製粒機是shi飼si料liao加jia工gong的de主zhu要yao機ji械xie之zhi一yi，環huan模mo是shi製zhi粒li機ji的de關guan鍵jian零ling部bu件jian，其qi打da孔kong率lv決jue定ding了le飼si料liao加jia工gong的de產chan量liang和he生sheng產chan成cheng本ben。為wei了le降jiang低di生sheng產chan成cheng本ben，提ti高gao生sheng產chan效xiao率lv，很hen多duo學xue者zhe對dui環huan模mo進jin行xing了le研yan究jiu。文wen獻xian對dui飼si料liao製zhi粒li機ji壓ya輥gun線xian磨mo損sun度du進jin行xing了le理li論lun研yan究jiu；文獻分析得到了3種(zhong)類(lei)型(xing)環(huan)模(mo)孔(kong)沿(yan)軸(zhou)向(xiang)路(lu)徑(jing)的(de)應(ying)力(li)與(yu)變(bian)形(xing)分(fen)布(bu)，找(zhao)到(dao)了(le)環(huan)模(mo)孔(kong)倒(dao)角(jiao)與(yu)環(huan)模(mo)孔(kong)軸(zhou)向(xiang)路(lu)徑(jing)的(de)應(ying)力(li)與(yu)變(bian)形(xing)的(de)影(ying)響(xiang)關(guan)係(xi)。文(wen)獻(xian)研(yan)究(jiu)了(le)環(huan)模(mo)孔(kong)受(shou)力(li)簡(jian)化(hua)模(mo)型(xing)，並(bing)基(ji)於(yu)簡(jian)化(hua)模(mo)型(xing)對(dui)環(huan)模(mo)孔(kong)口(kou)進(jin)行(xing)了(le)有(you)限(xian)元(yuan)受(shou)力(li)分(fen)析(xi)。但(dan)對(dui)於(yu)環(huan)模(mo)上(shang)打(da)孔(kong)的(de)數(shu)量(liang)多(duo)少(shao)，目(mu)前(qian)主(zhu)要(yao)采(cai)用(yong)經(jing)驗(yan)類(lei)比(bi)的(de)方(fang)法(fa)，無(wu)係(xi)統(tong)的(de)設(she)計(ji)方(fang)法(fa)。如(ru)采(cai)用(yong)有(you)限(xian)元(yuan)分(fen)析(xi)，由(you)於(yu)大(da)量(liang)孔(kong)的(de)存(cun)在(zai)，環(huan)模(mo)的(de)有(you)限(xian)元(yuan)分(fen)析(xi)難(nan)以(yi)實(shi)現(xian)，而(er)采(cai)用(yong)等(deng)效(xiao)彈(dan)性(xing)模(mo)量(liang)方(fang)法(fa)使(shi)得(de)環(huan)模(mo)的(de)有(you)限(xian)元(yuan)分(fen)析(xi)變(bian)為(wei)可(ke)能(neng)。等(deng)效(xiao)彈(dan)性(xing)模(mo)量(liang)方(fang)法(fa)在(zai)多(duo)孔(kong)材(cai)料(liao)的(de)力(li)學(xue)分(fen)析(xi)中(zhong)應(ying)用(yong)較(jiao)多(duo)，如(ru)金(jin)屬(shu)蜂(feng)窩(wo)夾(jia)芯(xin)板(ban)、非規則多孔介質材料、金屬拱形波紋屋麵和水力壓裂中多孔岩體的力學分析中均有報道，但對環模這種多孔零件尚無報道。
為此，本文從環模的受力和等效彈性模量的角度出發，采用有限元方法對製粒機環模進行設計，並實驗驗證設計結果可靠性。
1、製粒機環模受力分析
顆粒飼料的加工中，環模製粒機是關鍵的核心設備，環模（如圖l所示）shiyazhikelisiliaodehexingongzuobujian，qigongzuoxingnengzhijieyingxiangzhilidezhiliangyijishengchanlv，tongshihuanmoyeshizhilijizhongzuiyimosundebujianzhiyi。weilebaozhengkelichanpindexingneng，bixuyanjiuhuanmojiegoulixuexingneng。yanjiuhuanmoheyagunzhijiandezaihefenxiduihuanmoheyagundejiegoushejijuyouhenhaodezhidaoyiyi。
