环模实际失效形式主要为磨损和疲劳断裂，其中叉以磨损为主要形式。磨损失效形式更加严重影响环模的使用寿命。实践证明，环模与压辊的磨损_沿轴线方向呈不规则分布（如图1所示），由外向里为喂料方向，朝外的一端最严重，里面次之，而中间最小，基本呈不规则粗糙曲线，形状有如腰鼓，最大凹陷处有时大于或等于3 mm。这种不规则磨损会带来如下主要后果：①新压辊与旧环模配对使用时，由于环模不规则磨损，磨损较大的两端，因间隙变大，挤压变小，易出现出粒不畅，出粒速度相对中间降低，甚至堵模，这样会加剧磨损，降低产量。②由于环模不规则磨损，当新压辊配旧压模使用时，压辊的使用寿命更短，且难以修整，故生产成本大大提高。
环模的不均匀磨损，笔者认为是饲料的不均匀分布引起的。物料在沿环模轴向由外向里进入压制腔时，因物料与机体的摩擦以及物料本身相互摩擦，其所具有的动能是逐渐衰减的，加上离心力的作用，这样物料贴附在环模内壁时，可能并非沿轴向均匀分布。另外，清除粘积在传动盘内表面上的少量料粉，重新进入压制腔，但方向与上述相反。饲料分布是以图2所示AD线的形式分布（为了说明方便，以直线表示），环模与压辊的挤压力和摩擦力也是呈现出两端大而中间小，其中靠外的一端最大。
为进一步深入探讨环模磨损不均匀的原因+分析饲料的不均匀分布下环模的力学行为，并提供理论上的定性分析，本文用UnigraphicsNX及Ansys完成对环模的建模及有限元静力分析，讨论环模在均匀载荷与非均匀载荷时的应力与应力强度分布情况，提出合理的方案以解决环模的不均匀磨损。
1、环模有限元模型
1.1环模实体模型的建立
在Ansya作有限元分析过程中，建立几何环模是必不可少的一个过程，就其建模功能来说，不如UC强大，但是Ansys有强大的接口能力和对实体的力学分析功能。本文采取UC建立实体三维模型，通过中间软件ICES作为中间数据转换的平台，利用Ansys的高级接口技术，实现几何模型的建立，完成数据的转换。
环模的主要结构参数：环模内径350mm，环模外径430 mm，厚度20 mm。利用UrW;raphics直接建模技术，建立环模的三维模型（见图3）。
2.2网格划分
在Ansys软件中可选择的三维单元主要有Solid45、Sol-id95、Solidl85。我们选择Solid45作为环模的分析单元，分析过程中定义材料属性。环模的材料较为广泛，如：45钢、合金钢、不锈钢、硼贝氏体球铁等。对MUZL350 -2型进行分析，其材料型号17CrNiMo，心部淬火后硬度一般为HRC25~ 48,表面淬火后硬度达HRC60以上，弹性模量E=2.le+ll，泊松比μ= 0.25。由于尺寸较大，采取自由化分网格模式，划分等级1级（见图4）。
2.3力学模型的建立
单元模型为Solid45立方体，共8个节点。单元材料为线弹性，并且各向同性。根据广义虎克定律：
3、结果与分析
3.1载荷图
对于表面压力采取均匀与非均匀两种工况的力学模型，并通过后处理模块POSTI处理数据，作出均匀裁荷与非均匀载荷的应力与应变分析图。图5、6中横坐标为环模受压区域轴向长度，纵坐标为应力值。
3.2.1载荷沿轴向均匀分布
由图5可知，在曲线1中，施加的载荷步为一步，施加均匀压力值为10 MPao应力强度值反应了应力的集中情况，图5应力强度曲线在36 mm处，应力强度达到最大峰值43 325 Pa，此处是环模的危险点，变形最大。而最小处在68 mm处，应力强度达到最小峰值20 655 Pa。在轴向均匀载荷作用下，一般不可能出现环模两端磨损较大的现象。曲线2反映了摩擦面内的受力情况，应力值基本在2 537.3 Pa左右，说明在环模的挤压区沿压辊轴线方向的任意一点，所受的摩擦力基本为均匀值。综合两曲线的分析，轴向均匀载茼不会是引起环模磨损轴向不均匀的因素。
3.2.2载荷沿轴向不均匀分布
在轴向非均匀载荷图6中，施加的载荷步为3步，施加的荷载沿轴向分别为10 000、8 000、IO OOO Pa;施加路径长90mm]，时间历程1s。在应力强度曲线1中出现两个峰值，在22mm处出现第1个峰值8974.2 Pa．在约68 mm处出现第2个峰值11063 Pa;在曲线2中，基本在同样的位置出现两个峰值16640 Pa、22 000 Pa；应力强度与摩擦剪应力都在环模两端处达到一峰值，同时在54 mm处的环模中部摩擦剪应力达到最低峰值，表明环模的应力集中在环模两端处，而且环模所受摩擦剪应力也同样在两端处较大+在中部环模所受摩擦剪应力最小，曲线与环模内壁磨损形状吻合。因此，轴向不均匀载荷引起的应力情况符合环模的实际磨损现象。
从以上分析，我们可以排除均匀载荷会形成环模两端磨损严重、中间磨损少的可能性；同时证明了环模内壁饲料分布沿轴向不均匀、受力不均匀这一假设的合理性，仅在轴向非均匀载荷图中，其曲线符合实际环模的磨损外形。
料层的分布情况直接影响环模的使用寿命，所以解决环模的不均匀磨损问题，核心是使料层均匀分布在环模的内壁上，使环模受均匀的载荷作用。通过分析，可以说明选用更加昂贵的环模材料，仅从环模的优化角度出发，或者从饲料的配方、颗粒度等方面不能解决环模的不均匀磨损问题。因此，环模的不均匀磨损只能通过饲料的均匀分布得以解决，而进一步优化环模制粒机的结构是解决问题的根本途径。
4、结论
通过对环模实际工作中出现的磨损这一现象，提出影响环模寿命的新观点，利用Ansys，对其进行了有限元的静力学分析，得出以下结论。
(1)环模内部饲料沿轴向分布不均匀，受力不均匀这一假设是合理的。
(2)通过对环模的有限元分析，排除了均匀载荷能形成环模磨损两端严重、中间少这一现象的可能性。
(3)饲料沿轴向的不均匀分布，是引起环模的不均匀载荷而导致环模磨损不均匀，并严重影响其使用寿命的重要因素。
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