生物质柱塞式成型机关键机构的设计与仿真
发布时间：2021-07-27 16:13
针对传统成型机能耗高、寿命短、模具磨损过快等特点,新设计一种生物质环模柱塞式致密成型机。对挤压过程中压辊组件进行有限元模态分析,以得到研究结构的各阶模态的固有频率和振型,结果表明成型过程中不发生共振,为压辊设计提供理论基础。
【文章来源】：农村实用技术. 2019,(03)
【文章页数】：3 页
【部分图文】：
关键成型机构结构示意图
暇?确植贾????型模块以及压辊上下设计成阶梯式结构，使物料被均匀迅速地挤压进成型模孔，减少能耗损失；成型模块采用装配式结构，当损坏后可以进行单独更换。如图1~2所示，环模柱塞式关键成型机构由压辊组件，主轴，成型模具组件等组成；压辊组件由基座，压板，压辊，连接轴，月牙刮板，挤压柱塞等组成；成型模具组件由环形底座，成型模块，上封板，下封板，模块插槽，成型孔等组成。1-压辊组件；2-主轴；3-成型模具组件；图1关键成型机构结构示意图11-基座；12-压板；13-压辊；14-连接轴；15-月牙刮板；图2压辊组件组装爆炸图1.2成型机工作原理主轴转动带动整个压辊组件进行旋转挤压运动，压辊组件上安装了两个对称的柱塞式压辊。旋转挤压过程中，物料被不断送入成型模具空间内，逐渐充满压辊组件和成型模具盘的间隙。压辊组件在主轴的带动下不断作旋转运动，组件上的月牙刮板也在挤压间隙对物料进行刮除，以降低工作时压辊与物料侧向挤压造成的动力损耗，并实现原料的平铺。在主轴带动的旋转作用下，压辊上的柱塞源源不断地将物料压入成型模具的模孔中，因此产生了剧烈的摩擦挤压，导致模具内的温度不断升高。而温度升高后，生物质原料中的木质素不断软化从而具有一定的粘结力，使得生物质原料相互粘结，进入保型阶段。2压辊组件受力分析与仿真2.1压辊组件受力分析生物质柱塞式成型机关键机构的设计与仿真尼姝丽，姜子琪，王述洋，王慧，刘林（东北林业大学机电工程学院，黑龙江哈尔滨150040）摘要：针对传统成型机能耗高、寿命短、模具磨损过快等特点，新设计一种生物质环模柱塞式致密成型机。对挤压过程中压辊组件进行有限元模态分析，以得到研究结构的各阶模态的固有频率和振型，结果表明成型过程中不发生
762019.03经营管理JINGYINGGUANLI图3压辊组件受力分析图如图6所示，压辊组件在主轴的带动下，由于主动力矩M的作用，以n1转速作旋转运动。当压辊组件旋转到A位置时，开始与成型模具相啮合，A是进入点，B为最大啮合点，C是退出点，A位置时柱塞也与成型模块内的物料接触挤压，当柱塞转到B位置时，达到最大啮合深度H，之后随着压辊的持续转动，到达C点，压辊退出成型模块。图8（a）中，R1是压辊组件的啮合圆半径，R2是成型模具部件的啮合圆半径，Fα为压辊柱塞实际受力，Fr为它被分解的径向分力，Ft为切向分力，α是Fα与Fr的夹角，α0是最大值。压辊柱塞实际受力Fα实际变化规律如图6（b）中的曲线1所示，但由于压辊柱塞在啮合挤压成型区AC停留的时间很短，为便于分析，将其受力过程视为一个稳态情况进行分析[12]，如曲线2所示，由此可得：（1）（2）（3）其中：（4）（5）式中P0——压辊柱塞体最大挤压力，取100MPad——成型模孔直径，取30mm切向分力Ft对压辊产生的阻力矩T为：（6）径向分力Fr对压辊产生的合力Ra为：（7）由于压辊组件的圆周都均匀分布多个柱塞体，当压辊转动时，同时进入挤压成型区的柱塞不止一个，只要在夹角范围内的压辊柱塞都会对生物质原料进行挤压成型，其中夹角计算如下：（8）则压辊组件上同时参与挤压保型过程的柱塞体和成型孔对数（ω对取整）为：（9）式中：N1——压辊圆周上单排柱塞体的数目整个压辊组件在工作过程中受到的阻力矩Ttotal和径向合力Ratotal为：(10)(11)2.2成型压辊有限元分析在生物质固体燃料的挤压成型过程中，压辊组件与生物质原料经过不断地碾磨、挤压，而导致压辊因磨损而产生破坏。压辊组件在挤压成型过程中需绕主轴进行公转运动的同时，进行自?