假如電機滿負荷工作，以1個環模和2個壓輥的係統為例進行分析，如圖2所示。
環模受到的轉矩為
T=9546p/n
轉換為環模驅動力為
Q= 2TR=吾=9 549 xPD (2)
壓輥的擠壓力為
F=q/f=9546p/ndf (3)
式中P-電機傳遞給環模的功率；
D-環模內徑；
n一環模轉速；
f-飼料與環模的摩擦因數。
作用在環模上的麵積力p為
式中 R-環模半徑；
r-孔半徑；
θ一環模壓力角；
a一環模開孔率；
h-環模厚度。
2、環模等效模型的彈性模量確定
采(cai)用(yong)有(you)限(xian)元(yuan)分(fen)析(xi)方(fang)法(fa)分(fen)析(xi)環(huan)模(mo)在(zai)均(jun)勻(yun)載(zai)荷(he)與(yu)非(fei)均(jun)勻(yun)載(zai)荷(he)時(shi)的(de)應(ying)力(li)強(qiang)度(du)情(qing)況(kuang)，可(ke)以(yi)對(dui)傳(chuan)統(tong)的(de)計(ji)算(suan)和(he)分(fen)析(xi)方(fang)法(fa)設(she)計(ji)結(jie)果(guo)進(jin)行(xing)修(xiu)正(zheng)，增(zeng)加(jia)開(kai)孔(kong)率(lv)；但(dan)直(zhi)接(jie)對(dui)多(duo)孔(kong)環(huan)模(mo)進(jin)行(xing)有(you)限(xian)元(yuan)分(fen)析(xi)對(dui)計(ji)算(suan)機(ji)提(ti)出(chu)了(le)很(hen)高(gao)要(yao)求(qiu)，甚(shen)至(zhi)由(you)於(yu)多(duo)孔(kong)的(de)割(ge)裂(lie)作(zuo)用(yong)，不(bu)能(neng)得(de)到(dao)所(suo)需(xu)要(yao)的(de)解(jie)。采(cai)用(yong)等(deng)效(xiao)彈(dan)性(xing)模(mo)量(liang)方(fang)法(fa)將(jiang)多(duo)孔(kong)結(jie)構(gou)的(de)環(huan)模(mo)等(deng)價(jia)於(yu)一(yi)個(ge)實(shi)心(xin)環(huan)模(mo)可(ke)使(shi)得(de)問(wen)題(ti)變(bian)得(de)可(ke)解(jie)。
以蝦料環模為例，采用傳統的計算和分析方法設計，其直徑420mm，孔徑1.8mm，共有313 840孔，開孔率19.6%。圖3為取含有9個孔的環模部分結構，將其等價為均質體單元，如圖4所示。
在圖3所示的結構單元的：方向施加拉力載荷P，對於圖3有
為了驗證等效彈性模量的有效性，分別建立圖3和圖4的有限元分析模型，結果如圖5和圖6所示。從圖5和圖6可以看出，原始模型和等效模型的應力和變形幾乎相等，可以說等效模型有效。
3、環模等效模型有限元分析
根gen據ju上shang麵mian分fen析xi，多duo孔kong環huan模mo可ke以yi等deng效xiao一yi個ge實shi心xin的de環huan模mo。為wei研yan究jiu問wen題ti的de方fang便bian，載zai荷he隻zhi考kao慮lv靜jing載zai荷he。在zai環huan模mo和he物wu料liao接jie觸chu的de圓yuan柱zhu內nei表biao麵mian施shi加jia載zai荷he，如ru圖tu7所示。
本文研究內直徑420mm，孔徑1.8mm，有效寬度185mm的蝦料環模，所用材料為42CrMo。材料參數如表1所示。
模型材料等效彈性模量E= 19 400MPa。在環模一端施加固定約束，在兩個壓輥作用區域施加均布載荷，如圖8所示。劃分單元大小為10。僅考慮壓輥和環摸接觸處的壓力，忽略孔內壓力和摩擦力。設線速度大小為Im/s，壓力載荷大小為=129 916N，載荷作用麵積為2 492mm2，將載荷轉換成均布麵載荷，大小為52. 116MPa。
