冲压式秸秆制砖机关键部件设计与试验研究

发布时间：2020-04-02 18:37

【摘要】：我国是一个农业大国,有着大面积的农作物种植,秸秆年总产量高达1×10~(10)t,约占世界产量的一半,如果将农作物秸秆制成秸秆板或秸秆砖,用来代替木材的使用,将对森林资源起到很好的保护作用,并且还为秸秆的原料化利用做出贡献。本文根据秸秆热压制砖成型的工艺,提出了秸秆制砖的工艺过程、工作要求,将制砖机的关键部件分为冲压系统、加热系统和下料系统三个部分进行分析与试验,主要的研究过程和结论如下:(1)国内外农作物秸秆处理方式分析。“五化”利用是目前秸秆利用的主要方式,但其中原料化利用仅为2.7%,处于较低水平,而秸秆压制成的建材是秸秆原料化利用的主要途径,秸秆制砖机研制对秸秆高质化利用具有重要意义。(2)秸秆制砖机的总体方案设计。提出秸秆制砖的工艺过程和工作要求,工艺过程:下料、加热、热压成型;工作要求:在胶黏剂添加比15%的情况下,热压压力10MPa,热压成型温度80℃,秸秆砖的尺寸120mm×58mm×45mm;在对总体结构设计的基础上,利用Solid Works对关键部件进行三维建模。(3)冲压系统分析与样机加工。对冲压头和冲压头连接杆利用有限元分析软件AnsysWorkbench17.0三维模型进行分析,结果符合设计要求。冲压机构设计,将冲压系统关键部件简化为曲柄滑块机构,在分析执行机构的位置、速度与加速度的基础上,确定机构参数与配套动力,完成样机加工与调试。(4)加热系统分析与试验。设计导热板和热压油路,并对物理样机的加热系统进行试验。结果显示在预设110℃时,导热板平均温度达到86.2℃,满足热压成型的最低温度80℃,加热系统满足设计要求。(5)下料系统分析与试验。在利用EDEM软件进行离散元分析两个出料口下料均匀的基础上,对物理样机进行试验验证;再进行均匀设计试验,以农作物秸秆含水率、分料轮的转速、拨料轮的转速为试验因素,以出料口物料质量差为试验指标,采用U_(10)(5~3)表进行均匀设计试验,对试验结果采用回归分析法建立数学模型;利用MATLAB软件进行拟合,并对拟合结果进行优化,确定最优组合为:秸秆含水率20%,分料轮的转速70r·min~(-1),拨料轮的转速60r·min~(-1),此时出料质量差18g。研究表明,对秸秆制砖机冲压系统、加热系统和下料系统的设计满足秸秆制砖要求,完成秸秆制砖机的设计与试验,其研究结论对秸秆制砖机的推广与利用提供了技术支持。
【图文】：

原理图,制砖,秸秆,拨料器

4.螺旋分料电机 5.飞轮 6.拨料器 7.排气管 8.加热油箱 9.工 14.冲压头连接杆 15.冲压连杆 16.物料挡板17.皮带轮 18.主电图 2-2 秸秆制砖的结构简图Figure 2-2 Schematic structure of straw brick结构设计简图如图 2-2 所示，秸秆制砖机系统分料器、螺旋分料电机、飞轮、拨料器、排气电机架、导热板、直线导轨、冲压头连接杆、、进油口、回油口等组成。原理图，对其三个主要部分进行工作原理的分析。示，其主要工作原理主要分为三个部分，分别中颜色较深部分为加热系统。构简图如 2-2 所示，工作原理图如图 2-3 所示冲压—生成秸秆砖”，首先在工作之前先对导热

制砖机,秸秆,总图,加热系统

图 2-3 秸秆制砖机结构总图Figure 2-3 Stalk brick making machine overall structure diagram加热系统制的秸秆砖有更好的性能，不含酚醛等有毒害物质，，以及虫蛀的效果，本文根据沈阳农业大学工程学院农作物秸秆队研制的以无机胶凝和有机胶混合胶黏剂，采用的是热压对加热系统进行设计。12689
【学位授予单位】：沈阳农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S226

【参考文献】