内啮合式生物质环模成型模具的关键技术

为给内啮合式生物质环模冷压成型机设计提供理论依据,对内啮合式环模成型机关键部件———凸模进行数 学建模。采用力学模型及有限元法相结合的方法,对凸模与凹模啮合状态进行受力分析,且用Solidwork 的 Simulink 模块对其啮合状态进行受力模拟,以获得凸模内部应力、应变及位移分布规律,并找出凸模应力集中部位。 结果表明:内啮合式生物质环模冷压成型机凸模的受力在允许应力范围内,其结构合理,能满足物料成型要求,且 可保证成型机的寿命,并降低了生产成本。      

环模成型机楔形区域物料运动速度与压力分析

环模成型机是生物质压缩成型主要设备,由于工况复杂性,不易测得其内部物料运动特性。对粉碎后的沙柳细枝颗粒在环模成型机内的运动速度与压力进行了研究。运用流变学理论建立物料在楔形区内的速度方程,并利用有限元软件Fluent对该区域内物料的塑性流动建立模拟仿真,应用动网格技术和UDF在仿真中实现环模和压辊旋转。通过Fluent仿真模拟得出物料在楔形区域内速度矢量图及速度和压力云图。前者用于分析物料在该区域内的运动方向。后者通过改变环模最小模辊间隙、模孔直径、模辊直径比,得出不同的物料速度和压力分布云图,用于分析物料在楔形区域内的运动速度和压力分布状况,及其对物料成型过程的影响。通过对比,环模成型机采用最小间隙为2.0 mm,模孔直径为10 mm,模辊直径比为2.25的参数时,对沙柳细枝颗粒致密成型效果和效率较好。上述结果可为研究其他生物质物料在环模成型机楔形区域内的运动提供理论支持和方法借鉴。     

基于ADAMS的柱塞式环模成型装置的轨迹仿真研究

为降低改进设计过程中反复更改的成本、缩短设计周期,通过SOLIDWORKS 对柱塞式环模成型装置进行三 维建模,并通过ADAMS 对其进行动态仿真,描绘出柱塞与模孔处关键点的相对轨迹。通过这种方法对柱塞、模孔 啮合过程进行分析,证明现行设计下模孔与柱塞不会发生干涉,并给出了避免干涉的柱塞空间范围,使得压辊与环 模的啮合处结构设计更为合理可行。      

秸秆环模成型机设计

研究了影响秸秆成型机生产效率和吨料电耗影响的因素,拟定了秸秆成型机的传动设计方案,即采用立式结构,通过联轴器将电动机与减速机相连,环模固定在主轴上,以物料作为中间介质带动压辊转动;确定了秸秆成型机所需电动机型号以及减速器型号;对秸秆成型机压辊材料和压辊的轴系结构分别进行了选择和设计。该文着重研究了环模材料、速度、模孔有效长度、长径比,模孔形状、环模厚度、模孔排列和开孔率对成型机成型效率的影响,优化了各项结构参数,设计出了一款高效率低能耗的生物质环模成型机。     

环模秸秆成型机致密能耗和成型质量优化分析

针对目前环模秸秆成型机领域能源消耗大,模具磨损率高,产品成型率低等诸多问题,从降低能耗和减轻磨损失效的角度切入,研究了成型机的能量消耗形式和环模失效现象和原因。通过试验得出提高产物质量和降低能耗的参数,提出了参数优化的成型方案。     

基于响应面法的饲料环模制粒参数优化

环模制粒机是直接生产成品颗粒饲料的装备,其性能在很大程度上决定了饲料加工的产量和质量。该文以提高制粒机的生产率、降低制粒能耗为目标,采用响应面法对饲料环模制粒的关键参数环模宽度、成型速度和喂料频率进行了试验研究和优化分析。结果表明各因素对能耗影响作用的大小依次为:环模宽度(29)成型速度(29)喂料频率;各因素对生产率影响作用的大小依次为:喂料频率(29)成型速度(29)环模宽度。优化结果显示当环模宽度为169.75 mm、成型速度为6.94 m/s、喂料频率为22.93 Hz时,成型能耗较低,生产率较高。试验验证表明能耗回归模型的预测误差为3.28%,生产率回归模型的预测误差为3.94%,预测模型可靠性较高。     

基于软件的环模结构强度分析

以软件为基础,在考虑模孔的情况下,对环模制粒机的环模进行了结构强度的静力学分析.结果表明:采用传统设计方法设计的环模,其结构强度可以满足使用的要求;同时,环模在旋转过程中,随着环模在制粒过程中的不断磨损,环模的壁厚减薄,强度减弱,疲劳失效的几率会不断增大.     