【参考文献】：
期刊论文
[1]压舌板热封包装机切辊的模态分析[J]. 范荣,张文志,张莹瑜,陈永麟. 机械工程与自动化. 2017(04)
[2]浅析我国能源安全现状及解决路径[J]. 张丽,付军华. 法制与社会. 2017(11)
[3]基于柱塞式成型机的生物质成型设备优化设计[J]. 苏明顺,王继荣,刘广涛,李军. 青岛大学学报(工程技术版). 2017(01)
[4]外啮合柱塞式生物质颗粒燃料成型机的设计[J]. 金实,俞国胜,陈忠加,袁湘月,丰超. 林业机械与木工设备. 2017(01)
[5]基于ANSYS的生物质成型机模具的仿真分析[J]. 王述洋,王辉,李姊静,张臣. 江苏农业科学. 2016(07)
[6]柱塞式平模生物质成型机设计与试验[J]. 陈忠加,俞国胜,王青宇,袁湘月,宁廷州,金实. 农业工程学报. 2015(19)
[7]柱塞式生物质环模成型机环模凹模磨损预测[J]. 德雪红,俞国胜,陈忠加,郭文斌. 北京林业大学学报. 2015(06)
[8]基于ANSYS Workbench分级破碎机破碎辊的模态分析[J]. 张安宁,郑月,张勇杰. 煤矿机械. 2014(12)
[9]行星轮式内外锥辊固体燃料平模成型机研制与试验[J]. 张喜瑞,甘声豹,李粤,梁栋,郑侃. 农业工程学报. 2014(22)
[10]斜盘柱塞式生物质燃料成型机的设计[J]. 王青宇,蓝保桢,俞洋,陈忠加. 木材加工机械. 2014(05)
博士论文
[1]对辊柱塞式成型机研制及其成型参数优化[D]. 宁廷州.北京林业大学 2016
[2]基于分形理论的柱塞式生物质环模成型模具磨损机理研究[D]. 德雪红.北京林业大学 2014
硕士论文
[1]生物质平模成型机压辊的优化设计研究[D]. 胡运龙.合肥工业大学 2015
[2]生物质常温柱塞式环模颗粒成型机研究及设计[D]. 袁大龙.北京林业大学 2014
[3]五柱塞秸秆燃料成型机虚拟设计及仿真分析[D]. 李游.辽宁科技大学 2013
[4]五柱塞式秸秆燃料成型机的性能参数分析[D]. 卜雪君.辽宁科技大学 2012
本文编号：3306115
【文章来源】：农村实用技术. 2019,(03)
【文章页数】：3 页
【部分图文】：
关键成型机构结构示意图
暇?确植贾????型模块以及压辊上下设计成阶梯式结构，使物料被均匀迅速地挤压进成型模孔，减少能耗损失；成型模块采用装配式结构，当损坏后可以进行单独更换。如图1~2所示，环模柱塞式关键成型机构由压辊组件，主轴，成型模具组件等组成；压辊组件由基座，压板，压辊，连接轴，月牙刮板，挤压柱塞等组成；成型模具组件由环形底座，成型模块，上封板，下封板，模块插槽，成型孔等组成。1-压辊组件；2-主轴；3-成型模具组件；图1关键成型机构结构示意图11-基座；12-压板；13-压辊；14-连接轴；15-月牙刮板；图2压辊组件组装爆炸图1.2成型机工作原理主轴转动带动整个压辊组件进行旋转挤压运动，压辊组件上安装了两个对称的柱塞式压辊。旋转挤压过程中，物料被不断送入成型模具空间内，逐渐充满压辊组件和成型模具盘的间隙。压辊组件在主轴的带动下不断作旋转运动，组件上的月牙刮板也在挤压间隙对物料进行刮除，以降低工作时压辊与物料侧向挤压造成的动力损耗，并实现原料的平铺。在主轴带动的旋转作用下，压辊上的柱塞源源不断地将物料压入成型模具的模孔中，因此产生了剧烈的摩擦挤压，导致模具内的温度不断升高。而温度升高后，生物质原料中的木质素不断软化从而具有一定的粘结力，使得生物质原料相互粘结，进入保型阶段。2压辊组件受力分析与仿真2.1压辊组件受力分析生物质柱塞式成型机关键机构的设计与仿真尼姝丽，姜子琪，王述洋，王慧，刘林（东北林业大学机电工程学院，黑龙江哈尔滨150040）摘要：针对传统成型机能耗高、寿命短、模具磨损过快等特点，新设计一种生物质环模柱塞式致密成型机。对挤压过程中压辊组件进行有限元模态分析，以得到研究结构的各阶模态的固有频率和振型，结果表明成型过程中不发生
