Что делает кольцевую матрицу критически важной для производительности гранулятора для скота?

Что такое кольцевая матрица на заводе по производству гранул для скота и птицы?

Кольцевая матрица является основным компонентом гранулятора с кольцевой матрицей, машины, широко используемой в производстве кормов для скота и птицы для сжатия и экструдирования кондиционированного кормового сусла в однородные цилиндрические гранулы. Кольцевая матрица представляет собой толстостенную полую цилиндрическую оболочку с сотнями или тысячами точно просверленных отверстий, называемых отверстиями или каналами матрицы, расположенных по ее окружности. Когда матрица вращается, прижимные ролики внутри матрицы прижимают подаваемый материал к внутренней поверхности, проталкивая его через отверстия матрицы, где он экструдируется в виде непрерывных прядей и разрезается по длине внешними ножами. Полученные гранулы имеют определенный диаметр, плотность и твердость, что напрямую влияет на потребление корма, его усвояемость и эффективность транспортировки.

Термин «матрица с анкерным кольцом» относится конкретно к кольцевым матрицам, в которых используется система крепления якоря или зажимного кольца для фиксации матрицы на держателе матрицы или приводной ступице гранулятора. В этом методе монтажа используется прецизионно обработанное анкерное кольцо, которое надежно фиксирует матрицу на приводном фланце, равномерно передавая крутящий момент по поверхности матрицы, не полагаясь исключительно на трение или зажим болта. Конструкция анкерного кольца обеспечивает концентричность между матрицей и прижимными роликами, что имеет решающее значение для равномерного давления зажима по ширине матрицы и для достижения стабильного качества гранул на протяжении всего производственного цикла. Несоосность матрицы и роликов приводит к неравномерному износу, снижению производительности и нестабильной твердости гранул, и все это влияет на коэффициенты конверсии корма в животноводстве и птицеводстве.

Как кольцевая матрица влияет на качество гранул и почему ее конструкция имеет значение?

Геометрия отверстия матрицы является единственным наиболее влиятельным параметром конструкции, определяющим качество окатышей, производительность мельницы и энергопотребление. Каждое отверстие матрицы состоит из входной зенковки или фаски, которая направляет подаваемый материал в канал, рабочей длины или эффективной длины, на которой происходит сжатие, а в некоторых конструкциях разгрузочного отверстия на выходе, которое уменьшает трение на экструдированной грануле. Отношение эффективной длины отверстия к диаметру отверстия, известное как отношение длины к диаметру или соотношение L/D, контролирует степень сжатия и напрямую определяет твердость и долговечность гранул.

Для кормов для скота и птицы оптимальное соотношение L/D варьируется в зависимости от вида, возрастной группы и состава ингредиентов. Стартовые рационы для бройлеров, которые требуют относительно мягких гранул для молодых птиц с ограниченной силой клюва, обычно производятся с использованием матриц с более низким соотношением L/D, примерно от 8:1 до 10:1. В рационах для несушек и молодняка, требующих более твердых и прочных гранул для транспортировки на большие расстояния и хранения в больших количествах, используются матрицы с соотношением L/D от 12:1 до 16:1. В гранулах для жвачных животных для крупного рогатого скота и овец, которые переносят более высокую плотность и должны выдерживать механическое обращение в системах полного смешанного рациона (TMR), можно использовать еще более высокие соотношения. Использование матриц с соотношением L/D, не соответствующим формуле корма, приводит либо к крошащимся, пыльным гранулам, которые снижают потребление животными, либо к чрезмерно твердым гранулам, которые потребляют слишком много энергии и снижают производительность мельницы.

Какие материалы используются для изготовления штампов для анкерных колец?

Материал, из которого изготовлена ​​кольцевая матрица, определяет ее срок службы, устойчивость к коррозии от пара и влаги во время кондиционирования сырья, а также способность сохранять точность размеров отверстий в течение тысяч часов работы. Среда производства кормов является высокоабразивной из-за содержания минеральных веществ — особенно кальция, фосфора и соли — в кормах для скота и птицы, а сочетание абразивного воздействия, влаги и циклических механических напряжений предъявляет значительные требования к свойствам материала штампов.

Легированная сталь умирает

Большинство кольцевых матриц для производства кормов для скота и птицы изготавливаются из легированных сталей, чаще всего из хромомолибденовых (Cr-Mo) или хромванадиевых (Cr-V) марок, которые подвергаются сквозной закалке или цементации после сверления отверстий для достижения значений поверхностной твердости в диапазоне от 55 до 62 HRC. Штампы сквозной закалки обеспечивают равномерную твердость по всей стенке штампа и предпочтительны для высокоабразивных составов, содержащих большое количество минеральных включений или грубых волокнистых ингредиентов. Закаленные матрицы имеют твердый внешний слой с более прочным сердечником, что обеспечивает лучшую ударопрочность для рецептур, включающих твердые цельнозерновые или гранулированные добавки, которые создают внезапные скачки давления в отверстиях матрицы.

