某個(gè)靜態(tài)差距 (無(wú)負(fù)載 ) ，滾壓機(jī)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(shí)的生產(chǎn)材料無(wú)關(guān)。當(dāng)處理量是多種多樣的時(shí)候，控制差距是一個(gè)獲得相同質(zhì)量壓坯的好方法。對(duì)強(qiáng)烈環(huán)節(jié)緊湊的應(yīng)力分布的解釋和說(shuō)明，這些應(yīng)力是分布在由一根周期旋轉(zhuǎn)的螺桿喂料的滾壓機(jī)上的。 關(guān)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(jī) 簡(jiǎn)單、低營(yíng)運(yùn)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(gè)新興的應(yīng)用領(lǐng)域。滾壓機(jī)的擠壓要比第一眼看上去的復(fù)雜。 對(duì)很多參數(shù)和對(duì)滾壓機(jī)理的缺乏了解導(dǎo)致了滾壓機(jī)沒(méi)有產(chǎn)品的優(yōu)越性。 這篇文章將講述滾壓機(jī)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(shí)質(zhì)量的。 2. 滾壓機(jī)的概說(shuō) 1 滾壓機(jī)的滾壓是一個(gè)連續(xù)的過(guò)程。 功能原理很簡(jiǎn)單：料粉是通過(guò)重力方式或者通過(guò)一根連接兩個(gè)方向相反正在旋轉(zhuǎn)的輥?zhàn)拥穆輻U喂入。 由材料和滾筒 表面產(chǎn)生的摩擦在輥?zhàn)又g的狹小空間里帶出料粉，在這些空隙里粉末產(chǎn)生的強(qiáng)大應(yīng)力導(dǎo)致了其結(jié)構(gòu)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(jī)中的壓塊和壓坯 壓實(shí)機(jī)制 輥?zhàn)又g的空間，一般分為三區(qū)，在這三個(gè)區(qū)由不同的機(jī)制作用。喂料區(qū)：在這個(gè)區(qū)顆粒的整理應(yīng)力很小而且致密性很純粹； 壓實(shí)區(qū)：在這個(gè)區(qū)擠壓力作用明顯；擠壓區(qū)：顆粒開(kāi)始塑性變形和 /或被壓碎。在喂料區(qū)和壓實(shí)區(qū)之間的角度是鈍角或者是銳角。 圖 2：由壓電傳感器測(cè)量的應(yīng)力分布 典型應(yīng)力 輥?zhàn)娱g隙間的壓應(yīng)力的正常分布如圖 2 所示。在喂料區(qū)當(dāng)滾筒作用在粉末上的壓力很小時(shí) (小于 帕 )， 它不能用壓電傳感器測(cè)量。 只有壓實(shí)區(qū)的應(yīng)力才可以用它測(cè)量。 應(yīng)力擴(kuò)增在小于直角的情況下發(fā)生。 應(yīng)力增加至最大值，這個(gè)最大值相當(dāng)于到達(dá)中性角度。 在許多情況下，角度的改變不和輥?zhàn)娱g隙成比例，是因?yàn)椴牧细采w在滾筒的表面。 直角之后，壓坯被排出。 彈出物對(duì)應(yīng)的壓力急劇下降。 2 滾壓機(jī)滾壓物料有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)： (1)允許連續(xù)運(yùn)行和有多功能的高生產(chǎn)能力 :適合重工業(yè)每小時(shí) 幾百?lài)嵉纳a(chǎn) (礦產(chǎn)、肥料等 )。 (2)壓實(shí)成本低。 帶動(dòng)滾筒和螺桿運(yùn)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(shí)的熱材料的氣溫高達(dá) 1000攝示度是可能的。 然而，這項(xiàng)技術(shù)目前還有一些弊端： 壓坯的外形和尺寸比沖模擠壓出來(lái)的不規(guī)則。料粉的泄漏也要重點(diǎn)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(xì)粉的泄漏2。 圖 3：滾壓機(jī)的結(jié)構(gòu) 無(wú)論制造商是誰(shuí)，滾壓機(jī)的原理都是一樣的 ,而且滾壓機(jī)都有相似的結(jié)構(gòu)配置。 市場(chǎng)上賣(mài)的滾壓機(jī)的輥?zhàn)佑?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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要根據(jù)滾壓機(jī)放置位置的合理性來(lái)選擇最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案。 