1.2.2环模
颗粒机制粒机理国内外研究现状
近20年来，颗粒饲料以其众多优点在我国得到了广泛的推广和应用，但在饲料生
产中，颗粒饲料质量问题仍很常见。究其原因，主要是国内厂家对颗粒饲料的制粒机理及其影响因素缺乏深入的研究。
国外针对环模颗粒机制粒机理的研究很多，也很全面，但是大部分研究成果都处于保密状态。目前，国内环模颗粒机机理研究很少，缺乏对制粒过程全面系统的研究。
主要的研究有：中国农业科学院饲料研究所的钟启新和齐广海从物料特性和粉状物料之间的作用力之间的关系分析了制粒机理，并结合试验，分析了影响制粒过程的物料特性因素和环模、压辊的结构参数。南京农业大学的李忠平教授对制粒过程中饲料发生的物理和化学变化进行了探讨，指出正确认识这些变化，对合理选择制粒参数，提高饲料产品质量，免除不必要的损失，增强产品在市场上竞争能力有重要的现实意义。现如今通常把制粒室内分布的物料层分为三个不同的区域：供料区、变形压紧区和挤压成形区。重庆通威饲料有限公司的田鹏飞发现供料区内物料层厚度发生变化时，变形压紧区和挤压成形区的长度也会发生变化，分析了供料区内物料层厚度存在一最佳值，能最大程度地提高环模颗粒机的生产效率。粉状物料特性，如泊松比、摩擦系数等，对环模颗粒机环模孔中的轴向挤压力和环模孔壁与物料的摩擦力大小的影响较大；而环模孔长径比也会对轴向挤压力和摩擦力的大小造成一定的影响，因此，针对不同特性的物料时，应该设计出不同长径比的环模。郑州大学的孟令启等对环模和压辊系统进行了设计，详尽阐述了设计方法、机理、过程及一般原则，从而使环模和压辊系统设计有
一定的规律可循。当压制不同物料时，需要对环模颗粒机的主要参数进行分析与设计，主要包括环模的转速、尺寸、环模孔的结构等。
1.2,3环模颗粒机性能国内外研究现状
环模颗粒机性能主要从制粒质量、生产效率、环模使用寿命和颗粒机能耗四个方面来评价。目前国内的环模颗粒机性能仍然存在制粒质量差，生产效率偏低、使用寿命很短以及能耗偏高等缺陷，这极大地限制了国内环模颗粒机技术的发展。相关的研究现状如下：
在制粒质量方面，研究表明，饲料颗粒的性能可随颗粒质量的改善而得到提高。影响颗粒质量的几个因素及比重分别为：配方40%、粉碎粒度20%、调质20%、环模工艺参数15%、冷却干燥5%。通过对干燥的与脱水的苜蓿草在相同的调制水分与温度下进行的颗粒质量对比试验，可以看出物料特性对饲料颗粒质量的影响。在实际生产过程中，压制成形的饲料颗粒会出现粉化率高的现象。研究表明，控制制粒过程中的粉化率的关键在于制粒前处理、环模颗粒机的工况以及制粒后处理。而环模的结构参数对环模颗粒机的制粒质量有直接的影响，加工配合饲料多选用圆柱形模孔的环模，但是如果饲料中的粗纤维含量高，环模的环模孔为外锥形孔，可以起到缓压的作用。环模的孔径与环模孔的长度之比称为长径比，长径比是一重要的结构参数，一般孔径大者开孔
率高，环模孔厚度小，颗粒硬度小，制粒质量差。增大环模孔的厚度，可以增加颗粒的硬度，但是制粒产量相应减小，研究表明，4.00mm的环模孔径。谷物类含量高的饲料深径比为9.5～12.5，热敏该饲料深径比为4.8～8.0。过世东教授在对大豆皮制粒的研究中，指出了长径比对颗粒饲料的硬度、粉化率的影响程度较水分和颗粒粒度要弱。提高饲料颗粒质量的方法有很多，可以通过优化环模颗粒机的工艺参数来提高制粒质量。
随着饲料工业的蓬勃发展，如何充分发挥颗粒机生产能力，确保其稳产、高产成了各企业提高经济效益的关键。因此，这方面的研究比较多。中国农业科学院畜牧研究所的付慧生通过改变粉状物料在调制器内的调质效果和颗粒机工艺参数，分析粉状饲料水分，模辊间隙及环模孔长径比对制粒生产效率、制粒能耗和饲料质量的影响。研究结果证明了在保证颗粒质量的前提下，可以通过调节水分添加量、模辊间隙和环模孔长径比等工艺参数，实现提高环模颗粒机的生产效率，降低制粒能耗的目的。