基于正交试验的制粒机成型仿真及结构参数优化

制粒机是饲料行业重要设备之一,其结构参数影响饲料成型。为了进一步优化制粒性能,采用COMSOL有限元分析软件对物料的挤压过程进行分析模拟,设计L9(34)正交试验研究制粒机环模内径、模孔长度、压辊直径和模辊间隙对成型性能的影响,通过权矩阵分析确定较优的参数组合并加以验证。结果表明：①制粒机内部模型的仿真模拟能够有效地反映物料在实际工作时的运动状态;②对性能影响由大到小的结构因素排序为模辊间隙、模孔长度、压辊直径、环模内径;③制粒最优组合为环模内径425 mm、模孔长度54 mm、压辊直径178 mm、模辊间隙1.5 mm,制粒机的成型速率较优化前得到提升。上述结果表明,采取的仿真试验及优化办法具有一定的实效性,可为制粒机内部成型模拟分析以及后续的结构设计与参数优化提供方法借鉴。     

立式双辊道环模成型机压缩室结构设计

生物质燃料成型设备在实现生物质能源有效利用的过程中,起着十分重要的作用。该文对立式双辊道生物质燃料环模成型机的压缩室及压辊、成型模具等主要机构进行了结构设计,并且探讨了制粒攫取的条件,推导了变形压紧区被压入物料高度的计算公式,为环模成型机的结构优化提供了理论依据。     

秸秆压块机环模工作受力分析与仿真研究

秸秆压块机是把秸秆等农作物剩余物压缩制成环保燃料或饲料的设备。环模是环模式秸秆压块机的关键工作部件,由于其直接参与物料挤压作用而易磨损。为研究环模在压块过程中磨损情况和对优化设计提供一定参考,现分析环模在压块过程中的受力情况,研究环模在工作过程中关键受力部位,应用ANSYS软件对该部位进行有限元静力分析,得出受力后应力分布及形变方式。研究结果表明,环模中的楔形部位为压块机环模在压块过程中的关键受力部位;通过仿真分析楔形部位受力情况,研究该部应力分布及形变方式,对于降低环模压块机环模的磨损及进行结构优化提供理论依据。     

三柱塞式秸秆煤成型机理论及试验研究

针对目前国内外生物质原料种类多、生产效率低、生产成本高及设备振动剧烈、部件磨损严重等问题,利用虚拟样机和有限元分析技术,结合成型试验研制了一种新的三柱塞式秸秆煤成型机。该机具当成型模具锥角为15°、成型温度为180℃、玉米秸秆原料含水率11%～17%时,成型燃料块的密度可达1.1 g/cm3以上,单位热值可达4 300 kJ以上,可与优质煤相媲美。三柱塞式秸秆煤成型机的生产效率比传统两柱塞式成型机提高了近50%,成本降低了33%,成型率可达到99%,寿命增加了近两倍。三柱塞式秸秆煤成型机具有对原料适应性强、生产效率高、产品成本低、运行平稳等特点,是特别适合广大农村朋友的新型多功能压缩成型机,目前已被正式选入辽宁省农机购置补贴目录。     

生物质燃料常温变径成型锥头研究

针对生物质常温闭式成型机的不足,本文引入了开式成型的概念,并在原有闭式成型机液压驱动设备的基础上,改进了成型腔.通过对生物质原料的力学分析,设计了开式成型的变径成型锥头.并使用小刨花、锯末等材料进行验证,探讨了对生物质常温变径成型机成型效果的影响因素,同时确定了较高成型质量时成型腔的压缩比范围.     

