新型变速单螺杆挤出机中熔体流动特性的数值模拟

针对目前传统单螺杆挤出机因输送能力差、不节能等问题而导致的挤出效率不好,设计了一种新型变速单螺杆挤出机,用以提高单螺杆挤出机的挤出效率。文章基于有限元体积法、利用Pro/E三维绘图软件建模、并以ANSYS/CFX流体模块为平台,对新型变速单螺杆挤出机进行数值模拟,参照传统单螺杆挤出机,通过分析了压力场、速度场以及挤出性能指标与其进行对比。分析结果显示,螺杆转速的提高能有效扩大流道压力差,增强建压性能,减少物料的停留时间,从而增加输送率;其普通段与增速段分界处因增速所产生的速度差,以及反转引起的对流效果,使物料的流动由层流变为紊流,大大增强了对物料的分散混合。研究结果表明,新型变速单螺杆挤出机在保证挤出品质的基础上提高了输送能力,并减少了能耗,从而有效改善了挤出效率。

新疆地区养殖场发酵翻抛机参数优化试验

新疆地区不同养殖场(如羊场、鸽子场、牛场等)禽畜粪便废弃物等的处理是一个亟待解决的问题。进行充分翻抛发酵能够有效降低养殖场的环境污染,减少劳动力投入,提高了养殖收入和积极性,可促进当地农业、经济、生态的良性循环。研制的发酵翻抛机由绞拢翻抛机构、可调速行走机构、换垛机构及电路控制系统等组成,其翻抛能力受多种影响因素耦合作用。为此,利用正交试验对影响翻抛能力的4个主要因素进行分析,结果表明:翻抛角度为50°、前进速度为0.056m/s、翻料转速为100r/min、粪便与秸秆比为7∶3,为最佳翻抛参数。

带有反向螺纹元件的四螺杆挤出机流道内三维流场分析

研究设计了带有反向螺纹元件的四螺杆挤出机,改善传统四螺杆挤出机混合、剪切效果不均匀的情况。使用Solid works软件建模,螺杆以正方形方式排列;利用ANSYS/CFX软件分析物料在带有反向螺纹的四螺杆挤出机流道内的运动状态,对比新型螺杆与传统螺杆流道的压力、速度矢量、速度流线图等变化,探究物料在流道内的剪切、混合情况。结果表明:在外部情况相同时,新型四螺杆挤出机因为安装反向螺纹元件,螺杆出现背压,建压能力减弱;反向螺纹元件阻碍了物料输送,物料的输送速度减小,增加了物料在挤出机内的停留时间;在螺杆啮合中心区域,产生反向速度流线,混炼区域中心形成反向涡流,使物料产生回流,加强了物料的混合效果和剪切效果。

小型制粒机喂料器参数优化与试验

采用离散元法EDEM对喂料器的工作过程进行了数值模拟,定量研究了喂料过程中喂料量的变化规律以及由于物料受螺旋叶片终止断面的影响,产生不稳定、不均匀的'脉动'喂料现象,此现象在转速较低的情况下尤其明显。以主轴直径X1、螺距X2和喂料转速X3为因素,以喂料质量流率Y1、稳定性Y2和出料口落料速度Y3为评价指标,按照3因素5水平正交旋转组合设计试验方法,利用Design-Expert 8.0.6软件回归分析法和响应面分析法,建立了3个因素下喂料评价指标的数学模型。通过与研制的喂料器的实际运送情况进行对比,验证了模型的可靠性。结果表明,3个因素相对喂料质量流率和流率稳定性都具有显著相关性,显著水平分别为P<0.01和P<0.05,而这3个因素与出料口落料速度无明显相关性;采用响应面法对最佳参数组寻优,得到喂料器的最佳参数组合:轴径为35 mm、螺距为57 mm、转速为139(°)/s,喂料器喂料量波动性减小、喂料稳定性得到提高。采用该参数组的虚拟试验结果显示,喂料器质量流率为13.89 g/s,稳定性为8.46 g/s。实体样机验证试验表明:采用该参数组设计的喂料器可以使得小型环模制粒机的喂料质量流率提高4.28%,喂料变异系数降低16.11%。

