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。

生物质成型机成型模孔内表面摩擦力分形预测

选择2种模孔材料,利用粗糙仪测出其表面形貌,提取轮廓数据,采用尺码法计算出表面分形参数D和G,再基于经典接触公式和M-B分形接触模型建立成型模孔内表面滑动摩擦力分形预测模型并进行模拟,最后利用摩擦磨损试验台进行验证。结果表明:当环模模孔内表面的粗糙度Ra值3.428μm时(45钢),D值为1.373,G值为1.55×10^(-6) m;而当其Ra值为4.002μm时(40Cr),D值为1.359,G值为0.82×10^(-6) m;摩擦力随真实接触面积的增加呈增大趋势,单位摩擦力随真实接触面积的增加呈减小趋势;在Ar<Arc时,摩擦力增大速度较快,单位摩擦力减小速度较快;在Ar>Arc时,摩擦力增幅较平缓,单位摩擦力降幅较平缓。经实验验证,摩擦力模拟结果比试验结果略高,且随真实接触面积的增大,摩擦力的模拟值正逐渐接近实验值,模型预测较准确。

生物质成型颗粒圆周表面形貌分析研究

生物质成型颗粒圆周表面形貌是生物质成型机核心部件——成型模孔与成型颗粒间建立接触力学分形模型,并预测成型模孔摩擦磨损的关键。选用成型模孔直径规格为6、8 mm的环模成型机压缩而成的生物质成型颗粒(3种材料颗粒度1~3 mm、含水率11%)为试验样本,利用粗糙仪采集其圆周表面粗糙形貌数据,测量其直径、密度和硬度,分析其关联性,并通过扫描电镜分析其圆周表面粗糙形貌,结果表明:生物质环模成型机的成型模孔在与成型颗粒接触过程中,产生摩擦磨损,导致成型模孔直径d0增大,压缩后成型颗粒直径d也随之增大;成型颗粒密度ρ和硬度HD随其直径d的增大而下降,成型颗粒算术平均粗糙度Ra值则随直径d的增大而上升;圆周表面粗糙度中心轮廓的最大材料率Mr2值,随成型颗粒直径d的增大总体保持在80%~90%之间。

模块化机床专用夹具模型库的建立及应用

在分析了传统夹具设计方法及相关教学环节特点的基础上,依托虚拟仿真技术给出了按照模块设计建立机床专用夹具模型库的方法,并提出了将其应用于实践教学的思路。模块化机床专用夹具模型库以典型零件为夹具装夹对象,由定位元件及装置、典型夹紧机构及装置、对刀及导向装置、典型夹具体等几部分组成,使用时既可通过调用各模块组件,拼装出高效且灵活多变的机床专用夹具,又能以展示模型结构及夹具装夹过程作为辅助教学手段,加深学生对夹具各组成部分结构及功用的认知,提升教学效果。