專利名稱：生物質(zhì)顆粒制粒機用過盈聯(lián)接的雙層環(huán)模的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及制粒機械技術領域，具體地說是一種生物質(zhì)顆粒制粒機用過盈 聯(lián)接的雙層環(huán)模。
背景技術：
生物質(zhì)顆粒是目前世界上新興的可再生能源之一。我國的生物質(zhì)顆粒生產(chǎn) 和應用技術正在逐步發(fā)展。而環(huán)模是生物質(zhì)顆粒制粒機的核心部件。制作生物 質(zhì)顆粒的原料被輥子碾壓后，經(jīng)過環(huán)模的諸多通孔擠出成型。由于生物質(zhì)顆粒 成型壓力高，原料在環(huán)模腔內(nèi)擠壓成型過程中對環(huán)模內(nèi)壁壓力相當高，普通全 合金制作的環(huán)模在運行過程中環(huán)模開裂幾率相當高。因此目前有很多生物質(zhì)制 粒機環(huán)模采用減少環(huán)模通孔和增加環(huán)模環(huán)厚度的方法，效果也很不理想，而且 造價高，顆粒的時產(chǎn)效率大打折扣。這么大的部件更換給使用者帶來嚴重的經(jīng) 濟損失，生物質(zhì)顆粒制粒機環(huán)模的易開裂是生物質(zhì)顆粒制造行業(yè)發(fā)展前進的重 大難題之一。
環(huán)模制粒機運行時，環(huán)模在旋轉(zhuǎn)中對應于壓輥處受到巨大徑向壓力，由于 循環(huán)應力作用而往往產(chǎn)生疲勞微觀裂紋，在環(huán)模未達到磨損壽命情況下，部分 微觀裂紋可能發(fā)展成宏觀裂紋，并迅速擴展至斷裂，整個環(huán)模提前報廢。
環(huán)模制粒機壓制高纖維含量的物料，例如木屑等生物質(zhì)原料時，成型載荷 比壓飼料顆粒大得多，環(huán)模疲勞斷裂的問題更加突出。環(huán)模制造業(yè)除了在工藝和檢測技術上采取措施，剔除有裂紋的環(huán)模毛坯，減少了新環(huán)模的微觀缺陷之 外，目前國內(nèi)外從結(jié)構上改善環(huán)?？蛊跀嗔涯芰Γ饕幸韵聨追N辦法
1、 加大整體環(huán)模的徑向壁厚。這個辦法對于不銹鋼等優(yōu)質(zhì)材料制造的環(huán) 模，不但成本將大大增加，而且仍然難以有效避免環(huán)模斷裂。
2、 在環(huán)模外伸端安裝增強環(huán)。由于增強環(huán)即使采用圓錐面配合，對環(huán)模 的徑向預緊力仍然有限，且預緊力施加于環(huán)模外端，對容易產(chǎn)生疲勞裂紋的模 孔區(qū)域增強效果較弱，故這種環(huán)模仍然需要大的徑向壁厚來降低疲勞斷裂幾 率。
3、 在淬硬的環(huán)模兩端外圓柱面，用熱脹法各套一個過盈配合的鋼箍，形 成對環(huán)模兩端的預壓應力。此方法的局限性，首先是鋼箍的尺寸受制粒機結(jié)構 限制，如抱箍處的鋼箍，承受載荷大，卻不能靠加大截面尺寸來提高強度；其 次，鋼箍的預緊力同樣施加于環(huán)模端頭，對易破裂的?？撞糠衷鰪娦Ч邢?， 在用木屑壓制顆粒的實踐中，這種套兩個鋼箍的環(huán)模仍然經(jīng)常斷裂。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種生物質(zhì)顆粒制粒機用過盈聯(lián)接的雙層環(huán)模，能在 壓木質(zhì)顆粒及其它重載荷運行條件下，大幅度增強環(huán)模的疲勞強度，避免因斷 裂而提前報廢。
本發(fā)明的技術方案是
一種生物質(zhì)顆粒制粒機用過盈聯(lián)接的雙層環(huán)模，包括內(nèi)層環(huán)模，還包括外
