生物质颗粒成型机平模设计的有限元分析

平模是生物质颗粒成型机核心的、最易损坏的部件,主要由加工物料过程中模孔与物料的应力及位移变化引起.通过ANSYS分析模孔直径、模盘厚度及模孔倒角3因素变化时平模模盘模孔与挤压物料的位移和应力变化情况,结果显示,模孔所受应力和位移变化随着模孔倒角的增大而减小,随模板厚度和模孔直径的增大而增大.由此可对模盘模孔的成型参数进行分析,确定模孔成型参数为:模孔倒角80°,模盘厚度40 mm,模孔直径应介于7～8 mm之间.     

生物质颗粒燃料平模成型机压辊优化设计

通过对生物质平模成型机工作原理介绍以及压辊运动分析,得出压辊产生滑动的原因,并提出压辊改进设计;通过对锥辊的特性分析,得出使压辊产生最大挤压力应满足的条件。认为直压辊的滑动作用可以增加生物质的压缩行程,有利于物料的成型。锥辊数学模型的建立,有助于平模成型机相关尺寸的确定,提高其性能和效率。该研究为今后平模成型机的优化设计提供了理论支持。     

压力容器蒸压釜的结构力学及疲劳特性分析

本文以蒸压釜作为研究对象,采用Proe软件建立了公称直径2000 mm蒸压釜的三维模型,利用ANSYS Workbench对蒸压釜进行了静力学分析,获得了其应力分布情况,直观地显示出其应力集中部位。基于应力分析的结果,利用Fatigue Tool疲劳模块进行疲劳分析,预测了釜盖法兰疲劳寿命的大小,分析了疲劳寿命、安全系数等云图并获得蒸压釜最易发生疲劳损伤的位置,为其进一步优化提供参考。     

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。     

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。     

可调行距插秧机秧箱调节机构丝杠疲劳寿命预测

为预测可调行距高速水稻插秧机秧箱调节机构梯形丝杠的使用寿命,应用相关疲劳理论和方法,推导梯形丝杠螺纹牙的疲劳寿命计算公式。利用Adams软件和Ansys软件建立调节机构的刚柔耦合模型并仿真,得到梯形丝杠最大轴向载荷为53.8 N,并在Ansys软件中建立螺纹牙的有限元模型,通过静力学分析得出最大范·米塞斯应力为188 MPa,小于材料的屈服极限。以静力学分析结果为初始条件,利用Ansys/fe safe软件进行螺纹牙疲劳分析,得出梯形丝杠工作寿命为3 598 h,满足插秧机工作性能要求。     

工程结构蚀坑的腐蚀疲劳裂纹起始寿命预测

为了研究腐蚀疲劳裂纹在蚀坑处萌生位置差异的本质及预测腐蚀疲劳裂纹起始寿命,采用双参数模型描述点蚀坑形貌,并基于三维有限元模型分析不同点蚀坑形貌下的应力集中情况。基于此,分析了蚀坑深度、深径比及位置等参数对蚀坑不同位置应力集中的影响规律。依据腐蚀疲劳现象学观点,建立了三维双参数点蚀坑腐蚀疲劳裂纹萌生评估模型,分析不同蚀坑形貌下腐蚀疲劳裂纹萌生的临界值。研究表明:控制腐蚀疲劳裂纹萌生的条件主要为蚀坑深度和蚀坑形状;萌生于蚀坑处不同位置的腐蚀疲劳裂纹的临界值均可采用蚀坑临界深度值表示。所建模型的有效性和合理性得到了有效验证,为工程实际中遭受腐蚀疲劳损伤结构的腐蚀疲劳起始寿命预测提供了一种可行性方法。     

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.     

生物质成型燃料加工技术与装备的研究

本文在分析生物质成型燃料加工技术与装备的研究必须考虑的相关因素的基础上,设计了既可移动又可用于固定场所加工的生物质成型燃料加工技术和装备的技术方案,并就主要关键设备多物料一次粉碎机、生物质颗粒燃料平模成型机和加工机组的集成技术的设计进行了研究。研究表明,生物质成型燃料加工设备的性能好否,直接与生物质原料的压缩特性如压缩力、压缩密度、压缩量,一次粉碎的粒度,成型燃料的密度、生产率、能耗,关键部件平模的长径比等因素有密不可分的关系。     

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。     

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。      

风电变桨轴承套圈应力及失效分析

某风场风力发电设备中部分变桨轴承在使用2年后轴承外圈安装孔处产生裂纹,裂纹宽度约5mm。基于赫兹接触理论建立静力学平衡模型计算了双排4点接触球轴承每个滚动体的载荷分布情况,使用有限元方法计算了在倾覆力矩的作用下套圈安装孔位置应力分布情况。结果表明,在安装孔附近螺栓松弛4颗的情况下安装孔位置的拉应力达到415.35MPa,代入ASME疲劳设计曲线得出的寿命不能满足实际工作需要,螺栓的松弛是导致套圈开裂的原因。该研究对实际变桨轴承工作有一定的指导意义。     

减速器弧齿锥齿轮动态啮合疲劳强度研究

以某型直升机尾减速器的弧齿锥齿轮副为研究对象,基于其非线性有限元接触分析模型,在一个啮合周期内,对该齿轮副进行了连续动态啮合过程的仿真,研究了该型轮齿的动态啮合齿面接触和齿根弯曲疲劳性能.啮合过程仿真得到的齿面接触和齿根弯曲应力的变化规律符合轮齿实际动态啮合规律.疲劳过程仿真得到了疲劳寿命分布云图并判断出轮齿疲劳破坏主要发生在齿根受压侧的倒角区域,进而得到了经渗碳处理前后齿根疲劳破坏节点位置的疲劳寿命值.     