Штампы из нержавеющей стали

Кольцевые матрицы из нержавеющей стали , обычно изготавливаемые из дисперсионно-твердеющей нержавеющей стали 316 или 17-4PH, предназначены для производства медицинских кормов, кормов для аквакультуры с высоким содержанием влаги, а также для операций, где перекрестное загрязнение между линиями продукции должно быть сведено к минимуму за счет улучшенной очистки. Матрицы из нержавеющей стали противостоят точечной коррозии из-за хлоридсодержащих ингредиентов и со временем сохраняют чистоту поверхности отверстий, уменьшая склонность липких или жирных кормов прилипать к отверстиям матрицы и вызывать засорение. Компромиссом является более высокая первоначальная стоимость и незначительно более низкая твердость по сравнению с эквивалентами из легированной стали.

Варианты обработки поверхности

Кольцевые штампы подвергаются нескольким видам обработки поверхности, чтобы продлить срок их службы в конкретных областях применения. Хромирование поверхности отверстия матрицы и внутренней части отверстия повышает коррозионную стойкость и снижает коэффициент трения, что снижает требования к мощности привода и уменьшает накопление тепла в матрице во время работы. Покрытие из нитрида титана (TiN), нанесенное методом физического осаждения из паровой фазы (PVD), образует тонкий, чрезвычайно твердый керамический слой на поверхности матрицы, что значительно продлевает срок службы высокоабразивного сырья, богатого минералами. Обработка азотированием обеспечивает диффузию азота в поверхность стали, создавая составной слой и диффузионную зону, которые улучшают как твердость, так и коррозионную стойкость без искажения размеров.

Ключевые характеристики, которые следует учитывать при выборе кольцевой матрицы

При поиске сменной или новой кольцевой матрици для гранулятора для скота и птицы некоторые размеры и характеристики производительности должны точно соответствовать как модели мельницы, так и предполагаемой формуле корма. В следующей таблице приведены критические параметры и их значение:

При заказе сменной матрицы необходимо подтвердить производителя мельницы, номер модели мельницы и номер детали оригинальной матрицы, если таковая имеется. Различные производители грануляторов, в том числе CPM, Bühler, Andritz, Muyang и другие, используют запатентованные системы крепления анкерных колец с определенными допусками, а матрица, изготовленная по неправильному размерному стандарту, не будет правильно устанавливаться на приводной ступице мельницы, независимо от того, насколько точно соответствует расположение отверстий.

Как согласовать характеристики кольцевых матриц с различными видами домашнего скота и птицы?

Спецификации кормовых гранул значительно различаются в зависимости от вида скота и птицы, а также на разных этапах производства в пределах одного вида. Кольцевая матрица должна быть выбрана для производства гранул, отвечающих требованиям физического качества каждой конкретной категории кормов. При выборе матриц для основных видов применения в животноводстве и птицеводстве следует учитывать следующие соображения:

• Бройлеры и птица-несушка: В стартовых кормах для бройлеров (0–10 дней) обычно используются отверстия диаметром от 2,0 до 2,5 мм с низким соотношением L/D для получения мягких, легко потребляемых крошек. В рационах для выращивания и откорма используются матрицы диаметром от 3,0 до 4,0 мм. Корма для несушек часто гранулируются размером от 3,5 до 4,5 мм с более высоким соотношением L/D для улучшения индекса долговечности гранул (PDI), при этом целевые значения PDI превышают 85%, чтобы минимизировать штрафы в автоматических системах кормления.
• Производство свиней: Стартовый корм для поросят требует гранул небольшого диаметра (от 2,5 до 3,0 мм) и умеренной твердости. Рационы для свиней на доращивании и откорме обычно представляют собой гранулы размером от 4,0 до 6,0 мм. Высокоэнергетические рационы свиней с повышенным содержанием жира требуют матриц с хорошо отполированными поверхностями отверстий и соответствующими углами фаски, чтобы предотвратить засорение, вызванное жиром, во время запуска.
• Корм для жвачных: Корма для крупного рогатого скота и овец обычно производятся в виде гранул размером от 6,0 до 10,0 мм или в виде орехов от 8,0 до 12,0 мм, что требует матриц с отверстиями большого диаметра и прочными стенками. Формулы для жвачных животных с высоким содержанием клетчатки, содержащие грубые корма, солому или свекловичный жом, обладают высокой абразивностью и имеют преимущества благодаря матрицам из легированной стали насквозь закаленной стали с обработкой поверхности для продления срока службы.
• Корма для кроликов и мелких животных: Гранулы для кроликов обычно имеют диаметр от 3,5 до 5,0 мм с относительно высоким соотношением L/D, что позволяет производить твердые, медленно растворяющиеся гранулы, которые соответствуют избирательному поведению кроликов при кормлении и сокращают количество отходов в кормушках стеллажного типа.

Как следует устанавливать и обслуживать кольцевые матрицы, чтобы максимально продлить срок их службы?

Правильная установка и систематическое обслуживание штампа анкерного кольца так же важны, как первоначальные характеристики штампа и качество материала. Срок службы даже штампа премиум-класса сокращается, если он установлен неправильно или эксплуатируется без надлежащих протоколов технического обслуживания.

