秸秆环模成型机结构设计与环模力学分析

发布时间：2017-10-25 17:19

  本文关键词：秸秆环模成型机结构设计与环模力学分析

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【摘要】：秸秆固化成型技术是生物质能转换技术研究的一个重要分支,对开发利用我国丰富的生物质资源具有重要意义,但仍存在成型微观理论研究欠缺、成型设备能耗高以及关键成型部件寿命短等问题。 本文从生物质原料成型的微观机理着手,分析了物料的生物构造、理化性质及微观力学特性对成型过程的影响规律,并提出了秸秆压缩成型粘接机制。建立了环模成型区的受力模型,对工作过程中物料和环模的受力情况进行了理论分析。设计开发了一种新型秸秆环模成型机,开展了技术指标制定、主要参数优选、关键部件的设计和三维模型建立等工作。 建立环模和环模固化成型模型,基于ANSYS软件对环模进行结构静力学、结构热力学和结构动力学数值模拟,揭示了环模的应力场、应变场、温度场以及位移分布规律,重点探讨了不同长径比和不同模孔倒角对环模应力的影响。模拟结果表明：优化环模模孔锥面的角度和弧度可以有效减少模孔的磨损速率；本文研究条件下环模的最大应力在长径比为4.5：1时最大,5：1时最小,说明长径比为4.5：1的环模最容易损坏,长径比为5：1的环模磨损最小；长径比为5.5：1时环模的温度最高,而长径比为5：1时的环模温度最适合生物质燃料成型；环模模孔倒角在30。时,模孔所受应力最大,在模孔倒角为60。时,所受应力最小,物料更容易被挤压,环模使用寿命更长。本文对环模成型机核心工作部件环模的数值模拟结果为优化环模材料选择、保证模具强度、提高模具寿命提供了科学依据。
【关键词】：秸秆 环模 成型机 温度场 应力场
【学位授予单位】：青岛科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TK6;TH122
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 1 绪论9-18
• 1.1 课题来源及研究意义9-10
• 1.2 生物质燃料成型工艺与设备10-13
• 1.2.1 生物质燃料挤压成型的工艺类型10-11
• 1.2.2 生物质燃料挤压成型设备11-13
• 1.3 国内外研究现状及分析13-16
• 1.3.1 国外的生物质成型技术现状13-15
• 1.3.2 国内的生物质成型技术研究现状15-16
• 1.4 本文的研究内容16-18
• 1.4.1 目前存在的问题16-17
• 1.4.2 研究内容17-18
• 2 环模成型机成型机理与成型理论研究18-40
• 2.1 生物质原料压缩成型机理18-26
• 2.1.1 成型过程中生物构造18-21
• 2.1.2 成型过程中的物理性质21-23
• 2.1.3 成型过程中的化学性质23-24
• 2.1.4 成型过程中力学性能24-25
• 2.1.5 成型过程的粘接机制25-26
• 2.2 环模成型机的工作过程分析26-27
• 2.3 环模受力分析27-33
• 2.3.1 环模受力情况29-31
• 2.3.2 弯曲强度分析31-32
• 2.3.3 接触抗压强度分析32-33
• 2.4 物料在环模孔中的受力分析33-35
• 2.5 环模孔中的挤压力和摩擦力分析35-37
• 2.6 压紧区被压入物料层的高度分析37-39
• 2.7 本章小结39-40
• 3 新型环模成型机结构设计40-63
• 3.1 秸秆环模成型机技术指标40
• 3.2 主要参数的确定40-41
• 3.3 环模的设计41-44
• 3.4 主轴的设计44-45
• 3.5 环模成型机主要零部件设计45-53
• 3.5.1 主轴组45-47
• 3.5.2 压辊组47-48
• 3.5.3 螺旋加料器48-49
• 3.5.4 调质器49-51
• 3.5.5 强制喂料器51-52
• 3.5.6 壳体门52
• 3.5.7 壳体52-53
• 3.6 主要零部件的三维模型53-61
• 3.6.1 主轴组54-55
• 3.6.2 压辊组55-56
• 3.6.3 螺旋加料器56-57
• 3.6.4 调质器57
• 3.6.5 强制喂料器57-58
• 3.6.6 壳体门58-59
• 3.6.7 壳体59-60
• 3.6.8 其他60-61
• 3.7 秸秆环模成型机总体结构61-62
• 3.8 本章小结62-63
• 4 基于ANSYS有关环模的有限元分析63-83
• 4.1 ANSYS软件介绍63-64
• 4.1.1 ANSYS产品及其发展过程63
• 4.1.2 ANSYS的典型分析过程63-64
• 4.2 环模磨损的有限元分析64-67
• 4.2.1 ANSYS分析类型和计算方法的确定64-65
• 4.2.2 几何模型的建立65
• 4.2.3 材料属性65-66
• 4.2.4 单元选择66
• 4.2.5 网格划分66
• 4.2.6 模拟结果分析66-67
• 4.3 环模的温度场有限元分析67-72
• 4.3.1 几何模型的建立68
• 4.3.2 网格划分68-69
• 4.3.3 单元类型选择69
• 4.3.4 材料属性69-70
• 4.3.5 边界条件70
• 4.3.6 模拟结果分析70-72
• 4.4 不同长径比环模的应力应变及位移的有限元分析72-78
• 4.4.1 几何模型的建立72
• 4.4.2 网格划分72-73
• 4.4.3 施加约束条件73
• 4.4.4 施加载荷73-75
• 4.4.5 求解结果及分析75-78
• 4.5 环模模孔的有限元分析78-82
• 4.5.1 环模模孔的模型建立78
• 4.5.2 材料属性与网格划分78-79
• 4.5.3 施加约束条件79
• 4.5.4 施加载荷79
• 4.5.5 求解结果及分析79-82
• 4.6 本章小结82-83
• 5 总结与展望83-85
• 参考文献85-88
• 致谢88-89
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文89-90

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：1094714