基于ANSYS Workbench的微耕机用旋耕弯刀有限元分析

运用Pro/E软件建立微耕机用旋耕弯刀三维模型,基于ANSYS Workbench对旋耕弯刀进行有限元分析,提取旋耕弯刀最大总变形、最大弹塑性应变、最大应力和疲劳寿命等特征参数值,获得弯折角和工作幅宽与特征参数关系曲线,并对特征参数值进行综合评价和相关性分析.结果表明:旋耕弯刀最大弹塑性应变、最大应力和最小疲劳寿命的位置与旋耕弯刀实际工作时的断裂位置一致;当旋耕弯刀工作幅宽为40 mm,弯折角在115°到125°范围内时,弯折角与旋耕弯刀力学性能之间的相关性高度显著;当旋耕弯刀弯折角为120°,工作幅宽在35到45mm范围内时,工作幅宽与旋耕弯刀力学性能之间的相关性不显著.     

冷却剂参数对铣槽喷管低周疲劳寿命的影响

采用有限体积流固耦合计算方法、非线性有限元热结构耦合分析方法和局部应变法研究大面积比铣槽喷管三维再生冷却槽道在循环工作条件下的热结构变形与低周疲劳寿命,并对比分析了冷却剂质量流量与入口温度对铣槽喷管疲劳使用寿命的影响。计算结果表明,铣槽喷管热结构响应呈现复杂的三维效应,应变较大位置主要分布在与肋连接的内衬区域,喷管中部的残余应变量最大；冷却槽道低周疲劳寿命分布和热结构响应基本一致,最小寿命位于喷管中部与肋相连的内衬区域燃气侧；随冷却剂质量流量增加,铣槽喷管低周疲劳寿命不断提高；随冷却剂入口温度增加喷管尾部低周疲劳寿命值不断降低,而喷管中前部的低周疲劳寿命值却不断提高,当冷却剂入口温度为280K左右时,本文的铣槽喷管总体使用寿命达到最大。      

黄麻纤维长径比对其增强摩擦材料摩擦磨损特性影响研究

本文采用黄麻纤维作为摩擦材料增强相,探讨了黄麻纤维长径比对摩擦材料摩擦磨损性能的影响,并对磨损表面进行了微观分析。结果表明,麻纤维长径比对摩擦因数均值的影响不十分明显,只是当长径比为15:1时,摩擦因数均值略高于其它长径比情形;比磨损速率总和随着纤维长径比的增大呈先减小后增大趋势,在长径比为15:1时磨损率取得最小值,即2.95×10~(-7)cm~3·N~(-1)·m~(-1);粘着磨损及疲劳磨损是黄麻纤维增强摩擦材料磨损的主要机制。     

玉米秸秆颗粒燃料成型的试验研究

以玉米秸秆为原料，用自制的小型平模颗粒燃料成型机进行了成型试验，得到原料的含水率为２５％￣３５％、粒度１０ｍｍ以下，成型机的生产能力为１１０ｋｇ／ｈ，耗电量１０ｋＷ。     

基于离散元法的小麦精量排种器性能模拟试验

针对小麦精量播种技术缺乏合适的排种器的问题,设计1种窝眼轮式小麦精量排种器。采用离散元仿真软件EDEM对排种器结构参数进行数值模拟并进行仿真试验,仿真分析型孔倒角类型、清种刷安装角度和排种轮转速3个因素对排种器排种性能的影响。仿真试验结果表明,当排种轮转速为50 r/min,型孔倒角类型为倒边角,清种刷安装角度为35°时,排种器工作性能最好;当型孔倒角类型为倒边角,清种刷安装角度为35°时,随着排种轮转速的增加,型孔重复充种数减少,型孔漏充种子数增加,总排种量减少,各排种管排种量的变异系数呈增加趋势。     

基于3D Scan的木地板锁扣有限元模型静力学分析

木地板连接中锁扣起到了关键作用,为探索不同锁扣形式对木地板力学性能的影响,以强化地板锁扣为研究对象,以锁扣有限元模型的静力学特性为研究目标,利用三维扫描仪获取嵌入锁定和本体锁定两类强化地板12种典型锁扣的三维点云数据、逆向重构锁扣的三维实体模型,分析其结构特点,确定影响锁扣力学性能的结构特征值;采用有限元软件ANSYS对锁扣有限元模型进行弯曲和拉伸载荷作用下的整体变形、等效应力、等效应变的仿真分析,研究强化地板锁扣的静力学特性。结果表明:两类锁扣结构中,锁扣结合面长度、榫头(槽)凸(凹)出长度等参数与结合面形状是影响锁扣力学性能的主要因素;嵌入锁定锁扣具有更加优越的整体性能,受锁扣自身结构形状影响小,受锁定元件形状影响较大;本体锁定锁扣结构中,大的弧形锁扣截面形状更有利于提高锁扣的力学性能。通过三维扫描逆向重构锁扣模型以及对木地板锁扣结构和功能相关性的分析,为锁扣的设计、优化和检测提供了新的思路。      

汽车法兰垫片冲压模具设计及其加工工艺研究

研究汽车法兰垫片的冲压模具设计,基于CATIA软件完成模具三维模型,并对模具的加工工艺进行研究.主要的研究内容如下:(1)对冲裁件进行工艺分析并确定结构;(2)凸、凹模的选材;(3)选择合理的模具结构,设计计算并绘图;(4)对凸、凹模进行加工工艺分析.采用冲孔落料复合模具来生产汽车法兰垫片,会提高垫片的加工精度和生产效率.本文对汽车法兰垫片冲压模具的设计和实际生产加工提供一定的理论基础.