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。     

环模秸秆压块机环模孔型优选与试验

环模孔应力集中是影响环模秸秆压块机模孔寿命和压块成型品质的重要因素。为此,对锥面孔型进行改进,提出了凸曲面和凹曲面两种新型环模孔。同时,运用ANSYS软件对3种模孔成型过程进行分析,研究不同孔型对等效应力及摩擦应力的影响。结果表明:成型阶段锥面模孔、凹曲面模孔及凸曲面模孔最大等效应力分别为20.5、22.3、19.4MPa,最大摩擦应力分别为3.62、3.60、2.15MPa;整个成型过程中凸曲面模孔相比锥面和凹曲面模孔摩擦应力较小且随位移变化较为平稳,成型腔与保型腔连接处应力集中现象基本不存在。试验验证表明:凸曲面模孔出模后的秸秆压块耐久性和成型品质都较优,成型密度为1.029kg/m3,松弛比为1.099,为合理设计模孔从而提高压块品质和模孔寿命提供一定参考。     

基于COSMOS的生物质颗粒机环模寿命分析

为将环模寿命定量化,分析了环模的失效形式、失效机理和影响环模寿命的结构因素;根据材料的疲劳寿命实验数据,利用Weibull公式建立了环模疲劳失效的S-N曲线,对环模的疲劳寿命进行研究;最终借助COSMOS有限元软件将环模的疲劳寿命量化,采用雨流计数法对不同结构参数下的环模进行数值计算,得出不同结构参数下环模的疲劳寿命数据,并确定模孔孔径为10mm、模孔交替排列且模孔数为720的环模为理想环模.     

不同结构的环模模孔挤压成型流场模拟分析

环模是环模制粒机的核心部件,其结构参数直接制约着物料的成型质量、产量以及环模的使用寿命。该文以苜蓿草粉为原料,应用POLYFLOW软件对不同结构的环模模孔内部流场进行数值模拟,研究模孔结构参数对流场压力、速度、温度、剪切速率和黏性生热分布特性的影响规律,旨在为环模结构设计提供参考依据。结果表明:直形孔内物料流动速度较低,物料在模孔内的挤压保型时间较长,成型草颗粒具有较高的硬度和强度;直形孔内温升显著分布于全部孔长,物料受热变软,塑性和流动性增强,易于成型;直形孔中心区域剪切速率较大,利于物料的挤压流动;直形孔在全部挤压成型腔内沿径向从中心轴到外侧黏性生热逐渐升高,且中心轴附近黏性生热较大,促进物料的混合和塑化。     

秸秆压块机辊口式环模耐磨机理分析与试验

环模秸秆压块机成型过程中,由于秸秆颗粒与环模之间的滑动摩擦,环模模孔磨损十分严重,导致环模使用寿命缩短。以工字型模块组成的立式环模为研究对象,提出在工字型模块喂料端设置辊口式结构,即在工字型腰部上下两翼加工圆孔,孔中装配轴承和插入圆辊。通过相邻圆辊间所构成的辊口压入秸秆颗粒,从而将物料与原模块间因数较大的滑动摩擦变为物料与圆辊间因数较小的滚动摩擦,达到减小模孔磨损的目的。利用有限元软件分析得到改进前和改进后模孔处的磨损率曲线,结果表明:改进前环模最大磨损率0.11μm/s,改进后辊口式环模最大磨损率0.01μm/s,远小于改进前磨损率。通过试验表明所设计的辊口式环模具有减小磨损和延长环模寿命的作用。     

苜蓿草粉制粒机环模失效行为研究

对苜蓿草粉制粒机环模在压辊作用下产生的弯曲应力和接触应力进行了分析计算,对失效的环模进行分析,观察和测量,并用扫描电镜对其表面形貌进行观察研究.结果表明:环模失效主要原因是疲劳失效和磨损失效,而弯曲应力和接触应力不是影响环模寿命的主要因素:磨损失效与疲劳失效存在一定关系,随着磨损的加剧,环模的模孔内壁壁厚发生变化,降低了环模的抗疲劳能力;环模表面在疲劳剥落和显微切削两种磨损机制作用下产生表面的材料流失,导致环模的磨损失效.     

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。     

基于FLUENT的饲料环模内孔流场分析

环模是饲料加工产业中广泛采用的环模制粒机的核心部件,其中物料在环模孔中的流动状况对饲料制粒成型质量具有重要的影响。本文以加工苜蓿草颗粒为例,利用FLUENT软件分别对两种不同类型的环模内孔进行流场分析,讨论物料经环模压辊作用进入环模孔后模孔内的压力分布及速度变化情况。结果表明:内扩式孔形在入口处压力比直孔小,直孔在入口处应力集中的现象明显;内扩式孔形物料出口速度比直孔大;直孔在临近出口处有应力松弛的现象,而内扩式孔形相当于两次成型,成型质量好。在加工牧草粉体类物料时,环模内扩式孔形优于直孔。此研究为优化环模孔的结构设计提供一定理论参考。     

