对辊柱塞式成型机设计与试验

基于生物质固化成型领域活塞冲压式成型机能耗低、生产率低和模辊式成型机生产率高、能耗高的特点,提出一种新型对辊式成型方式,并设计和制造了样机。该成型机压辊圆周上均布了一系列柱塞,运行过程中压辊柱塞与环模模孔相互啮合,避免了成型孔之外的物料受到压辊的挤压与摩擦。为测试该成型机的性能,进行了正交试验研究,结果表明,该成型机的较优成型参数为:含水率15%,成型模具长径比5.25,主轴转速47.25 r/min。以木屑为原料,在较优成型参数的条件下进行了成型机性能指标的测试,结果表明,该成型机生产的成型颗粒直径为10 mm,成型颗粒密度为1.15 g/cm3,机械耐久性为96.28%,生产率为75 kg/h,能耗为56 k W·h/t,成型率为95%,工作噪声为79 d B,各项指标均达到设计要求,实现了连续稳定生产。     

环模式秸秆压块机的设计与性能试验

介绍了环模式秸秆压块机工作原理、结构设计及其性能试验。通过对环模式秸秆压块机关键部件进行设计,在不同的磨辊间隙下进行主轴转速与生产率、成型率以及单位能耗试验研究。结果表明：主轴转速增大,生产率增大,吨料能耗减小;但转速进一步提高,生产率会变小,吨料电耗增大;磨辊间隙过大,生产率减小,间隙过小,模辊磨损加剧。当磨辊间隙为5 mm、主轴转速为165 r/min时,压块机的生产率、吨料电耗和关键部件耐磨性都最优。     

内啮合行星轮柱塞式生物质环模成型机设计与试验

针对传统环模生物质成型机能耗高、磨损严重的问题，提出了一种环模生物质致密成型方法，并设计了内啮合行星轮柱塞式生物质环模成型机样机。该样机通过压辊轴上柱塞凸模与环模体上成型孔之间的类齿轮啮合运动，实现柱塞凸模对环模体成型孔内物料的挤压压缩，使松散物料形成一定密度的颗粒状物料。为适应不同的生物质物料，环模体成型孔的长径比可以进行调整。以颗粒度为1~3mm的木屑为物料，在物料含水率为15%、压辊轴转速为60r/min、室温条件下进行了试验。结果表明：内啮合行星轮柱塞式环模生物质成型方法可行，该样机生产率为115kg/h、颗粒成型率96.2%、成型密度1.05g/cm3、机械耐久性指数97.5%、能耗约为45kW·h/t，各项指标均达到设计要求；比其他同规格传统环模成型机能耗降低了25.4%，比螺旋挤压成型机能耗降低了50%；样机关键部件磨损降低，使用寿命得到提高。     

立式双层环模双层压辊秸秆压块机设计与试验

针对传统单层环模秸秆压块机存在生产率低、能耗高等问题,提出一种成型温度可控的立式双层环模双层压辊结构的秸秆压块机,双层压辊直径为320 mm,厚度为115 mm,双层环模块方形进料口边长为32 mm,圆形出料孔直径为28 mm,主轴受扭段最小直径为100 mm,整机动力为100 kW。以水稻秸秆为原料进行试验,结果表明:压块机生产率为2 208 kg/h,吨燃料能耗为25.21 kW·h/t,成型率为96%以上,机械耐久性为97%以上,成型密度大于1.0 g/cm~3,开机预热时间为9.6 min,各项指标均达到设计要求。与同型号单层立式环模压块机相比,生产率和环模孔寿命有所提高,吨燃料能耗和预热时间有所降低。     

对辊柱塞式成型机成型参数优化

为寻求对辊柱塞式成型机锯末制粒时的最优成型参数,探索成型参数对成型结果的影响规律,以锯末含水率、成型模具长径比和主轴转速为试验因素,以成型颗粒密度和成型机生产率为试验指标,基于Design-Expert BBD(Box-Behnken Design)试验设计方法对试验数据进行了处理和分析,建立了试验因素对试验指标的回归方程。结果表明:对辊柱塞式成型机采用锯末为原料制粒时,最优成型参数为:含水率15.5%、成型模具长径比5.3、主轴转速47.25 r/min。在此条件下,成型颗粒密度和成型机生产率分别可达到1.17 g/cm3、75 kg/h;各试验因素对成型颗粒密度的贡献率从大到小依次为:成型模具长径比、主轴转速、含水率,各试验因素对成型机生产率的贡献率从大到小依次为:含水率、成型模具长径比、主轴转速;成型颗粒密度试验值与预测值最大相对误差为0.426%,成型机生产率最大相对误差为2.733%,吻合程度较高。     

