1、壓輥的磨損機理和線磨損度的計算
按材料的磨損機理米分，一般磨損可分為粘附磨損、表麵疲勞磨損、磨粒磨損、腐(fu)蝕(shi)磨(mo)損(sun)和(he)微(wei)動(dong)磨(mo)損(sun)等(deng)形(xing)式(shi)。因(yin)為(wei)在(zai)飼(si)料(liao)製(zhi)粒(li)機(ji)的(de)運(yun)轉(zhuan)過(guo)程(cheng)中(zhong)，壓(ya)輥(gun)在(zai)環(huan)模(mo)內(nei)滾(gun)動(dong)，其(qi)外(wai)表(biao)麵(mian)承(cheng)受(shou)脈(mai)動(dong)的(de)接(jie)觸(chu)壓(ya)應(ying)力(li)，同(tong)時(shi)又(you)受(shou)到(dao)飼(si)料(liao)顆(ke)粒(li)強(qiang)烈(lie)的(de)摩(mo)擦(ca)和(he)擠(ji)壓(ya)。因(yin)此(ci)壓(ya)輥(gun)的(de)磨(mo)損(sun)機(ji)理(li)應(ying)是(shi)疲(pi)勞(lao)磨(mo)損(sun)和(he)磨(mo)粒(li)磨(mo)損(sun)兩(liang)種(zhong)形(xing)式(shi)的(de)綜(zong)合(he)，壓(ya)輥(gun)磨(mo)損(sun)速(su)度(du)的(de)快(kuai)慢(man)主(zhu)要(yao)受(shou)壓(ya)輥(gun)的(de)材(cai)料(liao)、表麵狀況、摩擦性質、接觸疲勞強度、法向載荷的大小以及飼料的性質等因素的影響。
本文以國內某生產廠家製造的某型雙輥式飼料顆粒機為例來計算壓輥的磨損度，所需要的計算參數為：
電機的功率(P)，90 kW；環模的內徑(D1)，400 mm；環模的轉速（n1），287 r/min；壓輥的外徑(D2)，160 mm；壓輥的長度(f)，120 mm；壓輥的直齒寬度(b)，2.5 mm。
首先對壓輥進行如圖l所示的受力分析，壓輥直齒受到切向摩擦力Fs和法向正壓力FN的作用。假設此機器的機械效率為80%，則根據理論力學的知識可計算出Fs=5989N。FN與Fs之間的關係是n≥Fs÷fs其中，是壓輥與飼料和環模之間的摩擦係數，取值範圍為0.1～0.37。本文在這裏取偏小值0.1，這樣可計算出FN= 598 90 N。實際上，這隻是個近似估算值，法向正壓力的精確值很難通過理論計算得到。
本文采用線磨損度的理論公式來定量計算壓輥磨損速率的大小。線磨損度(K1)的定義是磨損表麵法向尺寸的變化與滑移距離之比。K的理論計算公式：式中，K2為表麵輪廓峰幾何形狀和高度決定的因數，0. 023 9；Km為應用疲勞損傷積累假說並考慮了接觸點載荷不穩定的統計關係而設的修正因子，為覆蓋因子，0. 343；p為單位表觀接觸麵積上的法向載荷，199.6 MPa；E為材料的彈性模量，210 GPa;△為表麵粗糙度的綜合參數，0. 789；為接觸狀態因子3；為摩擦因數的粘附分量，0.112；口為中間參數，3.143；r為中間參數，1. 612。
覆蓋因子的含義是真實接觸麵積與表觀接觸麵積之比，在本文裏它等於壓輥與環模的實際接觸寬度b′與壓輥的齒寬6的比值。實際接觸寬度的彈性力學公式：
對於滾動軸承的滾動體，Kt=(0.7～2)×10-10。而er考kao慮lv到dao壓ya輥gun在zai環huan模mo中zhong的de運yun行xing情qing況kuang與yu滾gun動dong軸zhou承cheng的de滾gun動dong體ti有you較jiao為wei相xiang似si的de地di方fang，因yin此ci本ben文wen所suo得de的de壓ya輥gun線xian磨mo損sun度du的de計ji算suan結jie果guo應ying該gai具ju有you一yi定ding的de準zhun確que性xing。
2、造成壓輥線磨損度計算誤差的主要原因