層環(huán)套，所述外層環(huán)套為圓環(huán)套筒結(jié)構，外層環(huán)套由非淬火的鋼材制成；外層
環(huán)套上設有與內(nèi)層環(huán)模各內(nèi)模孔對應的外?？?，內(nèi)層環(huán)模置于外層環(huán)套內(nèi)，內(nèi)層環(huán)模和外層環(huán)套的接觸面之間過盈配合聯(lián)接。
所述內(nèi)層環(huán)模的材質(zhì)為高硬度鋼或馬氏體型不銹鋼4Crl3，其洛氏硬度大 于或等于40HRC。
所述外層環(huán)套的材質(zhì)為普通碳鋼或中碳鋼。
所述外層環(huán)套為整體式結(jié)構或由若干圓環(huán)套筒組成的分體式結(jié)構。 所述外?？诪榕c內(nèi)層環(huán)模各內(nèi)模孔一一對應的通孔，其孔徑略大于內(nèi)?？?br> 的孔徑。 -
所述外?？诪閷鄠€內(nèi)?？椎耐?，外?？诪閳A形孔、長條孔、方形孔
或不規(guī)則形狀的通孔。
所述外層環(huán)套的寬度大于或等于內(nèi)層環(huán)模上設有內(nèi)模孔區(qū)域的寬度。 所述內(nèi)層環(huán)模與外層環(huán)套間的接觸面為一段圓柱接觸面或兩段圓柱接觸面。
所述兩段圓柱接觸面間配合的過盈量為相同的過盈量或不同的過盈量。
本發(fā)明的有益效果是 應用本發(fā)明能產(chǎn)生以下突出的效果
1、 由于內(nèi)層環(huán)模獲得全面、持續(xù)的預應壓力，抗疲勞斷裂能力可大幅度 增強。
2、 由于內(nèi)層環(huán)模可以做得比整體環(huán)模徑向尺寸薄，能節(jié)約昂貴的優(yōu)質(zhì)鋼 材的使用量達50%以上，大大節(jié)約了成本。
3、 內(nèi)層環(huán)?？蛇x用比整體環(huán)模更耐磨的材料制作，使工作壽命得到延長。
4、 由于外層環(huán)套的收縮力持續(xù)存在，即使內(nèi)層環(huán)模在使用中出現(xiàn)部分宏
觀裂紋，也不會迅速擴展為斷裂而導致失效、報廢，只要模孔未達到磨損極限，環(huán)模仍可以繼續(xù)使用。
5、 外層環(huán)套與內(nèi)層環(huán)模選用不同彈性應力的材質(zhì)的突出效果，即內(nèi)層環(huán) 模保證強度的同時，外層環(huán)套的作用在于箍緊。
6、 環(huán)模的雙層結(jié)構，解決生物質(zhì)顆粒成型中環(huán)模容易開裂問題，可徹底 克服現(xiàn)有環(huán)模的無法兼顧制料效率與強度的難題，由于抗壓能力的提高，使通 孔數(shù)量可以隨之增加，從而也使生物質(zhì)顆粒制粒機的時產(chǎn)量大大提高。
7、 應用此結(jié)構，可大大增加產(chǎn)量，減少更換環(huán)模的成本和維護環(huán)節(jié)，如 果內(nèi)層環(huán)模出現(xiàn)磨損，可回收后，重新去掉，外層環(huán)套還可以繼續(xù)使用。
8、內(nèi)層環(huán)模的高耐磨性和高硬度性能夠保證生物質(zhì)顆粒成型有足夠的壓力， 且成型效果好，提高顆粒質(zhì)量。
9、 應用廣泛，尤其適用于重負荷的場合，是傳統(tǒng)環(huán)模無法比擬的，更可 以取代現(xiàn)有的用于生物質(zhì)顆粒成型的普通飼料機械環(huán)模。