762019.03经营管理JINGYINGGUANLI图3压辊组件受力分析图如图6所示，压辊组件在主轴的带动下，由于主动力矩M的作用，以n1转速作旋转运动。当压辊组件旋转到A位置时，开始与成型模具相啮合，A是进入点，B为最大啮合点，C是退出点，A位置时柱塞也与成型模块内的物料接触挤压，当柱塞转到B位置时，达到最大啮合深度H，之后随着压辊的持续转动，到达C点，压辊退出成型模块。图8（a）中，R1是压辊组件的啮合圆半径，R2是成型模具部件的啮合圆半径，Fα为压辊柱塞实际受力，Fr为它被分解的径向分力，Ft为切向分力，α是Fα与Fr的夹角，α0是最大值。压辊柱塞实际受力Fα实际变化规律如图6（b）中的曲线1所示，但由于压辊柱塞在啮合挤压成型区AC停留的时间很短，为便于分析，将其受力过程视为一个稳态情况进行分析[12]，如曲线2所示，由此可得：（1）（2）（3）其中：（4）（5）式中P0——压辊柱塞体最大挤压力，取100MPad——成型模孔直径，取30mm切向分力Ft对压辊产生的阻力矩T为：（6）径向分力Fr对压辊产生的合力Ra为：（7）由于压辊组件的圆周都均匀分布多个柱塞体，当压辊转动时，同时进入挤压成型区的柱塞不止一个，只要在夹角范围内的压辊柱塞都会对生物质原料进行挤压成型，其中夹角计算如下：（8）则压辊组件上同时参与挤压保型过程的柱塞体和成型孔对数（ω对取整）为：（9）式中：N1——压辊圆周上单排柱塞体的数目整个压辊组件在工作过程中受到的阻力矩Ttotal和径向合力Ratotal为：(10)(11)2.2成型压辊有限元分析在生物质固体燃料的挤压成型过程中，压辊组件与生物质原料经过不断地碾磨、挤压，而导致压辊因磨损而产生破坏。压辊组件在挤压成型过程中需绕主轴进行公转运动的同时，进行自?
【参考文献】：
期刊论文
[1]压舌板热封包装机切辊的模态分析[J]. 范荣,张文志,张莹瑜,陈永麟. 机械工程与自动化. 2017(04)
[2]浅析我国能源安全现状及解决路径[J]. 张丽,付军华. 法制与社会. 2017(11)
[3]基于柱塞式成型机的生物质成型设备优化设计[J]. 苏明顺,王继荣,刘广涛,李军. 青岛大学学报(工程技术版). 2017(01)
[4]外啮合柱塞式生物质颗粒燃料成型机的设计[J]. 金实,俞国胜,陈忠加,袁湘月,丰超. 林业机械与木工设备. 2017(01)
[5]基于ANSYS的生物质成型机模具的仿真分析[J]. 王述洋,王辉,李姊静,张臣. 江苏农业科学. 2016(07)
[6]柱塞式平模生物质成型机设计与试验[J]. 陈忠加,俞国胜,王青宇,袁湘月,宁廷州,金实. 农业工程学报. 2015(19)
[7]柱塞式生物质环模成型机环模凹模磨损预测[J]. 德雪红,俞国胜,陈忠加,郭文斌. 北京林业大学学报. 2015(06)
[8]基于ANSYS Workbench分级破碎机破碎辊的模态分析[J]. 张安宁,郑月,张勇杰. 煤矿机械. 2014(12)
[9]行星轮式内外锥辊固体燃料平模成型机研制与试验[J]. 张喜瑞,甘声豹,李粤,梁栋,郑侃. 农业工程学报. 2014(22)
[10]斜盘柱塞式生物质燃料成型机的设计[J]. 王青宇,蓝保桢,俞洋,陈忠加. 木材加工机械. 2014(05)
博士论文
[1]对辊柱塞式成型机研制及其成型参数优化[D]. 宁廷州.北京林业大学 2016
[2]基于分形理论的柱塞式生物质环模成型模具磨损机理研究[D]. 德雪红.北京林业大学 2014
硕士论文
[1]生物质平模成型机压辊的优化设计研究[D]. 胡运龙.合肥工业大学 2015
[2]生物质常温柱塞式环模颗粒成型机研究及设计[D]. 袁大龙.北京林业大学 2014
[3]五柱塞秸秆燃料成型机虚拟设计及仿真分析[D]. 李游.辽宁科技大学 2013
[4]五柱塞式秸秆燃料成型机的性能参数分析[D]. 卜雪君.辽宁科技大学 2012
本文编号：3306115
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