Процедура установки плашек для анкерных колец

Перед установкой новой или отремонтированной кольцевой матрицы тщательно очистите сопрягаемые поверхности держателя матрицы и анкерного кольца, чтобы удалить остатки подаваемого материала, ржавчину или мусор, которые могут помешать точной посадке. Осмотрите анкерное кольцо и контактные поверхности ведущей ступицы на наличие заусенцев или выступов металла, которые могут вызвать неравномерное давление зажима. Нанесите тонкий слой противозадирного состава на контактные поверхности анкерного кольца, чтобы предотвратить истирание и облегчить снятие в будущем. Установите матрицу на приводную ступицу, убедившись, что приводные шпонки или выступы полностью вошли в соответствующие пазы. Затягивайте болты анкерного кольца равномерно крест-накрест до значения крутящего момента, указанного производителем — неравномерная затяжка приводит к биению матрицы, что ускоряет износ роликов и матрицы. После установки перед началом производства проверьте настройки зазора между матрицей и роликом с помощью щупа, установленного производителем стана.

Обкатка новых штампов

Новые кольцевые штампы всегда должны быть обкатаны перед использованием в серийном производстве. Стандартная процедура приработки включает заполнение отверстий матриц смесью масла и мелкого песка или специальной приправы для матриц и работу мельницы с пониженной производительностью в течение 20–30 минут. Этот процесс полирует стенки отверстий, удаляет следы обработки и создает тонкий смазочный слой в отверстиях, что значительно снижает риск засорения в первые часы производства. Пропуск процедуры приработки новой матрицы часто приводит к закупорке отверстий, проскальзыванию роликов и перегрузке двигателя во время первоначального запуска, особенно при использовании кормов с низким содержанием влаги или высоким содержанием клетчатки.

Регулярное техническое обслуживание

• Заполняйте отверстия матрицы смесью масла и опилок в конце каждого производственного цикла, чтобы предотвратить коррозию, вызванную влагой, и затвердевание отверстий в периоды простоя, особенно во влажном климате.
• Осматривайте внутреннюю поверхность отверстия матрицы при каждом снятии матрицы на наличие следов от роликов, которые указывают на неправильную настройку зазора между роликами и матрицей или на износ роликового подшипника, который необходимо устранить перед повторной установкой матрицы.
• Отслеживайте тенденции длины и твердости гранул во время производства. Постепенное увеличение твердости гранул без изменения формулы обычно указывает на то, что отверстия матрицы изнашиваются, а эффективное соотношение L/D увеличивается, сигнализируя о том, что срок службы матрицы приближается к концу.
• Записывайте часы обслуживания штампов и объем производства для каждой штампа, чтобы создать историю производительности, которая поможет принимать обоснованные решения о сроках замены штампов и оценке поставщиков.
• Когда матрица подходит к концу своего срока службы при производстве полной толщины, оцените, может ли перешлифовка внутренней поверхности отверстия для восстановления профиля контакта ролика продлить ее использование для подачи с более низкими техническими характеристиками перед окончательным выводом из эксплуатации.

Каковы наиболее распространенные неисправности кольцевых матриц и как их можно предотвратить?

Понимание режимов отказов кольцевых матриц при обслуживании заводов по производству гранул для скота и птицы позволяет операторам комбикормовых заводов и инженерам по техническому обслуживанию принимать превентивные меры до того, как возникнут сбои, и точно диагностировать первопричину сбоев, когда они все же случаются. К наиболее частым видам отказов и их основным причинам относятся следующие:

• Засорение отверстия матрицы: Вызвано недостаточной обработкой паром, неправильной приработкой матрицы, рецептурами с высоким содержанием жира без надлежащего смешивания или остановкой без процедуры заполнения отверстий. Это можно предотвратить за счет правильного управления температурой кондиционирования и регулярного технического обслуживания в конце пробега.
• Неравномерный износ отверстий: Обычно возникает из-за неправильной настройки зазора между роликами, изношенных роликовых подшипников, вызывающих биение роликов, или из-за несоосности матрицы из-за неправильной установки анкерного кольца. Результатом является изменение твердости гранул по ширине матрицы и ускоренный локальный износ.
• Растрескивание или перелом штампа: Обычно возникает из-за попадания постороннего металла в зону матрицы, сильной перегрузки из-за влажной или неправильно кондиционированной подачи или усталости от работы с неправильными настройками роликов в течение длительного периода. Обнаружение металла перед гранулятором является важной защитой от повреждения посторонними металлами.
• Коррозионная питтинговая коррозия поверхностей отверстий: Происходит, когда штампы хранятся или оставляются бездействующими с влажным кормом в отверстиях. Поверхности с ямками увеличивают трение, ухудшают качество поверхности гранул и ускоряют дальнейшую коррозию. Предотвращается постоянным использованием составов для остановки на масляной основе и сухими условиями хранения запасных штампов.

Создание формальной системы управления матрицами, которая отслеживает дату установки каждой матрицы, совокупный производственный тоннаж, историю технического обслуживания и причину вывода из эксплуатации, обеспечивает основу данных, необходимую для оптимизации выбора матриц, улучшения отношений с поставщиками и постепенного снижения затрат на тонну производства гранул на протяжении всего процесса производства кормов.