10、 雙層環(huán)模通過過盈聯(lián)接，克服現(xiàn)有抱箍抱緊力不平均的弊端，使高硬 度的內(nèi)層環(huán)模全面受到預壓應力，由此大幅度提高其抗疲勞斷裂能力；通過熱 脹法或脹縮法實現(xiàn)圓柱配合面的過盈聯(lián)接，從而對內(nèi)層環(huán)模全面有效地保護并 施加預壓應力。


圖1為本發(fā)明的生物質(zhì)顆粒制粒機用過盈聯(lián)接的雙層環(huán)模的實施例一的結(jié) 構示意圖。
圖2為本發(fā)明的生物質(zhì)顆粒制粒機用過盈聯(lián)接的雙層環(huán)模的實施例二的結(jié) 構示意圖。圖3為本發(fā)明的生物質(zhì)顆粒制粒機用過盈聯(lián)接的雙層環(huán)模的實施例三的結(jié) 構示意圖。
圖4為本發(fā)明的生物質(zhì)顆粒制粒機用過盈聯(lián)接的雙層環(huán)模的實施例四的 結(jié)構示意圖。
圖中，l為內(nèi)層環(huán)模、2為外層環(huán)套、3為內(nèi)?？?、4為外模孔。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的說明。
一種生物質(zhì)顆粒制粒機用過盈聯(lián)接的雙層環(huán)模，包括內(nèi)層環(huán)模l,還包括 外層環(huán)套2，所述外層環(huán)套2為圓環(huán)套筒結(jié)構，外層環(huán)套2由非淬火的鋼材制 成；外層環(huán)套2上設有與內(nèi)層環(huán)模1各內(nèi)?？?對應的外模孔4，內(nèi)層環(huán)模l 置于外層環(huán)套2內(nèi)，內(nèi)層環(huán)模1和外層環(huán)套2的接觸面之間過盈配合聯(lián)接。
內(nèi)層環(huán)模l的材質(zhì)為高硬度鋼或馬氏體型不銹鋼4Cd3，其洛氏硬度大于 或等于40HRC。外層環(huán)套2的材質(zhì)為普通碳鋼或中碳鋼。
外層環(huán)套2可以為整體式結(jié)構或由若干圓環(huán)套筒組成的分體式結(jié)構。外層 環(huán)套2為由若干圓環(huán)套筒組成的分體式結(jié)構時，各分體結(jié)構相互間緊密接觸或 留有一定的空間，以保證外層環(huán)套2的整體寬度大于或等于內(nèi)層環(huán)模1上設有 內(nèi)?？?區(qū)域的寬度為宜。
外模孔4可以為與內(nèi)層環(huán)模1各內(nèi)?？? —一對應的通孔，其孔徑略大于 內(nèi)模孔3的孔徑。以保證從內(nèi)?？?擠出的生物顆粒可以順利通過外?？?。
外?？?還可以為對應多個內(nèi)?？?的通孔，外?？?為圓形孔、長條孔、 方形孔或不規(guī)則形狀的通孔。 一個外模孔4可以對應兩個、三個或多個內(nèi)?？?，即從多個內(nèi)模孔3擠出的生物顆?？梢詮耐粋€外?？?落出。外?？? 的數(shù)量可以小于或等于內(nèi)層環(huán)模1上內(nèi)模孔3的數(shù)量。外?？?的數(shù)量、形狀、 大小、布局以不影響從內(nèi)?？?擠出的生物顆粒排料為宜，即外層環(huán)套2不應 阻擋內(nèi)?？?。
外層環(huán)套2的寬度可以大于或等于內(nèi)層環(huán)模1上設有內(nèi)?？?區(qū)域的寬 度。內(nèi)層環(huán)模1與外層環(huán)套2間的接觸面可以為一段圓柱接觸面或兩段圓柱接 觸面。兩段圓柱接觸面間配合的過盈量為相同的過盈量或不同的過盈量。
外層環(huán)套2在軸線方向除了可以覆蓋內(nèi)層環(huán)模1有內(nèi)模孔3的區(qū)域外，還 可以根據(jù)需要覆蓋無?？椎膮^(qū)域。