本文認為影響壓輥線磨損度計算準確性比較大的原因主要有3個。第一個是在計算單位表觀接觸麵積上的法向載荷p時要用到作用在直齒上的法向正壓力FN；前麵說過F~的準確值很難通過計算得到，而且壓輥在使用過程中其與環模的問隙是隨著磨損的發展而改變的，因此正壓力FN的大小實際上也是隨著時間而改變的。另外，在K1的計算公式中，p的次方數1+y=2. 612．也就是說，FN的誤差將按2. 612次方放大，這給壓輥線磨損度的計算帶來更大的誤差。第二個是計算公式中的表麵粗糙度的綜合參數△。在經過精加工和熱處理後，壓輥外表麵和環模內表麵的粗糙度狀態參數很難準確測定；而在線磨損度的計算公式中出現，∥，這意味著表麵粗糙度所帶來的誤差將按3. 143次方被放大。第三個是飼料顆粒的性質；實shi際ji上shang本ben文wen在zai計ji算suan線xian磨mo損sun度du時shi，隻zhi是shi考kao慮lv壓ya輥gun在zai環huan模mo裏li滾gun動dong的de情qing況kuang，即ji隻zhi考kao慮lv了le表biao麵mian疲pi勞lao磨mo損sun，而er並bing未wei考kao慮lv飼si料liao對dui磨mo損sun的de影ying響xiang。由you於yu飼si料liao顆ke粒li的de出chu現xian，壓ya輥gun的de磨mo損sun機ji理li還hai應ying包bao含han磨mo粒li磨mo損sun，此ci時shi壓ya輥gun的de磨mo損sun度du還hai與yu飼si料liao顆ke粒li的de大da小xiao、硬(ying)度(du)及(ji)濕(shi)度(du)等(deng)因(yin)素(su)都(dou)有(you)關(guan)係(xi)。另(ling)外(wai)，如(ru)果(guo)所(suo)擠(ji)壓(ya)的(de)飼(si)料(liao)有(you)較(jiao)強(qiang)烈(lie)的(de)酸(suan)堿(jian)性(xing)，那(na)麼(me)壓(ya)輥(gun)的(de)磨(mo)損(sun)機(ji)理(li)還(hai)應(ying)包(bao)括(kuo)腐(fu)蝕(shi)磨(mo)損(sun)。由(you)幹(gan)涉(she)及(ji)的(de)影(ying)響(xiang)因(yin)素(su)較(jiao)多(duo)，機(ji)理(li)較(jiao)複(fu)雜(za)，因(yin)此(ci)飼(si)料(liao)的(de)性(xing)質(zhi)對(dui)壓(ya)輥(gun)磨(mo)損(sun)的(de)影(ying)響(xiang)從(cong)定(ding)量(liang)上(shang)講(jiang)究(jiu)竟(jing)有(you)多(duo)大(da)目(mu)前(qian)還(hai)不(bu)得(de)而(er)知(zhi)。這(zhe)將(jiang)在(zai)一(yi)定(ding)程(cheng)度(du)上(shang)影(ying)響(xiang)了(le)壓(ya)輥(gun)線(xian)磨(mo)損(sun)度(du)理(li)論(lun)計(ji)算(suan)結(jie)果(guo)的(de)準(zhun)確(que)性(xing)。
3、壓輥結構參數對線磨損度的影響
本文在此將壓輥的外徑D2和齒寬b作為未知量，而將所有其它參數值作為已知量代入前述K的理論計算公式中，這樣就得到r如下壓輥線磨損度與其外徑和齒寬的函數關係式：
圖2給出了在不同的齒寬6下，壓輥的線磨損度K1隨外徑D2的變化規律。可以看出，減小壓輥的外徑D2和增大齒寬6將減慢壓輥的磨損速率，從而延長其使用壽命。另外，從圖2還可以看出，如果壓輥的齒寬較小，那麼采用較小的外徑，對減輕壓輥的磨損程度更有效；fanzhi，ruguoyagundechikuanjiaoda，namecaiyongjiaoxiaodeyagunwaijing，duijianqingmosundexiaoguojiubuda。youyuchikuandedaxiaohaitongshizhijieyingxiangzheyagunbiaomianyaqiangdegaodihesiliaojichumokongdenanyichengdu，yincizheyijielunduiyagundejiegouchicunshejijuyouzhongyaodecankaojiazhi。
4、其它因素
雖(sui)然(ran)采(cai)用(yong)較(jiao)小(xiao)的(de)壓(ya)輥(gun)外(wai)徑(jing)可(ke)減(jian)緩(huan)壓(ya)輥(gun)的(de)磨(mo)損(sun)，但(dan)如(ru)果(guo)外(wai)徑(jing)太(tai)小(xiao)，會(hui)使(shi)壓(ya)輥(gun)在(zai)轉(zhuan)動(dong)時(shi)攫(jue)取(qu)飼(si)料(liao)進(jin)入(ru)擠(ji)壓(ya)區(qu)的(de)能(neng)力(li)變(bian)差(cha)。另(ling)外(wai)，也(ye)可(ke)能(neng)會(hui)使(shi)壓(ya)輥(gun)與(yu)環(huan)模(mo)之(zhi)間(jian)的(de)表(biao)麵(mian)接(jie)觸(chu)應(ying)力(li)過(guo)大(da)，從(cong)而(er)不(bu)滿(man)足(zu)表(biao)麵(mian)接(jie)觸(chu)疲(pi)勞(lao)強(qiang)度(du)條(tiao)件(jian)的(de)要(yao)求(qiu)。該(gai)強(qiang)度(du)條(tiao)件(jian)為(wei)：式中，為最大表麵接觸應力；為材料許用的接觸疲勞極限，在本文中取值為400 MPa。