不同搅拌桨设计对立式饲料混合机内流场的影响

【目的】为了提高立式饲料混合机的混合效率,需要研究不同搅拌桨形状、桨叶长度和数量条件下的混合效率,设计一款搅拌效率高的新型搅拌桨。【方法】课题组通过CFD仿真模拟,探究不同搅拌桨形状、数量以及桨叶长度对流场的影响,并根据混合机内速度场和湍流动能的变化,评估不同搅拌桨的搅拌效果。采用单因素实验设计,在每组实验中只改变一个自变量(即搅拌桨形状、数量或桨叶长度),对流场的速度和湍流动能变化进行分析研究。【结果】1)搅拌桨数量、长度不变,转速为50 r/min条件下,装配锚式搅拌装置的混合机内部流体的速度分布面积更为广阔,产生的湍流动能最大,为0.00567 m^(2)/s^(2);2)搅拌桨数量不变,桨叶从110 mm增加至150 mm时,混合机内的死区面积明显减少,桨叶附近的湍流强度明显升高;3)在锚式搅拌装置且转速为50 r/min的条件下,当主轴安装有两层搅拌桨时,混合机顶部和底部的速度都有所改善,部分区域可达到0.36 m/s,所产生的最大湍流动能为0.0048 m^(2)/s^(2),平均湍流动能分布均匀。【结论】在转速为50 r/min,液体粘度为0.0196 Pa·s,密度为1081 kg/m3的条件下,桨叶为150 mm的两层锚式搅拌装置的组合设计可显著提高流场内物料的混合均匀性和混合效率。本研究结果可为立式饲料混合机的设计和优化提供重要参考,并且对于其他类似混合机的研究也具有借鉴意义。

苜蓿草粉制粒密度与挤出力模拟试验

以苜蓿草粉作为制粒原料,建立了环模制粒的试验装置,模拟苜蓿颗粒的制粒过程。通过对不同粒度的苜蓿草粉进行制粒过程模拟试验,得出制粒挤出力与粒度、密度的关系。

饲料搅拌机研制

从提高中小型养殖场效益、节省人工出发,改良饲料混合工序,利用工程设计原理研制了饲料搅拌机,在确定总体设计思路和工作原理后,进行了总装设计和关键部件设计,试验验证了饲料搅拌机的适用性。结果表明,在搅拌时间为100 s时,混合料均匀度变异系数CV为7%。饲料搅拌机的成功研制可提高中小型养殖场经济效益,对促进农业现代化发展具有一定意义。

自走式全混合日粮制备机设计与试验

针对目前国内奶牛饲喂过程中青贮池饲料运输成本高、操作工序多以及营养损失大等问题,在现有立式饲料搅拌机的基础上,确定了牛场青贮秸秆饲料高效饲喂的自走式全混合日粮制备机总体方案,设计了青贮池青贮秸秆饲料取料装置、环形输送装置、带有切碎刀片的立式搅拌装置以及可调节撒料范围的侧门撒料装置。针对人工手动或多功能单一机械移除青贮圆捆或方捆塑料拉伸膜效率低的问题,模拟人类牙齿咬切方法设计了一种切捆除膜装置,利用下割刀的咬合动作实现对青贮捆的抓捆、切捆、除膜等一体化作业。设计了一种高效挂接机构,可对青贮池取料装置和切捆除膜装置进行快速换装,实现了牛场青贮秸秆饲料高效饲喂的一体化作业。经试验检测,样机取料高度为5000 mm,取料宽度为2000 mm,全混合日粮总制备时间为23.7 min,得到全混合日粮混合均匀度为91.1%,全混合日粮生产率为29.6 m^3/h,卸料自然残留率为0.7%,青贮秸秆捆破膜清除率达98.4%,验证了该机的实用性。

环模秸秆压块机吨燃料能耗试验与工艺优化

以水稻秸秆为原料,利用9JYK-2000A型环模秸秆压块机进行压缩成型试验研究,以主轴转速、含水率、成型温度和模辊间隙为影响因子,以压块机吨燃料能耗为响应函数。寻求工艺参数对压块机吨燃料能耗影响规律和最优组合。利用Design-Expert 8.0.6的回归分析法及响应面分析法,建立并分析了4个因子对试验指标影响的数学模型。结果表明:主轴转速为160.8 r/min、含水率为(23.92±3)%、成型温度为84.5℃、模辊间隙为2.47 mm条件下,压块机吨燃料能耗为27.10 kW·h/t,所生产成型压块的松弛密度均值为1.023 g/cm3;各因素对压块机吨燃料能耗贡献率由主到次依次为:主轴转速、含水率、模辊间隙、成型温度;试验验证模型预测值与试验值之间相对误差均值为4.50%,可用来预测环模秸秆压块机的吨燃料能耗。

立式TMR搅拌机的混合原理及其搅龙参数的设计

为给饲料搅拌机的设计和试验研究提供理论依据,本文分析了立式TMR饲料搅拌机的结构、特点及其混合原理,对其相关部件的参数进行了设计,特别对其核心部件——锥形搅龙的结构参数及其工艺参数进行了理论分析,据此设计了立式TMR饲料搅拌机试验样机,并确定了搅龙结构参数与搅龙转速之间的相互关系,通过分析确定了在给定的搅龙结构参数下,搅龙的临界转速范围为27～68r/mim转速。