本發(fā)明可以是這樣實現(xiàn)的 一種雙層環(huán)模，內(nèi)外層環(huán)套分別用不同機械性 能的材料制成。內(nèi)層環(huán)模1的材質(zhì)為抗磨損的高硬度優(yōu)質(zhì)鋼材或淬硬的優(yōu)質(zhì)合 金鋼，以延長模孔的工作壽命；外層環(huán)套2為中碳結(jié)構鋼的包容件，通過熱脹 法或脹縮法將外層環(huán)套2套在內(nèi)層環(huán)模1的外圓柱面，實現(xiàn)過盈聯(lián)接。
所述過盈聯(lián)接的特征是內(nèi)層環(huán)模1與外層環(huán)套2間的圓柱配合面在軸線 方向既覆蓋內(nèi)層環(huán)模1有內(nèi)模孔3的部分，也可以根據(jù)需要覆蓋內(nèi)模孔3以外 的區(qū)域。因此在外層環(huán)套2收縮時，外層環(huán)套2對內(nèi)層環(huán)模1的預壓應力，不 但能施加于內(nèi)層環(huán)模1的兩端，更能直接施加于容易出現(xiàn)疲勞裂紋的有模孔區(qū) 域。
制作時，先將耐磨的內(nèi)層環(huán)模1上的全部內(nèi)?？?鉆出，然后，采用馬氏 體型不銹鋼4Crl3進行合金淬火處理，以提高內(nèi)層環(huán)模1的硬度和耐磨、耐腐 蝕性能，淬火處理后的內(nèi)層環(huán)模l具有優(yōu)良的耐腐蝕性能、拋光性能、較高的 強度和耐磨性，適宜制造承受高負荷、高耐磨及在腐蝕介質(zhì)作用下的環(huán)模。并將外層環(huán)套2用碳鋼不淬火處理。用熱套高頻機將外層環(huán)套2加熱膨脹后，里面放入內(nèi)層環(huán)模1，使內(nèi)層環(huán)模1和外層環(huán)套2的同心同軸后，冷卻緊箍起來。耐磨的內(nèi)層環(huán)模1和外層環(huán)套2的殼體緊箍后，由內(nèi)層環(huán)模l的內(nèi)?？?向外層環(huán)套2的殼體延伸打孔。使內(nèi)層環(huán)模1的內(nèi)?？?與外層環(huán)套2上的外?？?的位置一一對應，這樣保證各個內(nèi)層環(huán)模1的內(nèi)?？?與對應的外層環(huán)套2上的外模孔4的直徑一致或外?？?的直徑略大于內(nèi)?？?的直徑，盡量保證內(nèi)?？?與外模孔4的—中心線重合，即內(nèi)?？?與外模孔4保持同心，目的是為了讓壓制的顆粒能無障礙地排除。
內(nèi)層環(huán)模1的內(nèi)?？?可用數(shù)控鉆床等位置精度較高的設備加工，可以分別先鉆好內(nèi)?？?與外?？?，組裝時趁外層環(huán)套2尚未冷縮，用穿銷法校正對應的內(nèi)?？?與外?？?的同軸性。如果采用上述穿銷法的位置精度較低，則組裝前外層環(huán)套2不宜先鉆出外模孔4，待內(nèi)層環(huán)模1與外層環(huán)套2實現(xiàn)過盈聯(lián)接后，以淬硬的內(nèi)層環(huán)模1上的內(nèi)模孔3為鉆模，從內(nèi)向外，在外層環(huán)套2上鉆出外?？?，再按此內(nèi)?？?的中心找正，從外向內(nèi)鉆出外層環(huán)套2上的全部外?？?。
本發(fā)明的內(nèi)層環(huán)模1的徑向厚度，主要依內(nèi)?？?的徑深比來確定。例如6毫米直徑的內(nèi)模孔3，要求徑深比為6: 1的內(nèi)層環(huán)模1，徑向厚度可取40毫米。在與外層環(huán)套2組裝前，內(nèi)層環(huán)模1除了需要預留精加工余量的表面外，應完成全部機加工及熱處理工序。
