生物質(zhì)壓塊成型影響因素及成型機(jī)動(dòng)態(tài)分析.pdf

1、固體成型技術(shù)可使松散的生物質(zhì)致密化，提高生物質(zhì)能量密度和燃燒特性，同時(shí)也能解決生物質(zhì)儲(chǔ)運(yùn)難題，是實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)綜合化、規(guī)?；玫闹匾夹g(shù)手段。但是目前該技術(shù)發(fā)展存在一些瓶頸，如成型產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，產(chǎn)量低，設(shè)備振動(dòng)大、能耗較高等問題。因此，開展相關(guān)生物質(zhì)固化成型技術(shù)的研究對(duì)于生物質(zhì)能源的利用具有重要意義。
　　 本文以環(huán)模壓塊成型技術(shù)為研究對(duì)象，在分析壓縮過程中生物質(zhì)粒子形變的基礎(chǔ)上，根據(jù)環(huán)模壓塊成型工藝特點(diǎn)，得出壓塊成型過程中生物

2、質(zhì)粒子的主要粘結(jié)機(jī)制。在此基礎(chǔ)上，對(duì)成型機(jī)壓輥、攪龍等部件的受力進(jìn)行了理論分析，得出了其載荷變化規(guī)律以及關(guān)鍵部件結(jié)構(gòu)對(duì)成型機(jī)穩(wěn)定性的影響，結(jié)合碾切成型理論，確定了成型機(jī)優(yōu)化改進(jìn)方案。
　　 為獲得生物質(zhì)壓塊成型規(guī)律，本文以生物質(zhì)種類、含水率，成型機(jī)?？捉Y(jié)構(gòu)以及輥模間隙和壓輥轉(zhuǎn)速為試驗(yàn)參數(shù)，以成型塊松弛密度、成型單位能耗、生產(chǎn)率和成型率為評(píng)價(jià)指標(biāo)，進(jìn)行了相關(guān)試驗(yàn)。結(jié)果表明:隨含水率的增加，玉米秸、棉柴和稻秸的松弛密度、成型率、單位

3、能耗均呈下降趨勢(shì)，而生產(chǎn)率呈上升趨勢(shì)，綜合考慮上述指標(biāo)間的關(guān)系，原料含水率在20％-25％之間時(shí)，成型塊質(zhì)量和成型經(jīng)濟(jì)型指標(biāo)較好;壓輥轉(zhuǎn)速和輥模間隙影響生物質(zhì)在模孔中的滯留時(shí)間，而滯留時(shí)間決定著成型塊密度、成型率和生產(chǎn)率，通過對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的極差分析，得出適合成型的最佳壓輥轉(zhuǎn)速與輥模間隙分別為200r/min和2.5mm。為壓塊成型技術(shù)的提升優(yōu)化和碾切成型理論的完善提供數(shù)據(jù)支撐。
　　 主軸系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性不僅影響相關(guān)部件的壽命而且影響

4、著成型產(chǎn)品的質(zhì)量，本文首先建立主軸系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程和質(zhì)量矩陣，基于有限元理論對(duì)其振動(dòng)響應(yīng)特性進(jìn)行模擬計(jì)算，深入分析了主軸系統(tǒng)的各階模態(tài)和陣型，優(yōu)化主軸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)布局能有效避開工作頻率，減小壓輥位移，提高主軸系統(tǒng)剛性和抗振性;得到主軸系統(tǒng)最大響應(yīng)應(yīng)力與最大響應(yīng)位移隨頻率的變化規(guī)律，壓輥安裝處對(duì)應(yīng)的主軸段最大位移為0.696mm，最大應(yīng)力為140MPa，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于主軸的許用應(yīng)力600MPa，滿足材料靜強(qiáng)度要求。工作頻率下，優(yōu)化后主軸系統(tǒng)的最大的

5、位移為0.066mm，相比優(yōu)化前減小了兩個(gè)數(shù)量級(jí)，主軸系統(tǒng)最大應(yīng)力為26.7MPa，小于材料的許用應(yīng)力。
　　 基于成型機(jī)主軸的S-N曲線以及疲勞損傷累積原理，采用名義應(yīng)力法建立成型機(jī)主軸疲勞壽命模型，對(duì)成型機(jī)主軸進(jìn)行了疲勞壽命分析，結(jié)果表明:主軸最小壽命8.4×105出現(xiàn)在截面突變處，與最大應(yīng)力出現(xiàn)位置一致，安全系數(shù)最小值僅為0.99，不滿足主軸疲勞強(qiáng)度要求;對(duì)主軸進(jìn)行優(yōu)化后，最小安全系數(shù)增加至2.3，滿足疲勞強(qiáng)度要求，且疲勞