菌渣颗粒燃料固化成型机的设计与试验

针对食用菌生产中的菌渣丢弃导致环境污染及综合利用率低的问题,依据生物质碾切挤压成型原理,研究设计了菌渣颗粒燃料固化成型机,并对其核心部件环模与压辊的结构参数、力学特性等进行了分析。通过对栽培过后的金针菇菌渣成型试验,试验结果表明:该机生产率为945.5kg/h,吨料电耗71.43kW·h/t,颗粒燃料的成型率为96.4%,机械耐久性为97.2%,颗粒质量密度为1.24 g/cm3,颗粒含水率为10.1%,均符合生物质颗粒燃料成型要求。整机工作平稳,成型可靠,物料适应性强和操作环境无粉尘等优点,性能满足设计要求。     

玉米秸秆叶颗粒成型性能试验研究

为促进玉米秸秆叶饲料化利用,本文利用平模制粒机对影响玉米秸秆叶颗粒成型性能的主要因素进行试验研究。采用四因素五水平正交旋转中心组合试验设计方法,以添加剂含量、原料含水率、主轴转速、模孔长径比为试验因素,以成型密度和吨产品能耗为评价指标,利用Design-Expert8.0.6软件建立评价指标与各影响因素之间的回归模型。结果表明各因素对成型密度影响大小顺序为:模孔长径比添加剂含量原料含水率主轴转速,各因素对吨产品能耗影响大小顺序为:模孔长径比原料含水率主轴转速添加剂含量;在添加剂含量为26.2%、原料含水率为21.1%、模孔长径比为2.99、主轴转速为188.3r/min工艺条件下,生产的玉米秸秆叶颗粒饲料成型密度为1.185g/cm3,吨产品能耗为49.3kW·h/t。     

玉米秸秆皮颗粒燃料耐久性能试验与工艺优化

为研究原料特性和设备关键机构运动因素对生物质颗粒燃料耐久性能的影响规律及其最佳因素参数组合,以玉米秸秆皮为原料,利用平模成型机对其进行压缩成型试验。以含水率、模辊间隙、主轴转速为试验因素,以抗破碎性为评价指标,采用Box-Benhnken法进行三因素三水平响应面试验设计;借助Design—Expert 8.0.6软件进行回归分析和响应面分析,建立并分析了各试验因素与抗破碎性之间的数学模型。结果表明,对抗破碎性影响程度的大小顺序为:含水率主轴转速模辊间隙;在含水率为15%、模辊间隙为0.3mm、主轴转速为196r/min条件下,玉米秸秆皮颗粒燃料的抗破碎性为94.9%。     

立式环模秸秆压块机吨燃料能耗分析

分析立式环模秸秆压块机技术参数对吨燃料能耗的影响规律,可为优化立式环模秸秆压块机效能提供依据。在对压块机成型过程和机构受力分析的基础上,建立吨燃料能耗数学模型,利用Design-expert8.0.6绘制不同参数下的吨燃料能耗响应面图。分析表明:摩擦因数和辊模径比对压块机吨燃料能耗的影响较大,主轴转速影响不明显是由于压块机产量计算方式造成的;辊模径比越大,吨燃料能耗越低,但过大的辊模径比易出现"闷机",过大的摩擦因数会降低压块机核心部件使用寿命;当主轴转速、辊模径比、摩擦因数分别为165r/min、0.4 0、0.4时,吨燃料能耗达到较优为3 0.7 2 k W·h/t。     

秸秆多级连续冷辊压成型参数优化与试验

为得到秸秆多级辊压成型机压缩较低含水率玉米秸秆时的最优成型参数,探索成型参数对成型结果的影响规律,基于Design-Expert BBD（Box-Behnken Design）试验设计方法及原理,以玉米秸秆含水率、玉米秸秆破碎长度和成型机末级辊转速为试验因素,以成型块回弹率、密度和成型能耗为试验指标,采用三因素三水平响应面分析方法,分别建立了各因素与成型块回弹率、密度、成型能耗之间的数学模型,并分析了各因素显著交互作用对试验指标的影响规律。结果表明：成型机在压缩玉米秸秆时,各试验因素对成型块回弹率的贡献率从大到小依次为：末级辊转速、破碎长度、含水率;各试验因素对成型块密度的贡献率从大到小依次为：破碎长度、末级辊转速、含水率;各试验因素对成型能耗的贡献率从大到小依次为：末级辊转速、破碎长度、含水率。在末级辊转速为1.07r/min,含水率为21.5%~25.0%,破碎长度为64~108mm时,可获得成型块回弹率小于7.0%,成型块密度大于350kg/m3,成型能耗小于16.0kW·h/t;参数优化得到最优成型参数为：含水率24.26%、破碎长度73.25mm、末级辊转速1.07r/min,此时成型块回弹率为6.32%,成型块密度为375.6kg/m3,成型能耗为15.89kW·h/t。 研究结果可为秸秆多级连续冷辊压成型提供理论依据和技术支撑。