螺杆挤压式生物质成型机优化设计与试验

在对螺杆挤压式生物质成型机成型物料的受力及运动进行分析的基础上,将整体螺杆分拆为螺杆头和螺杆主体,将成型套筒拆分为成型活套和保型套筒,对成型机螺杆头部的设计参数螺旋体叶片直径D、叶片螺距S、螺旋轴直径d和套筒数据进行优化设计.试验表明,通过更换螺杆头和成型活套能够降低磨损,螺杆头和螺杆主体的使用寿命可达到90 h和1 000 h,提高了生物质成型燃料的生产量,生产效率与原成型机相比提高了66.12 kg/h,从而促进生物质成型机的推广应用.     

生物质成型机螺杆延长使用寿命研究现状及展望

生物质固化成型技术是生物质能转化利用的有效途径。螺旋挤压成型机是生物质固化成型技术中开发最早、应用最广的生产设备。螺杆是成型机的核心工作部件，其在高温高压下与物料高速干摩擦，磨损严重，使用寿命短，严重制约了螺旋挤压成型机的效能。国内外学者在提高螺杆寿命方面进行了大量的研究，该文在分析螺杆失效形式的基础上，从成型工艺流程、螺杆外形及结构、螺杆选材和表面强化技术应用等方面，对国内外螺杆提高使用寿命的研究工作进行了总结概述，为今后的研究提出了建议。      

基于Creo Simulate的生物质成型机成型套筒有限元分析

生物质成型机可以将松散的生物质原料(主要是农林废弃物)加工具有一定形状的成型燃料,对农林废弃物资源的再利用有着非常重要的意义。以HPB-V型液压式生物质成型机的成型套筒为研究对象,采用理论分析和Creo Simulate有限元分析相结合的方法,为成型套筒的制造材料选择提供思路和依据。成型套筒的基本参数:成型套筒出料直径为100mm,套筒锥长为240mm,锥角为8.4°,成型套筒材料为45钢和20CrMnTi钢。通过有限元分析,结果表明:两种材料在静力作用下都不会发生破坏,都适合加工制造成型套筒,但在工作过程中45钢成型套筒会发生疲劳损坏,20CrMnTi钢成型套筒不会发生疲劳损坏,因此,20CrMnTi钢更适合加工制造成型套筒。     

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。     

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。     

立式柱塞冲压生物质成型机设计与试验

针对目前生物质固化成型机多为生产生物质成型颗粒且成型颗粒质量不高、成型机高能耗等问题，提出了一种新型立式柱塞冲压的生物质固化成型方式，并制造了样机。样机以开关磁阻电机为动力源，驱动飞轮并转化为成型柱塞的上下往返直线运动，实现对模具内生物质原料的冲压成型，从而形成生物质成型块。该样机利用飞轮可积蓄能量的特性，有效降低了成型作业时的能耗。成型模具采用组合式结构设计，提高了原料适应性。以典型生物质原料玉米秸秆、松木屑为原料，在10%左右含水率、室温条件下进行了试验，结果表明该成型方法可行，且整机运行情况良好；生产的成型块密度大于等于1.2g/cm3，抗跌碎性指数高于95%；样机能耗为36.51kW·h/t，各项指标均达到了相关标准的要求。该成型方法的提出和研究结果可为生物质成型机的发展提供借鉴与参考。     

注塑机螺杆头部混炼环结构的设计

本文对注塑机的工作原理进行了简单的介绍,并借鉴螺杆头部常用的几种结构形式,设计了带有止回环、止回环座和销钉型混炼环的螺杆前端头部结构,使螺杆对熔料的塑化能力进一步得到提高。     

挤压膨化参数对玉米秸秆纤维成分含量的影响

针对秸秆纤维制取酒精过程中纤维利用率低问题，利用小型单螺杆秸秆挤压机，采用五因素五水平正交旋转组合试验方法，研究了挤压膨化系统参数：模孔环隙B、螺杆末端至模板内表面的距离δ、套筒温度Τ、螺杆转速N和物料含水率W，对玉米秸秆纤维（纤维素、半纤维素和木质素）成分比例的影响规律，得出最优参数组合为：B=4mm、δ=5mm、T=120℃、N=90r/min、W=20%，纤维成分含量为：纤维素35.11%，半纤维素31.83%，木质素6.77%。研究结果为秸秆纤维制取酒精的挤压膨化预处理工艺提供参考。     

模辊式生物质颗粒燃料成型机性能试验

针对模辊式成型机在生产生物质颗粒燃料过程中存在能耗高等问题，以玉米秸秆为原料，研究成型机模辊间隙、主轴转速和模孔直径等参数对生产率、吨燃料能耗、颗粒燃料的成型率、机械耐久性和颗粒密度等的影响。结果表明：模辊间隙仅对成型率有影响，间隙为0.2mm最优。吨燃料能耗和颗粒密度随主轴转速增大而减小；模孔直径大，生产率高，吨燃料能耗低，颗粒密度小；为保证生产率，主轴转速应大于等于160r/min。不同因素试验，颗粒燃料的成型率大于95%，机械耐久性大于96%，均符合生物质颗粒燃料要求。     

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。