依(yi)次(ci)改(gai)變(bian)環(huan)模(mo)的(de)彈(dan)性(xing)模(mo)量(liang)，進(jin)行(xing)有(you)限(xian)元(yuan)分(fen)析(xi)，求(qiu)解(jie)應(ying)力(li)和(he)應(ying)變(bian)，得(de)到(dao)環(huan)模(mo)的(de)應(ying)力(li)圖(tu)和(he)依(yi)彈(dan)性(xing)模(mo)量(liang)大(da)小(xiao)排(pai)列(lie)的(de)應(ying)變(bian)等(deng)值(zhi)線(xian)圖(tu)，這(zhe)裏(li)隻(zhi)給(gei)出(chu)一(yi)種(zhong)彈(dan)性(xing)模(mo)量(liang)下(xia)的(de)應(ying)力(li)和(he)應(ying)變(bian)圖(tu)，如(ru)圖(tu)9和圖10所示。
從應力圖9中看出，大部分材料所受應力值遠小於材料的許用應力；可以說當前環模模孔尺寸下，環模的材料強度有很多贅餘，可以提高現有環模的開孔率；從變形圖中看出，變形不大。從應力、應變圖中提取最大應力和最大應變值列入表2，根據表2中內容繪製的彈性模量和應力和應變線性關係如圖11和圖12所示。從圖11看出環模最大應力與彈性模量大小無關，而最大應變受彈性模量影響，且成線性關係，如圖12所示。
4、環模結構尺寸優化
關於環模應變大小的確定，目前無依據可查，在本文中做這樣一個嚐試，即給定一個應變值，從圖12中zhong找zhao出chu對dui應ying的de環huan模mo等deng效xiao彈dan性xing模mo量liang，進jin一yi步bu確que定ding開kai孔kong率lv。這zhe樣yang的de結jie果guo，環huan模mo既ji能neng滿man足zu強qiang度du要yao求qiu，也ye能neng滿man足zu應ying變bian要yao求qiu，同tong時shi又you能neng提ti高gao開kai孔kong率lv。比bi如ru環huan模mo允yun許xu變bian形xing為wei4. 736E - 02mm，彈性模量為190GPa，應力為51. 36MPa。根據公式(7)來確定的環模有效麵積為382.5mm2。進～步確定在原始單元上可打孔的數量為12個，比原型環模在同樣麵積上多打孔3個；從整體上看，比原環模孔數量13 840多出4 613，提高出孔率為23%。
5、結論
本(ben)文(wen)給(gei)出(chu)環(huan)模(mo)受(shou)力(li)的(de)解(jie)析(xi)表(biao)達(da)，定(ding)義(yi)了(le)環(huan)模(mo)的(de)等(deng)效(xiao)彈(dan)性(xing)模(mo)量(liang)，驗(yan)證(zheng)了(le)等(deng)效(xiao)彈(dan)性(xing)模(mo)量(liang)的(de)有(you)效(xiao)性(xing)。對(dui)環(huan)模(mo)等(deng)效(xiao)模(mo)型(xing)的(de)受(shou)力(li)和(he)變(bian)形(xing)進(jin)行(xing)了(le)分(fen)析(xi)，得(de)出(chu)應(ying)力(li)和(he)應(ying)變(bian)與(yu)彈(dan)性(xing)模(mo)量(liang)之(zhi)間(jian)的(de)關(guan)係(xi)。根(gen)據(ju)應(ying)力(li)和(he)應(ying)變(bian)與(yu)彈(dan)性(xing)模(mo)量(liang)之(zhi)間(jian)的(de)關(guan)係(xi)和(he)環(huan)模(mo)等(deng)效(xiao)彈(dan)性(xing)模(mo)量(liang)公(gong)式(shi)，對(dui)現(xian)有(you)環(huan)模(mo)結(jie)構(gou)尺(chi)寸(cun)進(jin)行(xing)了(le)優(you)化(hua)，優(you)化(hua)後(hou)的(de)環(huan)模(mo)在(zai)保(bao)證(zheng)強(qiang)度(du)的(de)前(qian)提(ti)下(xia)，比(bi)原(yuan)型(xing)環(huan)模(mo)多(duo)打(da)孔(kong)4136個，提高出孔率23%，為提高顆粒料產量提供設計依據。
