Figure 5  Forces exerted on the material

    明确了压辊的受力情况，就可以分析物料受力，物料受力情况如图5 所示，在磨辊挤
压物料的任意一点 B

   

，物料受压辊对其施加的力 与 ,

   

分别为 和 的反作用力。在与平模接

触的平面，物料受到水平方向上的摩擦力 S 和铅直方向上的支撑力 T。则物料受力的平衡
方程为：
滑移滚动区任一截面：
            ④
             ⑤

纯滚动线所在截面：
      ⑥
      ⑦

滑转滚动区任一截面：
    ⑧
     ⑨
    从上述的压辊运动情况和物料受力情况我们可以作出以下分析：
    （1）从上面三组平衡式的对比可以看出，产生滑转滚动和滑移滚动的时，与纯滚动
相比，相当于在竖直方向和水平方向对作用力进行了重新分配。从式④可以看出，在滑移
滚动区，物料在水平方向上受力增加，因此水平方向的挤压作用增强。从式⑨可以看出,
在滑转滚动区，物料在竖直方向上受力增加，竖直方向的挤压作用增强。两种滑动作用的
效果并不是消极的。
    （2）由运动分析知，在滑转滚动区，压辊产生超前性滑动，因此对平模径向上单位
长度的物料而言，在压辊上的挤压行程增加，这相当于在竖直方向增长了物料的预压缩
行程。在滑移滚动区，压辊产生滞后性滑动，对于平模径向上单位长度的物料，在平模上
的挤压行程增加，相当于在水平方向上增长了预压缩行程。这就能解释为什么环模制粒机
和平模制粒机加工相同原料、相同规格的产品时，平模机的模板厚度远薄于环模厚度：尽
管二者都是模板挤压制粒，但平模机的两种滑动作用相当于增加了物料的压缩行程。
    （3）从式④、⑤和式⑧、⑨可以看出，两种滑动作用导致了摩擦力的产生，摩擦力 F
使压辊和物料之间产生了两种剪切作用。滑转滚动区的超前性滑动使磨辊在竖直方向对物
料产生了较强的剪切作用，这种剪切作用越靠近模板中心越明显。滑移滚动区的滞后性滑
动使磨辊在水平方向对物料产生了较强的剪切作用，这种剪切作用越远离模板中心越明
显。
    试验时从出料口往里观察，我们发现平模的中间几圈模孔出料快，越是里圈和外圈的
模孔，出料越慢。如果卸掉切刀观察，中间几圈的物料被挤出较短的长度就会断裂、坠落。
而里圈和外圈的模孔中挤出的物料不易自动断裂和坠落，有许多甚至长至 200mm 以上才
脱离模板。这是因为，由于两种剪切作用的存在，模板内侧和外侧的物料受较大剪切力，
物料粒子被充分地揉切、撕裂进而充填、嵌合，所以越是两侧，成型颗粒质地越密实，出
料越缓慢。平模机之所以在加工粗纤维含量较多的物料时具有优越的性能，也正是因为这
两种较强的剪切作用对物料进行了充分的预处理。