在懸臂軸設(shè)計(jì)中，棍子是被置于框體外面的（如圖 3所示）。 這種設(shè)計(jì)通常被用于小型機(jī)器；這樣的設(shè)計(jì)便于輥?zhàn)拥木S修。 比較大型的機(jī)器用中間軸的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，這就意味著，軸的兩端是由鉸鏈連接軸承旋轉(zhuǎn)的，而且輥?zhàn)邮俏挥诳蝮w里面的。制造商對(duì) 3 A、 B、 般來(lái)說(shuō)，一個(gè)輥?zhàn)拥妮S承在機(jī)體里的作用是固定不變的，然而其他可移動(dòng)的輥?zhàn)拥妮S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(shè)計(jì) )和表面硬度。 對(duì)于壓塊，容器造型的優(yōu)先使用，這是為了減少排除物的問(wèn)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?zhàn)拥闹睆健?越大的壓力被用于越大的機(jī)器上。 輥?zhàn)拥尿?qū)動(dòng)組件必須保證兩根軸間有一個(gè)恒定的轉(zhuǎn)距和一個(gè)相等的速度，這是為了阻止輥?zhàn)虞^早的被磨損壞和破壞壓坯的剪應(yīng)力的形成。為了防止壓塊，兩個(gè)輥?zhàn)娱g的旋轉(zhuǎn)速度必須一樣。一般來(lái)說(shuō) ,液壓系統(tǒng)是用來(lái)維持滾動(dòng)軸承座的 . 采用這種系統(tǒng)，應(yīng)用力的調(diào)整范圍可以更廣泛。 喂 料系統(tǒng)是一個(gè)好的擠壓過(guò)程的關(guān)鍵。它必須完成一個(gè)統(tǒng)一的連續(xù)的物料流動(dòng)，這是為了恰當(dāng)而充分的填滿(mǎn)輥?zhàn)娱g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(lèi)型的喂料系統(tǒng)主要是依靠流動(dòng)特性和粉末的密度來(lái)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(qiáng)迫喂料 (粉末是被一個(gè)或幾個(gè)螺桿推向輥?zhàn)拥?)。 粉末中的空氣有兩種逃走的方法 :通過(guò)料粉的軸中心，來(lái)到喂料裝置處；通過(guò)輥?zhàn)又g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(gè)限制生產(chǎn)量和壓實(shí)質(zhì) 量的關(guān)鍵因素 2。 在壓實(shí)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(shí)驗(yàn)室滾壓機(jī)中喂料和壓實(shí)相互關(guān)系的闡述 實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的過(guò)程如圖示 4 所示。 滾壓機(jī)配備了垂直安裝的 130 毫米直徑50毫米寬的圓盤(pán)。滾壓機(jī)的詳細(xì)描述和須知將在 3 4 圖 4：實(shí)驗(yàn)室的滾壓機(jī)：（ 1）輥?zhàn)樱?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(dòng)變換器 滾壓機(jī)的吞吐量 對(duì)于細(xì)粉而言，滾壓機(jī)的進(jìn)料量 是由兩個(gè)因素限制的。一方面，進(jìn)料量是由細(xì)粉的除塵能力限制的。而另一方面，壓實(shí)速度又是由顆粒的彈性度限制的。一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)達(dá)到臨界流量時(shí)壓實(shí)的質(zhì)量比較差。在這種情況下，要么是由壓實(shí)引起的風(fēng)流影響了喂料（除塵能力差），要么是壓實(shí)的速度太快。這項(xiàng)研究的所有實(shí)驗(yàn)都將在低于這個(gè)臨界流量時(shí)進(jìn)行。因此，當(dāng)出現(xiàn)細(xì)粉壓實(shí)沒(méi)有產(chǎn)生帶鋼或者帶鋼的質(zhì)量差的問(wèn)題時(shí)，不是由除塵能力差或滾壓速度過(guò)高（擠壓時(shí)間短）引起的。 擠壓速度和螺桿轉(zhuǎn)速的范圍大可在實(shí)驗(yàn)室滾壓機(jī)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(duì)它的影響。