由此可計算出壓輥的外徑Dz≥146 mm。由於這是雙輥式飼料製粒機，故有D2
由此計算出齒寬b≤3.8 mm。在前述的算例中，生產廠家並沒有將壓輥的齒寬定為3.8 mm，而是定為2.5mm。其設計思路可能是希望通過采用較小的齒寬以提高壓輥的表麵壓強，從而提高飼料的生產率（每小時的噸位數）。至zhi於yu由you此ci帶dai來lai的de對dui壓ya輥gun磨mo損sun度du的de不bu利li影ying響xiang則ze可ke通tong過guo其qi它ta的de方fang法fa來lai減jian緩huan，比bi如ru，改gai進jin加jia工gong工gong藝yi以yi改gai善shan壓ya輥gun的de表biao麵mian質zhi量liang，或huo采cai用yong先xian進jin的de材cai料liao和he熱re處chu理li工gong藝yi以yi提ti高gao表biao麵mian硬ying度du和he淬cui硬ying層ceng深shen度du。至zhi於yu多duo大da的de齒chi寬kuan最zui合he適shi，本ben文wen認ren為wei可ke以yi采cai用yong最zui優you化hua的de設she計ji方fang法fa，建jian立li兩liang個ge最zui優you化hua的de目mu標biao函han數shu。一yi個ge足zu壓ya輥gun的de線xian磨mo損sun度du與yu齒chi寬kuan間jian的de函han數shu關guan係xi式shi，本ben文wen已yi完wan成cheng了le這zhe方fang麵mian的de基ji本ben工gong作zuo；另ling一yi個ge是shi飼si料liao每mei小xiao時shi的de噸dun位wei數shu與yu壓ya輥gun表biao麵mian壓ya強qiang之zhi間jian的de關guan係xi式shi。采cai用yong這zhe樣yang的de優you化hua模mo型xing，應ying能neng汁zhi算suan出chu最zui優you的de壓ya輥gun齒chi寬kuan。當dang然ran該gai優you化hua模mo型xing的de有you效xiao性xing最zui終zhong還hai需xu要yao由you試shi驗yan結jie果guo來lai驗yan證zheng，這zhe些xie都dou是shi本ben文wen未wei來lai進jin一yi步bu研yan究jiu工gong作zuo的de方fang向xiang和he內nei容rong。
5、結論
benwenduiyagundemosunjilijinxinglejianyaodefenxi，renweiyaguntongshijuyoupilaomosunhemolimosundejili。tongguoduiyagunxianmosundudelilunjisuan，faxianleyagundejiegouchicuncanshu（齒寬和外徑）與yu其qi磨mo損sun速su率lv之zhi問wen的de物wu理li關guan係xi，並bing分fen析xi了le造zao成cheng壓ya輥gun線xian磨mo損sun度du計ji算suan誤wu差cha的de三san大da主zhu要yao原yuan因yin。最zui後hou通tong過guo綜zong合he考kao慮lv壓ya輥gun磨mo損sun的de理li論lun研yan究jiu結jie果guo及ji其qi表biao麵mian接jie觸chu疲pi勞lao強qiang度du條tiao件jian和he運yun行xing工gong況kuang要yao求qiu，為wei壓ya輥gun結jie構gou尺chi寸cun參can數shu的de改gai進jin設she計ji提ti供gong了le新xin的de思si路lu和he方fang法fa，並bing指zhi明ming了le在zai這zhe一yi領ling域yu未wei來lai進jin一yi步bu研yan究jiu工gong作zuo的de方fang向xiang。