小型可调间隙饲料制粒机设计与试验

为实现小批量颗粒饲料生产,设计一种小型可调间隙饲料制粒机,包括环模及配套部件、压辊及配套部件、传动机构等。该制粒机特征为:压辊调节部件位于制粒机外部,能够在不停机的状态下实时调节模辊间隙,保证颗粒饲料的连续生产。同时设计了与该制粒机配套的控制系统。基于弹塑性理论,采用有限元分析软件Abaqus内置的Drucker-Prager Cap本构模型对制粒机模辊挤压过程进行了数值模拟,模拟结果表明,模辊间隙的设置应与物料的摩擦因数相匹配,适当提高物料的摩擦因数能够避免物料内部滑移耗能,有利于提高颗粒饲料的产量和质量。制造样机并进行了生产试验,以某配方乳猪料为原料,进行制粒机作业性能指标的测定,结果表明:该制粒机生产的颗粒饲料成品含水率为13.53%,直径为3 mm,颗粒含粉率为3.27%,颗粒耐久度(PDI)为94.34%,颗粒硬度为176.03 N,生产率约为42 kg/h,各项指标均达到设计要求,满足小批量颗粒生产的要求。

不同装载系数和混合时间对V型混合机混合效果的影响

V型混合机是预混合饲料厂和药厂最常采用的混合机,为了研究不同装载系数和混合时间对预混料混合均匀度的影响,探求V型混合机在添加剂预混料生产中合理的装载系数和最佳的混合时间。采用甲基紫示踪法,以玉米粉为原料,采用两因素随机分组实验设计方案,分为5个装载系数(20%、30%、40%、50%和60%)和3个不同混合时间(8、10、15 m in)对饲料混合均匀度的影响进行研究。结果表明:V型混合机的最佳装载系数为30%,最佳的混合时间为10 m in。

9JLT-10全混日粮搅拌机及搅龙设计

全混日粮搅拌机主要用于奶牛、肉牛全混合日粮(TMR)加工制作的专用设备,能够将各种精、粗饲料按照一定的配方比例混合搅拌均匀,提高饲料的适口性和营养的均衡性。为此,应用CAD和SolidWorks对9JLT-10TMR饲料搅拌机下搅龙进行辅助设计,对搅龙强度进行COSMOS力分析;同时,对搅拌机整体装配进行仿真优化设计,以提高TMR饲料搅拌车整机性能,减少整机设计周期。

新一代混合机——SJHS系列双层高效混合机

介绍了新一代的SJHS系列双层高效混合机,它在诸多方面进行了改进,如增加了过渡搅拌件,使物料混合均匀度、残留率等指标得到明显改善,生产效率也大大提高;机体的密封和机体占地面积等得到明显改进。

饲草含水率对压块成形的影响

在机具一定的情况下,以乌梁素海生长的水草为压块物料,进行饲草压块成形试验,着重研究饲草的含水率对草块成形情况、草块密度、生产率的影响。试验结果表明:饲草含水率对压块成形的影响可分为3个区段:不成形区段(含水率小于20%或大于60%)、冷压成形区段(含水率为43%～60%)、热压成形区段(含水率为20%～43%)。初步确定适于水草压块的最佳含水率为38%左右。本试验为水(饲草)压块成形和实现商品化生产提供了理论依据,同时对发挥资源优势、保护生态环境有着重大的意义。

环模制粒机生产率理论计算及其影响因素分析

介绍了环模制粒机制粒成形过程与机理,对压紧区物料受力状态进行了分析,推导了环模制粒机最大物料挤压高度以及生产率的计算公式,并分析了环模制粒机结构参数、转速、压辊数量等因素对生产率的影响规律。分析表明:在环模直径一定的情况下增大环模宽度、压辊直径,提高环模转速以及增加压辊数量在一定范围内可以提高环模制粒机生产率。

双轴桨叶式混合机内椭球颗粒混合特性模拟

为探讨双轴桨叶式混合机内椭球颗粒的随机运动和混合特性,采用离散元法对颗粒混合过程进行了模拟研究。从单颗粒的随机运动轨迹、颗粒群的流线运动轨迹的角度分析了颗粒运动规律及混合特征,定量描述了混合程度与转子旋转圈数的数学关系。结果表明:混合机内椭球颗粒的随机运动剧烈,径向和轴向上的混合效果良好;分层颗粒的混合均匀是在对流混合,剪切混合和扩散混合共同作用下实现的;分层颗粒的混合度与转子旋转圈数直接相关,混合度与圈数的关系符合指数增长模型。

饲料混合机的混合机理及工作性能的评定

混合是生产配合饲料和混合饲料的关键工序,其目的是将配合后的各种物料在外力作用下相互掺合,使各种饲料能够均匀分布。饲料混合机作为混合工序的主导设备,其工作性能显得尤其重要。为此,介绍了我国典型饲料混合机的混合机理以及混合性能的评价指标体系,讨论了混合均匀度的表示方法和测定方法,分析了饲料混合机的发展前景。