生物质固化成型机理与环模特性研究

发布时间：2021-08-18 20:41

　　生物质固化成型设备在能源利用领域得到了广泛的应用,环模式秸秆压块机作为一种典型的生物质固化成型设备,具有生产效率高和投入少等优点。组合式环模是秸秆压块设备的关键零部件之一,容易产生磨损和疲劳断裂失效,严重影响了成型设备的使用寿命。本文在分析生物质固化成型机理的基础上,以延长环模寿命为目标,对环模的磨损特性、结构参数与疲劳特性等进行了研究,主要工作内容如下：（1）分析了生物质固化成型机理及致密成型的影响因素,建立了物料挤压过程的力学模型,重点讨论了环模模孔锥面压力与各参数的关系,然后根据固化成型机理和力学模型建立成型能耗模型。（2）针对组合式环模磨损严重的问题,开展环模磨损试验研究,研究模具的磨损机理和环模入料口的磨损情况,结果表明环模入料口处的磨损机理为高应力碾碎式三体磨料磨损。（3）根据磨粒磨损相关理论,建立单磨粒进入环模与压辊间隙的磨粒磨损模型,推导环模与压辊表面的线磨损率,并依据磨损模型提出减小磨损的具体措施。（4）对不同的环模锥角与模孔形状参数进行了数值模拟及结构优化,结果表明优化后的环模具有更好的结构性能。（5）针对单层环模结构的不足,提出双层环模出料孔结构,并对其进行结构优... 

【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题背景和研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 生物质固化成型机理研究现状
        1.2.2 生物质固化成型设备磨损研究现状
        1.2.3 环模结构参数与疲劳寿命研究现状
    1.3 主要研究目标及内容
        1.3.1 主要研究目标
        1.3.2 主要研究内容
2 生物质固化成型机理研究
    2.1 环模式秸秆压块机主要结构及特点
        2.1.1 总体结构与工作原理
        2.1.2 环模结构形式
    2.2 生物质致密成型机理
        2.2.1 致密成型原理
        2.2.2 致密成型的影响因素
    2.3 挤压过程的力学模型
        2.3.1 供料区
        2.3.2 变形压紧区的力学模型
        2.3.3 挤压成型区的力学模型
    2.4 固化成型能耗模型
        2.4.1 比能耗模型
        2.4.2 扭矩模型
    2.5 本章小结
3 环模磨损特性研究
    3.1 环模磨损失效分析
        3.1.1 成型设备磨损现状
        3.1.2 环模磨损失效宏观形貌分析
    3.2 环模磨损试验研究
        3.2.1 试验目的
        3.2.2 试验材料与设备
        3.2.3 试验方法
        3.2.4 模具入料口磨损深度分析
        3.2.5 模具入料口微观形貌分析
    3.3 磨料磨损
        3.3.1 磨料磨损概念及简化模型
        3.3.2 磨料磨损机理
        3.3.3 磨料磨损影响因素
    3.4 单磨粒模辊磨损模型
        3.4.1 磨粒在模辊间隙中的运动特性
        3.4.2 磨粒的体积磨损
        3.4.3 模辊表面的线磨损率
    3.5 减小磨损改进措施
        3.5.1 物料处理
        3.5.2 材料选用及热处理工艺
        3.5.3 表面强化技术
        3.5.4 模块结构改进
    3.6 本章小节
4 环模结构参数优化与疲劳特性研究
    4.1 基于ANSYS Workbench环模结构参数分析
        4.1.1 ANSYS Workbench介绍
        4.1.2 ANSYS Workbench DS分析流程
    4.2 环模锥角分析
        4.2.1 环模锥角设置
        4.2.2 结果与分析
        4.2.3 环模锥角选取
    4.3 环模模孔形状分析
        4.3.1 模孔形状设置
        4.3.2 圆形模孔结构分析
        4.3.3 方形模孔结构分析
        4.3.4 圆形与方形结构对比分析
        4.3.5 内方外圆环模结构
    4.4 双层环模结构分析
        4.4.1 单层环模结构的不足
        4.4.2 单层与双层环模结构对比分析
        4.4.3 双层环模结构优化
    4.5 双层环模疲劳寿命分析
        4.5.1 环模疲劳失效分析
        4.5.2 疲劳寿命分析方法
        4.5.3 环模材料S-N曲线
        4.5.4 环模疲劳寿命分析
    4.6 本章小结
5 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
致谢
参考文献
附录


【参考文献】：
期刊论文
[1]秸秆焚烧的危害与其综合利用[J]. 田跃辉.  农村实用科技信息. 2013(07)
[2]生物质颗粒燃料成型的黏弹性本构模型[J]. 霍丽丽,赵立欣,田宜水,姚宗路,孟海波.  农业工程学报. 2013(09)
[3]秸秆致密成型过程比能耗分析研究[J]. 谷志新,徐凯宏,赵瑞峰.  化工自动化及仪表. 2013(02)
[4]等离子喷涂改善秸秆压块机模块耐磨性的研究[J]. 肖磊,马跃进,赵建国,曲平,张印勇.  表面技术. 2012(03)
[5]环模制粒机环模磨损计算及分析[J]. 孙春一,金世哲.  饲料工业. 2012(05)
[6]木质颗粒成型机环模受力分析[J]. 王诚辉,严永林.  中南林业科技大学学报. 2011(12)
[7]秸秆压块成型的试验研究[J]. 卞兆娟,姚勇.  江苏农机化. 2011(06)
[8]基于ANSYS的生物质成型机平模疲劳寿命分析[J]. 王维振,董玉平,周淑霞,孙宏宇,丁威.  农机化研究. 2011(09)
[9]含水率和压缩频率对秸秆开式压缩能耗的影响[J]. 廖娜,韩鲁佳,黄光群,陈龙健,贺城.  农业工程学报. 2011(S1)
[10]生物质固体成型燃料环模成型技术研究进展[J]. 欧阳双平,侯书林,赵立欣,田宜水,孟海波.  可再生能源. 2011(01)

博士论文
[1]生物质固化成型环模磨损实验研究及数值模拟[D]. 孔雪辉.东北林业大学 2010
[2]制粒环模磨损失效机理研究及优化设计[D]. 吴劲锋.兰州理工大学 2008

硕士论文
[1]环模制粒机挤压成形机理分析与结构参数优化[D]. 施水娟.南京理工大学 2011
[2]基于生物质固体成型机理研究的环模疲劳寿命分析[D]. 吴云玉.山东大学 2010
[3]环模的制造工艺研究[D]. 杨毅.江南大学 2009
[4]环模制粒机高效制粒机理与性能分析[D]. 陈炳伟.南京理工大学 2009



本文编号：3350592