基于FLUENT的饲料环模挤压工作区内流场分析

环模与压辊是饲料加工产业中广泛采用的环模制粒机的核心部件,在环模与压辊工作区中物料的流动状况对饲料制粒成型质量具有重要的影响。以加工苜蓿草颗粒为例,以型号SZLH420环模制粒机作为几何参数参考,利用FLUENT软件分析制粒机在不同的喂料量、最小模辊间隙及环模转速下,环模与压辊工作区内挤压成型区中流场状况。讨论物料进入挤压成型区后,挤压成型区中物料内部流速及环模内壁压辊外壁压力变化情况。结果表明:喂料量、最小模辊间隙及环模转速是影响环模制粒的主要因素。对于用型号SZLH420的环模制粒机制造苜蓿草颗粒,最小模辊间隙为0.5mm,喂料量控制在0.000 534kg/s左右,环模转速为4.5rad/s的工况条件,环模制粒机制粒效率高、制粒质量好。     

齿辊式环模生物质成型机设计与试验

为降低传统环模成型机的能耗,设计了一种齿辊式环模成型机,并对该成型机的运动干涉、最大攫取角进行了理论分析。结果表明按照设计尺寸运动并不干涉,最大攫取角大于普通环模;在该样机上以含水率8%~20%四倍体刺槐颗粒为原料进行了成型对比试验,结果表明:不同含水率下的平均比能耗为56.82 k W·h/t,成型密度为1.085 g/cm3,比同样结构的普通环模产量提高了3.36%~6.25%,能耗降低5.77%,密度提高3.33%,同时发现在含水率16%、转速200 r/min时比能耗最低,为50.3 k W·h/t。     

顶隙柱塞在非道路国Ⅱ排放柴油机中的研究及应用

对顶隙柱塞的工作原理进行分析,对我公司现生产的顶隙柱塞和普通柱塞的喷油提前特性进行了对比分析,并在某一非道路国Ⅱ排放发动机上进行性能及排放试验。试验结果表明,顶隙柱塞能够满足非道路国Ⅱ排放柴油机的性能和排放要求,具有推广价值。     

基于粒子群算法的辊式磨粉机优化设计

采用粒子群算法和Matlab语言,以磨粉机的分流辊与快辊的水平距离及垂直距离、分流辊的转速及直径、快慢辊的斜置角度作为设计变量,以物料的喂料轨迹和物料的入磨速度作为多目标函数进行优化设计。仿真结果与原设计相比较,落点距轧点从39mm减小到1.4021mm,入磨速度也从1.795m/s提高到了2.0962m/s,有效地提高了磨粉机的工作效率。与基本型遗传算法优化结果相比,粒子群算法效果要好于基本型遗传算法。     

多输出径向柱塞泵输出特性分析与实验

现有的定量泵无法满足单泵输出多级流量,传统液压系统为了解决需求不同级流量问题,会采用变量泵以及利用阀类和辅助元件的控制来满足工况要求。多输出径向柱塞泵利用其结构特殊性,可实现输出流量多样性。根据力平衡原理和曲柄滑块机构原理,对多输出径向柱塞泵运动学进行分析,通过分析该泵不同工作方式下的流量脉动,确定了流量脉动最小的工作方式。理论分析表明,非相邻两列柱塞联合输出时的流量脉动曲线和相邻两列柱塞的输出流量脉动曲线相似,且不同工作方式下的曲线周期规律均和单列柱塞曲线周期规律有关,当泵输出最大流量工作时,油流的脉动幅度和脉动周期远小于单个输出。利用该泵样机,进行了泵的原理实验,实验结果表明,随着泵出口压力升高,测得泵实际流量不断减少,但是,由于加工条件有限,部分零件的加工精度无法保证,导致实验结果和理论分析不匹配,而实验数据分析验证了该泵的原理正确性和结构合理性,为日后径向柱塞泵的研究和发展奠定了基础。     

变容量型孔轮式排种器设计与试验

为了解决针对型孔轮式排种器播量调节困难的问题，在偏心轮型孔轮式排种器的基础上，设计了一种由型孔轮和调节环（舌）组成的变容量型孔轮式排种器，以排种器的转速、调节舌类型、播量调节档位、行进速度、调节舌宽度为变量对油菜种子进行了单因素和多因素试验。试验结果表明：影响排种均匀性、各行排量一致性和种子破碎率的主要因素为排种器的转速、调节舌类型和型孔大小。变容量型孔轮式排种器的转速以30～50 r/min为宜，调节舌类型凹圆头优于平头，型孔长度增大对提高排种均匀性和各行排量一致性及降低破碎率有利。在所设计的结构尺寸条件下，该排种器适应于各类小粒度种子的条播。     