环模是环模颗粒机中一项成本昂贵的易损件。如何减少和改善环模与压辊的磨损，延长使用寿命，是降低饲料加工成本，增加经济效益的有效手段。研究环模失效的原因，改善环模的使用条件，对提高产品质量和产量，降低能耗（制粒能耗占整个车间总能耗的30%～35%），减少生产成本（环模损耗一项费用占整个生产车间的装修费25%～30%以上）等方面影响极大。在颗粒饲料生产过程中，常常会遇到环模颗粒机环模模孔堵塞的情况，如不及时正确地加以处理，不但会影响生产效率和制粒质量，还会降低环模的使用寿命，产生环模堵塞的原因与粉状物料特性、调质、环模与压辊的间隙等有关。环模使用寿命的长短首先取决于环模生产厂家的制造质量，但是有关正确操作的技术也是必不可少的。新环模使用和1日环模修复可以在一定程度上延长环模的使用寿命，增加企业效益。
国内的颗粒机与国外相比而言，还有相当的技术上的差距，其中环模能耗问题尤为突出，如何降低环模颗粒机能耗，降低生产成本已成为现如今研究的一个主要方向。谢正军等对制粒影响因素的研究中发现原料被粉碎得越细，表面积就越大，水热处理时，易吸水吸热，易压制成形。但过细的粒度会使物料的摩擦系数减小，影响攫取角，即会降低制粒产量，也会增加粉碎电耗；粒度过大，不利于水热调节，制粒质量差，还会增加模辊的磨损和颗粒机的能耗。Rolfe，L.A.则指出随环模转速的增高，挤压力会减小，但是比机械能会增加，颗粒温度会升高，环模颗粒机能耗也会增加。一般情况下，环模孔直径小的环模，应采用较高的线速度，而环模孔直径大的环模则应采用较低的线速度。环模的线速度会影响制粒的效率、能耗和颗粒的坚实度。在一定范围内，环模的线速度提高，产量增加、能耗提高，颗粒的硬度和粉化率指数上升。粉碎粒度越细，熟化时添加的蒸汽越多，造成能耗和电耗越大；反之，粒度越粗，能耗和电耗越小。
此外，谢正军展望了未来新型环模颗粒机，新型颗粒机环模和压辊采用高耐磨材料，使用寿命达到5000t以上，且环模和压辊的使用寿命应该相同，保证环模和压辊的磨损一致和颗粒质量的稳定。环模和压辊的直径、环模孔结构参数可调，以适应不同配方和物料的需求。模辊间隙应该可自动调节，以保证最佳制粒效果。
1.3研究内容及方法
1.3.1研究内容
1.3 .1.1环模颗粒机高效制粒机理的研究
制粒技术起源于国外，国外畜牧业较发达的国家对制粒机理的研究较为全面和深刻。而国内制粒设备大都是购买国外相关产品进行变型设计的产物，缺乏自主创新。国外大部分的研究成果处于保密状态，国内研究院所和企业在对制粒过程的研究中，很多部分还处于探索阶段，缺乏全面系统的研究。本文有必要针对环模颗粒机的制粒过程与机理进行研究，分析制粒过程中的影响因素，为提升环模颗粒机整体性能奠定理论基础。
1.3.1.2环模颗粒机环模和压辊结构参数的优化
环模颗粒机中，环模和压辊是最重要的工作部件和磨损部件，其性能和质量好坏将直接影响颗粒机的生产效率和产品质量。环模的结构参数对制粒过程的影响很大，一个性能良好的环模设计时应考虑到环模的选材、直径、压缩比、模孔形状、开孔率、环模厚度、有效长度、模孔的排布方式等因素。通过优化环模和压辊的结构参数，对提升环模颗粒机的整体性能具有重要的作用。
1.3 .1.3环模颗粒机能耗分析研究
环模颗粒机能耗问题一直被很多科研院所和生产厂家所忽视，制粒能耗在制粒成本中占有一定的比重，能耗过高制约了企业的生产效益。因此，有必要通过理论分析与工艺试验来研究环模颗粒机能耗影响因素，为实现节能降耗提供依据。
1.3.2研究方法
1、在参考国内外相关文献基础上进行深入理论分析。通过查阅国内外相关参考文献，总结环模颗粒机机理方面的研究成果，找出制粒过程中被忽视的，但是对制粒过程有较大影响的因素，深入分析环模制粒机理。
2、应用先进的数值模拟技术与优化技术进行分析与优化。应用ANSYS进行结构分析；应用LINGO进行环模与压辊的优化；应用Labview对振动加速度进行分析。
3、开展必要的工艺试验。通过试验研究，验证理论研究成果，使研究成果具有一定的应用价值。
