基于ANSYS的生物质成型流变规律及进料螺杆模态特性研究

发布时间：2021-07-10 13:29

　　生物质资源非常丰富,其高效开发有助于改善生态环境、缓解能源供应紧缺现状。生物质成型技术使松散生物质原料致密化,为其它生物质能源综合利用技术提供原料供给。但目前该技术还存在成型流变过程研究不全面、成型质量参差不齐、成型设备关键部件使用寿命短、设备振动大等发展问题。开展相关生物质成型技术的研究对开辟能源利用新领域具有重要的意义。本文以液压式生物质成型技术为研究对象,在对原料成型特性和成型机理深入理论研究与探讨的基础上,分析整个液压成型流变过程,提出原料流变演化模型；通过研究生物质原料与金属粉末和土体成型方面的相似之处,将流变学理论知识融入生物质原料成型过程研究中,针对原料流变不同成型阶段分别建立有限元分析的相关本构方程,并结合弹塑性力学、流变学、粘弹性力学等相关理论知识对成型过程进行数值模拟,得到生物质原料在成型过程中的流变规律、应力应变分布。研究发现,挤压原料在流变时外层位移滞后于中层位移,模具锥角处原料流动速度最慢、等效应力和摩擦力最大,模具存在应力集中。研究还发现原料在成型出模后,仍存有残余应力,这是原料在后期发生应力松弛和蠕变现象的原因。借鉴机械产品中改善应力集中问题的思路,提出模... 

【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

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【学位级别】：硕士

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活塞式成型部件结构示意图

螺旋式成型是利用螺杆输送推进并挤压生物质原料，套筒和螺杆形成一个成型腔，并提供成型压力，螺旋成型机是最早研制生产的成型机，其主成型部件如图1一3所示。图1一3螺旋式成型部件结构示意图1一驱动轴;2一原料;3一螺杆;4一连接法兰;5一成型模具;6一成型棒根据成型过程中粘结机理的不同可分为加热 (withdieheating)和不加热 (withoutdieheating)两种形式。一种是先在原料中加入粘结剂，然后在锥型螺旋输送器的压送下，加在原料上的压力逐渐增大，到达压缩口时原料所受的压力最大。原料在高压下体积密度增大，并在粘结剂的作用下成型，然后从成型机的出口处被连续挤出。另一种是在成型套筒上设置加热装置，利用原料中的木质素受热塑化的粘结性，使原料成型。目前，制约螺旋式成型机商业化利用的主要技术问题有:一是单位产品能耗高，另一个是成型部件寿命短，螺旋杆的端部摩擦使温度升高，磨损速度加快，其平均寿命仅有60一80h。另外

山东大学硕十学位论文燃料。按照结构不同，可分为平模和环模两种形式，成型主要部件见图1一4，图1一5。}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}} iiiiiiiiiiiiiiiii图1一环模式成型部件结构示意图图l一5平模式成型部件结构示意图1一压辊;2一驱动轴;3一原料;4一环模;1一辊子;2一原料;3一平模;4一切5一切刀:6一成刑颗粒刀:5一成犁颗粒用压辊式成型机生产颗粒成型燃料，一般不需要外部加热，可根据原料状况添加少量粘结剂，对原料的含水率要求较宽，但压辊式成型机存在噪声大、振动大的问题，而且生产的颗粒燃料需要配备各种专用的燃烧锅炉，而且其关键部件—环模工作寿命低，严重阻碍了环模压辊式成型机的推广。.4存在问题生物质成型方面的研究己经取得了一定进展和成果，但是在研究手段、研究方法和设备整机性能分析方面还存在一定问题:(l)目前生物质成型方面的研究成果主要是基于某种条件下进行的试验研究为主，生物质压缩变形过程的理论研究还不够深入，原料在压缩过程中的流变特性研究只进行了一般定性分析


本文编号：3276002