基于蜂窝结构的仿生立式环模生物质颗粒机设计与试验

针对传统生物质颗粒环模成型机生产成型效率低、环模失效严重等问题,基于仿生蜂窝状有序多模孔结构,该研究提出了一种立式环模生物质颗粒成型机仿生设计方法。对蜂窝单体几何模孔结构进行图像处理,对蜂窝相邻模孔边缘轮廓拐点坐标进行提取,并获取模孔网格坐标,构建环模-压辊-物料耦合作用受力模型,以物料摄取量、挤压力为设计目标,对颗粒成型机仿生环模、模孔、压辊等参数进行设计。样机通过三压辊与仿生环模孔之间摩擦作用,实现对成型区域内物料的挤压成型,从而形成致密的生物质颗粒。温室条件下以颗粒度为2~4 mm的玉米秸秆为物料,物料含水率为12%、压辊主轴转速为100 r/min,结果表明:在相同转速下,优化后的仿生立式环模生物质颗粒成型机较传统环模成型机吨料能耗降低10.08%,生产的成型颗粒密度大于等于1.32 g/cm^(3),抗跌碎性指数为99.4%,样机能耗为40.46 kW·h/t,该研究各项指标均达到了相关标准的要求且高于传统生物质颗粒机。

基于ARIZ-91的咬合式双层辊模生物质成型机概念设计

针对现有环模压辊式生物质成型机可靠性差、辊模磨损严重、原料适应能力差等问题,文章应用发明问题解决算法(ARIZ)进行环模压辊式生物质成型机的创新概念设计。通过系统功能分析、问题模型分析、资源分析、确定最终理想解(IFR)和物理矛盾、物场分析等多个解决问题的工具,设计了咬合式双层辊模结构的新型生物质成型机。该生物质成型机采用双层压辊与双层环模相配合且辊模间隙可调式结构,并在环模块上设有加热装置;压辊和环模采用咬合式挤压结构,可以有效减少压辊和环模的磨损面积,增强压辊对物料的挤压作用。在产品概念设计中应用ARIZ,可以帮助设计人员快速明晰关键问题并提供多通道求解路径,克服传统经验、类比设计的局限,提升设计效率和质量。

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。

基于Pro/Mechanica的新型生物质颗粒成型机箱体结构分析及优化

将生物质可移动柱塞式环模颗粒成型机结构参数输入到Pro/Mechanica模块中,通过CAE技术对成型机箱体的虚拟结构模型进行有限元分析,研究其应力和变形情况,并对影响其力学性能的结构参数进行灵敏度分析,建立了箱体质量最轻时的数学模型。通过优化计算,得到使结构达到最佳力学性能时的参数值,并根据优化结果对原始设计进行了改进,使箱体质量减轻了22.98%,既节省材料,又使结构更加安全可靠,同时也缩短了产品开发周期,降低了生产和试验成本。

环模式秸秆压块机模具有限元分析及锥角优化

针对秸秆压块机主要构件环模失效问题,根据压块机的工作原理及加热方式,应用SolidWorks和Abaqus软件完成4种不同锥角组合式环模模头的建模与静力学分析,得到了不同锥角时模头模具的应力与变形分布规律,分析了模具中间位置沿轴向和纵向路径的应力和变形趋势以及锥角对成型品质的影响。结果表明,锥角为20°时模具具有较好的工作性能,为环模进行结构优化提供了依据。