外層環(huán)套2的外徑尺寸，在內(nèi)層環(huán)模l較薄時，可參照同規(guī)格整體環(huán)模的外徑、抱箍面外徑等結(jié)構尺寸選定；當內(nèi)層環(huán)模l較厚時，外層環(huán)套2的外徑應適當加大，以防止工作時外層環(huán)套2最大拉應力超過其材料的屈服點，產(chǎn)生不應有的塑性變形。
過盈量的選擇，可參照環(huán)模行業(yè)經(jīng)過驗證的兩端鑲鋼箍所用數(shù)值適當縮減，作為雙層環(huán)模的過盈量。因為鋼箍的過盈配合面面積攀小，在有抱箍一側(cè)，配合面要承受環(huán)模工作時的偏載力矩，需要較大過盈量來保證。本發(fā)明的過盈
配合面積比鋼箍大得多，抱箍部分與外層環(huán)套2連成一個整體，有條件選取稍小的過盈量，以求降低熱脹組合時的加熱溫度。
具體實施時，還可結(jié)合過盈聯(lián)接的計算標準(GB5371-1985)等方法進行驗算來確定，并通過環(huán)模運行實踐，考察取值是否合適。經(jīng)過檢驗，以既能有效防止環(huán)模疲勞斷裂，又不發(fā)生內(nèi)外環(huán)模之間蠕動錯位為宜，這樣的結(jié)構尺與過盈量組合，可作為設定日后新環(huán)模參數(shù)的重要依據(jù)。
實施例一。
如圖1，本發(fā)明的生物質(zhì)顆粒制粒機用過盈聯(lián)接的雙層環(huán)模采用抱箍式的結(jié)構。即外層環(huán)套2的兩端處的徑向尺寸較外層環(huán)套2上設有外?？?的區(qū)域的徑向尺寸大。
內(nèi)層環(huán)模1與外層環(huán)套2間的圓柱配合面在軸線方向既覆蓋內(nèi)層環(huán)模1有內(nèi)模孔3的部分，同時覆蓋內(nèi)?？?以外的區(qū)域。實施例二。
如圖2，本發(fā)明的生物質(zhì)顆粒制粒機用過盈聯(lián)接的雙層環(huán)模采用抱箍式的另一種結(jié)構。內(nèi)層環(huán)模1與外層環(huán)套2分別具有兩段不同直徑的過盈聯(lián)接面，為階梯式。兩段圓柱接觸面間配合的過盈量為相同的過盈量或不同的過盈量。
內(nèi)層環(huán)模1與外層環(huán)套2間的圓柱配合面在軸線方向既覆蓋內(nèi)層環(huán)模1有內(nèi)?？?的部分，同時覆蓋內(nèi)?？?以外的區(qū)域。實施例三。
如圖3，本發(fā)明的生物質(zhì)顆粒制粒機用過盈聯(lián)接的雙層環(huán)模采用法蘭式的結(jié)構。即外層環(huán)套2的寬度較內(nèi)虔環(huán)模1的寬度小。
內(nèi)層環(huán)模1與外層環(huán)套2間的圓柱配合面在軸線方向僅覆蓋內(nèi)層環(huán)模1有內(nèi)?？?的部分，不覆蓋內(nèi)模孔3以外的區(qū)域。
實施例四。
如圖4，本發(fā)明的生物質(zhì)顆粒制粒機用過盈聯(lián)接的雙層環(huán)模采用法蘭式的另一種結(jié)構。即外層環(huán)套2的寬度較內(nèi)層環(huán)模1的寬度小。
內(nèi)層環(huán)模1與外層環(huán)套2間的圓柱配合面在軸線方向僅覆蓋內(nèi)層環(huán)模1有內(nèi)模孔3的部分，不覆蓋內(nèi)模孔3以外的區(qū)域。
同時，內(nèi)層環(huán)模1與外層環(huán)套2的徑向尺寸較大，保證在重負荷工況下的強度。
權利要求