果蔬皮渣颗粒成型机模孔结构设计及模拟优化研究

为实现果蔬皮渣的资源化利用,研制出果蔬皮渣颗粒成型设备,对果蔬皮渣颗粒成型机关键部件模辊的模孔进行了结构设计,并以粉碎后的菠萝皮渣为压缩物料,运用有限元法对果蔬皮渣颗粒成型机压缩成型过程进行了数值模拟仿真分析,结果表明,模孔在锥形孔和成型孔交界处所受应力最大、疲劳寿命和安全系数最低。根据分析结果对应力疲劳薄弱部位进行结构优化设计,对比优化前和优化后数值模拟结果可知,优化后模孔各项性能指标都显著提升,优化效果明显,该结果为果蔬皮渣颗粒成型机的设计提供了有益参考。     

生物炭挤压成型机的设计与试验

利用螺旋挤压成型原理,设计一种农作物秸秆生物炭挤压成型机。通过对螺旋喂料器、螺杆、成型出口等关键部件的分析计算,确定螺旋喂料器、螺杆、保型筒等关键部件和机构的运动参数和结构参数,并试制样机。以农作物秸秆生物炭为试验材料,以不同螺杆类型、不同含水率和粘结剂添加量为试验因素,采用抗压强度和抗跌碎性为评价指标,设计正交试验,对该挤压成型机性能进行试验。结果表明,当采用等距不等深螺杆、粘结剂添加量为25%左右、含水率为35%左右时,样机的生产率为215kg/h,成型样品的密度为1.06g/cm~3,抗压强度为0.16 MPa,抗跌碎性为98.23%,各项指标满足生物炭成型标准或设计要求。     

环模成型机成型模具的改进设计及力学分析

利用生物质致密成型技术将农林废弃物如秸秆、木屑和枝桠等进行压缩成型得到具有一定形状和密度的生物质成型燃料．是实现生物质能源有效利用的重要手段之一。在加工成型燃料的过程中,环模成型机凭借其压缩密度大、成型效果好等特点被广泛使用着,但这种成型机普遍存在模具寿命短、维修成本高、更换不便等缺陷。、针对这些问题,对环模成型机的成型模具结构进行全新的改进设计,并对成型模具在工作过程中进行了力学分析,为环模成型机的结构优化提供了理论依据。     

基于混合正交试验的生物质旋压成型多目标优化

生物质是重要的可再生能源资源,通过旋转挤压制备固体生物质成型燃料具有工艺简单、生产率高等优势,但目前该技术应用仍存在着设备能耗高、制品品质不稳定等问题。以具有强制喂料系统的生物质旋压成型设备为研究对象,通过混合水平正交试验,研究了喂料频率、压轮转速、模具长径比、菌渣添加比例和原料含水率对成型设备的生产率、吨料电耗和成品密度的影响规律,并进行了多目标评价优化。结果显示各试验因素均对成型设备的生产率、吨料电耗和成品密度有显著影响,但不同评价指标下的最优组合不一致;多目标优化获得的最优组合为:喂料频率60 Hz,菌渣比例5%,模具长径比6,原料含水率10%,压轮转速65 r/min。试验得到该组合下成型设备的生产率为5.2 t/h,吨料电耗为38.5 k W·h/t,成品密度为0.84 g/cm3,具有较好的综合生产性能。     

添加有机物料后红壤CO2释放特征与微生物生物量动态

 【目的】对不同有机物料施入红壤后CO2释放特征及几种形态碳、氮变化进行了观测,并分析其相互关系,以阐明添加有机物料后红壤中CO2释放量及几种碳、氮形态的变化特征。【方法】采用室内恒温培养试验,向红壤中添加5种有机物料（猪粪、牛粪、鸡粪、玉米秸秆和小麦秸秆）,培养期间定期采样分析红壤CO2释放量及土壤微生物量碳、氮（SMBC、SMBN）的动态变化。【结果】添加有机物料后,各处理CO2释放速率在培养前期较高,在培养18-20 d后基本趋于稳定。整个培养期间,土壤CO2-C的累积过程符合一级反应动力学方程。添加不同有机物料后红壤CO2潜在释放量从高到低顺序为：小麦秸秆（1.51 g•kg-1）＞玉米秸秆（1.38 g•kg-1）＞猪粪（0.89 g•kg-1）＞鸡粪（0.78 g•kg-1）＞牛粪（0.50 g•kg-1）。添加几种有机物料后红壤CO2释放量存在显著差异,秸秆类有机物料分解释放CO2量相当于动物有机肥的2倍以上,其中小麦秸秆最高,牛粪最低,且有机物料分解释放CO2量与SMBC、SMBN、土壤可溶性有机碳（WSOC）和有机物料C/N呈显著相关。【结论】等碳量的有机物料施入红壤后能显著提高土壤CO2的释放速率和释放量,且土壤CO2释放量与土壤微生物量、可溶性碳和有机物料的C/N紧密相关。添加有机物料处理,土壤微生物生物量和碳源、氮源的有效性较高,有利于土壤养分的转化和释放。