玉米全膜双垄沟残膜回收机改进设计与试验

针对现有玉米全膜双垄沟残膜回收机作业过程中存在起膜齿仿形效果差、易拥堵,以及卷膜辊集膜、卸膜性能不理想等问题,对该机具的仿形弹齿部分和卷膜装置部分进行了改进设计。整个仿形弹齿由多个单铰接起膜齿和凸轮轴组成,每个单铰接起膜齿在凸轮轴的作用下可以实现单独仿形,且能完成相邻两起膜齿在空间上的间歇运动,以解决起膜装置局部仿形能力差、壅土及相互搂膜干涉问题;卷膜装置由主、从动滚筒及变径卷膜辊组成,其中,改进设计的变径卷膜辊依靠手动拉杆和内置弹簧实现外轮廓直径可变,优化后的活动叶片通过内外齿的啮合使其在打开与闭合状态下都能保证其外轮廓为“封闭”的圆柱体,从动滚筒外围加装了人字形输送齿,使得卷膜装置整体在工作时运转更加平稳,变径卷膜辊与主、从动滚筒可以始终保持接触,避免了因摩擦力突变引起的变径卷膜辊在主、从动滚筒上方停滞不转动的现象。通过分析偏心拨齿滚筒的搂集、抛送和脱落过程,确定了偏心拨齿滚筒的最小转速为164.92r/min。结合正交试验,以地膜回收率、缠膜率和含土率为评价指标,应用综合评分法得出作业机工作时各显著性参数对其各指标的综合性能影响主次顺序为：机具前进速度、反向刮膜板转速、偏心拨齿滚筒转速、凸轮轴转速。田间试验表明,在机具作业3.km/h、输送辊转速140.4r/min、凸轮轴转速130.6r/min、偏心拨齿滚筒转速为183.6r/min、反向刮膜板轴转速为120.8r/min时,残膜回收率为90.26%,缠膜率为1.94%,含土率为25.41%,满足全膜双垄沟残膜回收技术要求,为残膜回收机具的设计提供了参考依据。     

环模制粒挤压过程力学建模及影响因素分析

该文旨在通过研究环模制粒机挤压过程受力状况为其节能降耗及优化设计提供一定的参考。根据环模制粒机制粒成形过程与机理的分析和对环模系统受力状况的研究，建立了环模扭矩力学模型，推导出最大物料挤压高度及最大环模扭矩的计算公式；以力学模型为基础，分析了泊松比、摩擦系数等物料特性及环模、压辊系统的结构参数对环模扭矩的影响规律。研究结果表明，物料特性对制粒能耗影响很大；在一定范围内减小模孔长径比、减小压辊直径有利于降低能耗；而采用大尺寸的环模与压辊不仅可以提高产量，同时还可以降低能耗。该研究对于降低环模制粒机的能耗具有重要意义，并可为相关的试验提供理论依据。     

柔性滚筒结构参数对水稻脱粒效果的影响试验

刚性脱粒冲击力较大,造成水稻籽粒破碎或破损.为了降低脱粒过程籽粒破碎或破损,设计了柔性脱粒滚筒,并对其开闭型式、脱粒齿直径、长度和迹距等结构参数进行了试验.单因素试验结果表明:脱粒齿直径、齿长对脱粒性能影响极显著,齿迹距对脱粒性能影响不显著,滚筒型式对脱粒性能影响有差异.正交试验结果表明:脱粒齿直径和齿长的交互作用对破碎率和未脱净率影响大,未脱净率低的较优组合是柔性齿直径为8mm,齿长为75mm,齿迹距为55mm的等齿迹距滚筒;破碎率小的较优组合是柔性齿直径为45mm,齿长为75mm,齿迹距为45mm的等齿迹距滚筒.     

磨辊固定方式的探讨

从不同的角度分析了几种典型的磨粉机磨辊固定方式:磨辊轴与轴承间采用紧定套的连接方式适合用于低成本的小型单式磨粉机;磨辊轴带锥度的连接传动精度高,制造难度大;磨辊轴与轴承过盈配合连接方式比较适合于要求运转精度较高而成本较低的中型磨粉机。     

铲式成穴器工作过程的计算机辅助分析

在分析铲式成穴器的结构特征和工作过程的基础上．建立了打穴铲各关键点的运动轨迹方程。进而对影响成穴器工作性能的参数及其影响规律进行了计算机辅助模拟分析。分析结果表明，穴孔的形状和大小由打穴铲两个下端点的运动轨迹所决定。通过理论分析和计算机模拟，建立了穴孔轮廓的参数方程，并推导出穴孔长度和穴孔宽度的理论计算公式。为铲式成穴器的参数设计和实际应用提供了理论基础。     

凸轮式填料装置排料器的结构优化与运动仿真

在凸轮式填料装置的设计中,排料器滑板结构的厚度影响其应力。为此,对滑板结构进行了静力分析,并将最小安全系数与许用安全系数进行对比,在满足设计要求条件下对滑板结构的厚度进行优化,从而减轻排料器质量以节省材料。通过对滑板结构厚度优化后的排料器滚子质心的运动仿真可得到:滚子质心的运动轨迹与理论设计的凸轮轮廓线一致;滚子位移曲线所得到的滑板伸出滚筒长度的最大值与设计一致;滚子径向运动速度和加速度曲线规律符合设计要求。