1、环模颗粒机制粒工况与环模失效的分析
1.1环模颗粒机制粒工况分析
草粉从料斗进入喂料绞龙，通过无级调速电机获得合适的物料流量，进入调质器后通过搅拌使草粉与蒸汽充分混合，调质后温度为80～90'C的草粉物料，被均匀送入两个压辊与环模组成的压制区．工作时环模由电动机通道三角皮带带动转子回转，安装于环模内的压辊借助模辊间物料及其间的摩擦力也同方向旋转，通过环模和压辊两个相对旋转件将草粉料钳入压紧区，由于模辊之间空间骤小，草粉料受到挤压，物料产生不可逆的变形，密度由松散状态的0.4～0.7 g/cm3增加到0.9～1.0g/cm3，压缩后的草粉被加快向前移动，进入空间更为狭小的模辊间隙处，草粉进一步靠紧，镶嵌，相互接触面积增大，产生较好的联结，并被压入模孔，当压辊对物料的挤压力大于模孔内料柱与孔壁的摩擦阻力时，即挤压力达到出模压力6 kN，密度己达到1. 2～1.4 g/cm3的草粉料就形成条柱状颗粒饲料从模孔中被连续挤出来，再由装在环模外的固定切刀把成形颗粒料切成一定长度的圆柱状颗粒．
制粒过程中草粉料能否被挤压通过环模，取决于模孔中产生的挤出力和摩擦力的大小．这同草粉与环模壁之间的摩擦系数、草粉粒度、草粉料温度有关，因此，要模拟环模的制粒工况，磨料磨损试验机的有关实验参数如温度、转速、负荷及磨料粒度等应能在一定范围内调节．
1.2环模失效分析
草粉料和环模的摩擦使环模工作一段时间后模孔内壁出现轴向均匀磨损，孔径增大，所生产的颗粒饲料直径超过规定值而导致产品质量不合格；环模内壁磨损使各出料小孔间的壁厚不断减薄，因而结构强度下降，在最危险的截面上出现裂纹并不断扩大延伸；同时环模内壁磨损后，内表面凹凸不平严重，使饲料流动受阻，出料量下降，即环模失效．
2、三体磨料磨损试验机设计
2.1结构设计和工作原理
根据环模制粒的工况特点，三体磨料磨损试验杌主要由动力、装夹、加载、测试和控制系统构成.三体即磨料、试件、钢轮．草粉料由设有滑板式供料量调节装置的料斗上部加入，伸入料斗下部的钢轮由变频器控制获得不同的稳定速度，草粉料沿钢轮轮缘上的凹槽与试件之间的缝隙滑过，矩形块状试件装在与杠杆加载系统相连的试件夹内，杠杆加载系统可以通过施加不同的配重获得不同的负荷，即改变砝码质量，调节物料与试件之间的接触压力．
试验机通过加热钢轮轮缘和试件来加热草粉物料，以模拟环模中调质后的草粉温度状态．为此设计了加热和温度控制系统，使试样的温度在进行磨料磨损试验时保持稳定．如图3电路原理图所示，控制系统由热电阻、数字显示温度控制器、继电器和可变电阻器组成．当接通电源后，插入试件夹孔中的管式电阻加热器加热试件，试样温度逐渐升高，安装在试件夹上的热电阻将测得的温度传送给温度控制器，当温度升到设定值时，继电器动作，管式电阻加热器断电，升温速度和热惯性的抑制由温度控制器和可变电阻器自动配合调节，控制精度为±2℃．钢轮的轮缘温度也可通过调节热风机控制在±10℃范围内．
2.2控制部分硬件系统设计
控制系统的功能主要是调节试验机的起、停状态及电机转速，数据采集，以及监测分析测试参数的状态．它主要由计算机、控制电路板和控制软件组成．
试验机硬件系统总体结构如图4所示．由传感器测得的电信号经过转换、放大后通过A/D转换器输入计算机采集处理，计算机再通过转换器的端口实时控制试验机和变频器．
2.3控制部分软件系统设计
软件控制系统如图5所示，采用了模块化的结构设计方法，程序有以下几个主要部分组成：主程序、采样数值处理子程序、参数设定与查询子程序、控制输出子程序、数据存贮子程序以及键盘中断、定时采集中断等子程序．系统实现的主要功能是设备检查、异常警告；输入参数校验、错误提示；变频器监测与控制；通道的数据采集与保存；数据处理．相关的磨损参数以数据和曲线的形式动态地显示在屏幕上，以便实时观察参量的变化情况．
3、讨论与结论
摩擦学的进一步发展对磨料磨损试验机的测试范围和形式提出了更高的要求，设计的三体磨料磨损试验机能较全面地模拟环模制粒的工况，满足了植物材料对金属材料磨损机理研究的需要，与以往的各种摩擦试验机相比，具有以下特点：
1)可满足一定温度、速度、负荷等条件下的测试要求，改变摩擦副、磨粒性质，设定温度、载荷、相对滑动速度等参量均非常方便．
2)具有加热和温度控制系统，磨料磨损试验时可保持试样温度稳定，关掉温控开关还可进行磨粒常温试验。
3)试样装夹便利、可靠，无松缓、卡死现象，试验过程中试样与钢轮之间间隙调整方便，加载系统稳定持续。
4)通过计算机可以控制试验机和变频器，相关的试验数据可动态地显示在屏幕上，以便实时观察参量的变化情况。
5)试验机结构紧凑，调控运行便捷，装置运行稳定，可实现加速磨损试验。
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