1. 一種生物質(zhì)顆粒制粒機用過盈聯(lián)接的雙層環(huán)模，包括內(nèi)層環(huán)模(1)，其特征是還包括外層環(huán)套(2)，所述外層環(huán)套(2)為圓環(huán)套筒結(jié)構，外層環(huán)套(2)由非淬火的鋼材制成；外層環(huán)套(2)上設有與內(nèi)層環(huán)模(1)各內(nèi)?？?3)對應的外?？?4)，內(nèi)層環(huán)模(1)置于外層環(huán)套(2)內(nèi)，內(nèi)層環(huán)模(1)和外層環(huán)套(2)的接觸面之間過盈配合聯(lián)接。
2. 根據(jù)權利要求1所述的生物質(zhì)顆粒制粒機用過盈聯(lián)接的雙層環(huán)模，其特征 是所述內(nèi)層環(huán)模(l)的材質(zhì)為高硬度鋼或馬氏體型不銹鋼4Crl3，其洛氏硬度大 于或等于40HRC。
3. 根據(jù)權利要求1所述的生物質(zhì)顆粒制粒機用過盈聯(lián)接的雙層環(huán)模，其特征 是所述外層環(huán)套(2)的材質(zhì)為普通碳鋼或中碳鋼。
4. 根據(jù)權利要求1所述的生物質(zhì)顆粒制粒機用過盈聯(lián)接的雙層環(huán)模，其特征 是所述外層環(huán)套(2)為整體式結(jié)構或由若干圓環(huán)套筒組成的分體式結(jié)構。
5. 根據(jù)權利要求1所述的生物質(zhì)顆粒制粒機用過盈聯(lián)接的雙層環(huán)模，其特征 是所述外模孔(4)為與內(nèi)層環(huán)模(l)各內(nèi)?？?3) —一對應的通孔，其孔徑略 大于內(nèi)?？?3)的孔徑。
6. 根據(jù)權利要求1所述的生物質(zhì)顆粒制粒機用過盈聯(lián)接的雙層環(huán)模，其特征 是所述外?？?4)為對應多個內(nèi)?？?3)的通孔，外?？?4)為圓形孔、 長條孔、方形孔或不規(guī)則形狀的通孔。
7. 根據(jù)權利要求1所述的生物質(zhì)顆粒制粒機用過盈聯(lián)接的雙層環(huán)模，其特征 是所述外層環(huán)套(2)的寬度大于或等于內(nèi)層環(huán)模(l)上設有內(nèi)模孔(3)區(qū)域的寬度。
8. 根據(jù)權利要求1所述的生物質(zhì)顆粒制粒機用過盈聯(lián)接的雙層環(huán)模，其特征是所述內(nèi)層環(huán)模(1)與外層環(huán)套(2)間的接觸面為一段圓柱接觸面或兩段圓柱接觸面。
9. 根據(jù)權利要求8所述的生物質(zhì)顆粒制粒機用過盈聯(lián)接的雙層環(huán)模，其特征 是所述兩段圓柱接觸面間配合的過盈量為相同的過盈量或不同的過盈量。
全文摘要
一種生物質(zhì)顆粒制粒機用過盈聯(lián)接的雙層環(huán)模，包括內(nèi)層環(huán)模(1)，其特征是還包括外層環(huán)套(2)，所述外層環(huán)套(2)為圓環(huán)套筒結(jié)構，外層環(huán)套(2)由非淬火的鋼材制成；外層環(huán)套(2)上設有與內(nèi)層環(huán)模(1)各內(nèi)模孔(3)對應的外?？?4)，內(nèi)層環(huán)模(1)置于外層環(huán)套(2)內(nèi)，內(nèi)層環(huán)模(1)和外層環(huán)套(2)的接觸面之間過盈配合聯(lián)接。本發(fā)明能在壓木質(zhì)顆粒及其它重載荷運行條件下，大幅度增強環(huán)模的疲勞強度，避免因斷裂而提前報廢。
文檔編號B01J2/22GK101543749SQ20091002667
公開日2009年9月30日 申請日期2009年5月8日 優(yōu)先權日2009年5月8日
發(fā)明者耿振華, 耿福生 申請人:溧陽市華生機械廠