為了清楚地發(fā)覺(jué)高低滾壓速度的限制對(duì)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(shí)將發(fā)過(guò)度擠壓，而在滾壓速度高時(shí)將不形成帶鋼。 三個(gè)操作條件規(guī)定如下： 當(dāng)喂料不足時(shí)，由螺旋喂料提供的大量粉末的操作滾壓率會(huì)太小。在這種情況下，不能擠壓微粒物質(zhì)。 當(dāng)喂料過(guò)多時(shí)，由螺旋喂料提供的大量粉末的操作滾壓率會(huì)太大。滾子與滾子之間空隙的增大是很重要的。在喂料過(guò)多的情況下，擠壓出來(lái)的物質(zhì)質(zhì)量會(huì)差而且未擠壓的粉末的流失也很?chē)?yán)重。 好的擠壓率是在處于喂料不足和喂料過(guò)多之間的擠壓率。當(dāng)擠壓 材料時(shí)產(chǎn)生的帶 5 鋼具有足夠的凝聚力和力學(xué)強(qiáng)度時(shí)，才會(huì)有好的擠壓率。 圖 5：不同輥?zhàn)訉?duì)應(yīng)不同旋轉(zhuǎn)速度的壓坯的輸出 圖 6：輥?zhàn)拥牟煌俣葘?duì)應(yīng)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(dāng)螺桿轉(zhuǎn)速固定時(shí)，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(duì)于固定的旋轉(zhuǎn)速度，滾壓機(jī)的吞吐量也是個(gè)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(gè)吞吐量要比螺桿單獨(dú)作用時(shí)的吞吐量小。由滾動(dòng)產(chǎn)生的壓力改變了粉末在螺桿內(nèi)的滑動(dòng)狀態(tài)。 軋輥輥縫的變化 如果上布的軋 輥能縱向移動(dòng)，當(dāng)傳動(dòng)力是恒定時(shí)軋輥的縫就能從初值增加到一個(gè)恒定值。恒定值是軋輥?zhàn)饔迷趬簩?shí)材料上的平均壓應(yīng)力的作用。它也是輥速度 輥的生產(chǎn)量是 料的壓實(shí)密度是 輥寬是 L，壓實(shí)材料的摩擦系數(shù) 6 是 f3： e=s(1 輥縫測(cè)量有許多工作要點(diǎn)（輥速度和螺旋轉(zhuǎn)動(dòng)速度），國(guó)際質(zhì)量曲已給出 (如圖 7所示 )。 圖 7：輥?zhàn)雍吐輻U的速度之間的標(biāo)準(zhǔn)間隙差距，初次間隙是 應(yīng)力的波動(dòng)與鐳的不同成分的關(guān)系如表 6 緊湊的密度分布的特點(diǎn)是通過(guò)衡量一個(gè)氯化鈉晶體的傳遞 分布。 適當(dāng)?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?yàn)槁然c的透光性能是與局部緊湊地方的壓力有關(guān)的。 承受較少壓力的地方因此出現(xiàn)暗色 (如圖 11 所示 )。機(jī)械性能良好可以作為獲得緊湊性的特點(diǎn)，例如粉碎被使用過(guò)的氯化鈉 (硼粉 74 時(shí) )。 施加在物料上的壓力既不符合輥寬度也不符合時(shí)間常數(shù)。 期刊的分布不均。 周期現(xiàn)象就是螺旋反饋線(xiàn)的周期。 事實(shí)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(guān)。喂料系統(tǒng)的壓力有來(lái)自螺旋饋線(xiàn)的。喂料壓力的不均勻是由于最后螺旋的螺桿的傳動(dòng)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(biāo)準(zhǔn)灰色度，下圖 4. 結(jié)論 喂料和壓縮特性之間相互作用得到了證明。 因?yàn)槭褂寐菪o料器，大的壓應(yīng)力產(chǎn)生了，并被當(dāng)作滾動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)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(méi)有關(guān)系。 結(jié)果表明差距曲線(xiàn)可以近似于國(guó)際質(zhì)量曲線(xiàn)。因此，當(dāng)壓力的量不同時(shí)，控制差距是一個(gè)好方法，可以用這種方法來(lái)獲得相同的壓應(yīng)力。對(duì)墻的觀測(cè)表明，顆粒運(yùn)動(dòng)喂料區(qū)不是連續(xù)的。螺桿自轉(zhuǎn)的應(yīng)力周期得到了證明。從單螺桿喂料的應(yīng)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). 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