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关于饲料粉碎机提高锤片的耐磨性和粉碎机的工作效率的研究

发布时间:2021-02-04  阅读:2011次   字号:  
 引言

随着内蒙古地区畜牧业的发展 ,需要大量的玉米及农作物秸秆作为禽畜等动物的饲料 ,因此饲草料加工的粉碎机械得到广泛应用 。粉碎机对物料的粉碎作用是通过旋转的几毫米厚的矩形断面锤片不停地锤击物料实现的 。锤片在工作的过程中与纤维坚韧的物料产生强烈的摩擦 ,工作一段时间后头部因磨损而变成圆形 ,影响粉碎过程中的粉碎效果 ,增加粉碎的次数和电力消耗 。锤片作为粉碎机的关键部件 ,直接影响饲草料加工质量和生产率 。因此 ,有效提高锤片的耐磨性和粉碎机的工作效率是农业机械研究领域一直关注的问题 。 

1、锤片的磨损形式

饲养奶牛的主要饲料玉米常用粉碎机进行加工 。在粉碎机的工作过程中 ,锤片的高速冲击使物料与锤片的棱角、筛片和齿板发生剧烈搓擦 ,进而形成对物料的粉碎 。当转子高速旋转时 ,锤片在物料中搅动 ,好象若干把切刀将物料击碎 ,而棱角的打击应力大于锤面 。试验证明 ,薄锤片有利于物料粉碎过程的进行 。锤片过厚 ,则效率不高;锤片过薄 ,则刚度差且易磨损 。在我国 ,一般采用3 ~5 mm的矩形锤片 。同样 ,当锤片工作很短一段时间后 ,刃部开始磨损变钝 ,侧刃被磨圆 ,形成切向圆角的同时 ,锤面中间部分突起 ,形成断面圆角 ,如图l(b)所示 。棱角被磨圆后 ,不但棱角的击碎效果减弱 ,而且由于锤面变成圆弧形后 ,产生偏心冲击 ,使物料接触锤面时的正面“锤击”逐渐演变为切向“滑擦” ,剪切作用减弱 ,增加了物料粉碎的次数 ,加工效率明显降低 。 

2、现有锤片的材料及热处理工艺

2.1碳素结构钢 采用普通碳素结构钢(Q235等)制造 ,锤片在工作过程中磨损消耗量较大 。存在主要技术问题:锤片材料采用普通低碳钢 ,一般不进行强化处理 ,导致作业过程中刃部很快磨损 。粉碎效果明显降低 。 

2.2 65Mn钢 使用65Mn钢淬火处理 ,锤片整体耐磨性优于普通低碳钢 ,但仍存在以下主要技术问题:一是锤片整体的耐磨性虽然增加了 ,但棱角一旦磨损后侧刃仍然不复存在 ,加工效果和效率随之降低 ,设备功率负荷加大;二是锤片为65Mn钢淬火处理 ,而锤片轴为45钢调质处理 ,由于锤片硬度远远高于轴的硬度 ,工作过程中易造成轴部严重磨损而报废 。 

2.3易磨损部位喷焊或堆焊 在基体材料为65Mn或45钢锤片的磨损部位喷焊材料Ni基自熔性合金粉末 ,或高频堆焊Cr - Mo合金粉末等 ,经局部表面喷焊或堆焊强化锤片的耐磨寿命明显高于原65Mn钢锤片 。 

2.4锤片渗化处理 对基体材料为65Mn的锤片进行固体渗硼、硼氮共渗或硼铬稀土共渗处理 ,从而提高锤片的整体耐磨性 。 

2.5铸造 采用铸造的方法把耐磨白口铸铁与钢丝复合制造高耐磨的锤片材料 。因此 ,根据锤片实际工作形式及磨损状况的分析可知 ,提高粉碎机的加工效率和饲草加工质量最重要的措施之一就是要设法提高锤片的锋利程度 。提高锤片的锋利度的措施是:通过对锤片进行表面固体渗碳、淬火和回火处理 ,使锤片中两侧面(刃面)与锤面间部分存在明显的硬度差 。锤片高硬度的刃面磨损量小于侧刃中间部分(锤面)的磨损量(如图l(c)所示) ,使锤片在整个工作过程中一直处于自磨刃状态 。 

3、材料与方法

3.1自磨刃强化处理 以粉碎机锤片为试验对象 ,以体现自磨刃效果为主要目的 ,并考虑降低试验成本 ,选取市场上锤片制作常用材料Q235钢(成分如表l所示)作为试验锤片的材料 。对Q235钢粉碎机锤片工作面的两侧面(刃面)进行局部固体渗碳 ,对其他部位采用刷镀铜的办法防止渗碳 ,如图2所示 。渗碳剂选用洛阳龙门渗碳剂厂生产的含碳量为85%(碳酸钠10%、碳酸钡5%)的固体渗碳剂 。渗碳温度选择在92 ,渗碳时间为3h 。渗碳后采用一次淬火法 ,淬火温度780 。淬火后立即进行回火处理 ,回火温度160 ,回火时间th 。淬火后表面深层至心部的硬度变化曲线如图3所示 。  

锤片经过渗碳、淬火、低温回火处理后 ,两侧面如图2中A面组织为高碳回火马氏体组织 ,两侧刃之间(图2中B面)组织为低碳马氏体组织 。 

3.2磨损试验 取不经过热处理的Q235锤片试样和经过固体渗碳、淬火和回火热处理后的自磨刃锤片试样 ,同时安装在粉碎机上进行粉碎磨损试验 ,测定并对比两种锤片在相同的磨损条件下的磨损情况 。 

3.3磨损试验结果 试验结果如表2所示 。 
4、结论 

1)经过热处理的自磨刃锤片的硬度符合锤片的使用要求 。 

2)通过磨损试验说明 ,切向圆角的形成是不可避免的 ,同时验证了锤片高硬度的刃面磨损量小于侧刃中间部分的磨损量 ,较长时间避免了断面圆角的形成 ,使锤片粉碎玉米时的正面锤击面增大 ,较大程度地避免了偏心冲击 ,减少了粉碎物料的次数 ,加工效率明显提高 。但是对于自磨刃锤片最佳的硬度分布和最佳的渗层是多少本次试验没有考察 ,有待今后的试验进一步探寻 。

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