内啮合行星轮柱塞式生物质环模成型机设计与试验
发布时间：2021-11-22 15:51
针对传统环模生物质成型机能耗高、磨损严重的问题,提出了一种环模生物质致密成型方法,并设计了内啮合行星轮柱塞式生物质环模成型机样机。该样机通过压辊轴上柱塞凸模与环模体上成型孔之间的类齿轮啮合运动实现柱塞凸模对环模体成型孔内物料的挤压压缩,使松散物料形成一定密度的颗粒状物料。为适应不同的生物质物料,环模体成型孔的长径比可以进行调整。以颗粒度为1～3mm的木屑为物料,在物料含水率为15%、压辊轴转速为60 r/min、室温条件下进行了试验。结果表明:内啮合行星轮柱塞式环模生物质成型方法可行,该样机生产率为115 kg/h、颗粒成型率96.2%、成型密度1.05 g/cm3、机械耐久性指数97.5%、能耗约为45 kW·h/t,各项指标均达到设计要求;比其他同规格传统环模成型机能耗降低了25.4%,比螺旋挤压成型机能耗降低了50%;样机关键部件磨损降低,使用寿命得到提高。
【文章来源】：农业机械学报. 2020,51(10)北大核心EICSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
成型机装配示意图Fig．1Assemblydiagramsofbriquettingmachine1．主机支架2．主机装置3．加料漏斗4．动力支架5．动力
nn2———环模转速，r/min根据式(1)得到成型机的主要设计技术参数，如表1所示。表1成型机主要设计技术参数Tab．1Maindesignparametersofbriquettingmachine参数数值电动机功率/kW15柱塞数72成型孔数228压缩凸模直径/mm8成型孔直径/mm8成型物料截面直径/mm8压辊凸模啮合圆直径/mm160环模成型孔啮合圆直径/mm540直齿圆柱内齿轮齿数160压辊轴齿轮齿数65齿轮模数/mm3外形尺寸(长×宽×高)/(m×m×m)1.12×1.0×1.07整机质量/kg1450图4运动瞬时啮合状态图Fig．4Instantaneousstatesofmeshing2关键部件运动干涉分析环模成型机运行过程中的关键技术点是保证压辊体压缩凸模与环模成型孔不出现干涉现象。根据表1中的结构参数，在SolidWorks中构建成型机构实体模型，如图3所示，按行星轮齿轮啮合机理进行虚拟装配，调整初始位置，使其在成型区啮合。在Motion模块中添加运动分析算例，对该成型机压缩凸模和环模成型孔关键部位运行取点，为压辊体和环模体添加转速比为1的旋转马达，进行运动轨迹追踪。经仿真分析发现，压辊凸模能够与环模成型孔很好地啮合工作，无干涉，运动啮合瞬时状态如图4(图4a～4c表示运动顺序，即瞬时状态(1号凸横)，图4d、4e表示运动顺序(2号凸横)，图中1、2表示啮合瞬时的不同行的凸模)所示。图3实体模型Fig．33-Dassemblymodel3关键部件受力分析3.1环模关键部件如图5所示，柱塞式压辊在旋转力矩M的作用下，以n1转速旋转。压缩凸模(长度L=25mm)旋转到p1(靠近)和p3(远离)位置时只与环模成型孔周围及压辊和?
直径/mm8成型孔直径/mm8成型物料截面直径/mm8压辊凸模啮合圆直径/mm160环模成型孔啮合圆直径/mm540直齿圆柱内齿轮齿数160压辊轴齿轮齿数65齿轮模数/mm3外形尺寸(长×宽×高)/(m×m×m)1.12×1.0×1.07整机质量/kg1450图4运动瞬时啮合状态图Fig．4Instantaneousstatesofmeshing2关键部件运动干涉分析环模成型机运行过程中的关键技术点是保证压辊体压缩凸模与环模成型孔不出现干涉现象。根据表1中的结构参数，在SolidWorks中构建成型机构实体模型，如图3所示，按行星轮齿轮啮合机理进行虚拟装配，调整初始位置，使其在成型区啮合。在Motion模块中添加运动分析算例，对该成型机压缩凸模和环模成型孔关键部位运行取点，为压辊体和环模体添加转速比为1的旋转马达，进行运动轨迹追踪。经仿真分析发现，压辊凸模能够与环模成型孔很好地啮合工作，无干涉，运动啮合瞬时状态如图4(图4a～4c表示运动顺序，即瞬时状态(1号凸横)，图4d、4e表示运动顺序(2号凸横)，图中1、2表示啮合瞬时的不同行的凸模)所示。图3实体模型Fig．33-Dassemblymodel3关键部件受力分析3.1环模关键部件如图5所示，柱塞式压辊在旋转力矩M的作用下，以n1转速旋转。压缩凸模(长度L=25mm)旋转到p1(靠近)和p3(远离)位置时只与环模成型孔周围及压辊和环模体之间的物料接触挤压，但此时挤压力非常小，可忽略不计;当压缩凸模旋转到p2处时，与环模成型孔边的物料接触，产生一定的摩擦和挤压，并利用旋转作用卷起并推送部分物料;当其旋转到p1处位置时，压缩凸模开始与成型孔啮合，此时物料被部
【参考文献】：
期刊论文
[1]国内外生物质成型燃料质量标准现状[J]. 霍丽丽,赵立欣,郝彦辉,孟海波,姚宗路,刘昭,刘桐利,袁艳文. 农业工程学报. 2020(09)
[2]生物质颗粒燃料的成型能耗试验研究[J]. 崔旭阳,杨俊红,邓磊,雷万宁,黄涛,白超. 太阳能学报. 2020(02)
[3]基于流固耦合的环模成型机关键部件疲劳寿命分析[J]. 李震,王鹏,刘彭,高雨航,王宏强. 林业工程学报. 2020(01)
[4]对辊柱塞式成型机设计与试验[J]. 宁廷州,俞国胜,陈忠加,袁湘月,刘文广,皮森淼. 农业机械学报. 2016(05)
[5]生物质环模颗粒成型存在的问题及对策分析[J]. 宁廷州,马阿娟,俞洋,陈忠加. 中国农机化学报. 2016(01)
[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]齿辊式环模生物质成型机设计与试验[J]. 李震,俞国胜,陈忠加,袁湘月,曹丽英. 农业机械学报. 2015(05)
[8]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)
[9]林业剩余物颗粒燃料成型工艺[J]. 黄逢龙,刘大椿,邓欲,周日巍,龚伟. 林业科技开发. 2014(03)
[10]基于ADAMS的柱塞式环模成型装置的轨迹仿真研究[J]. 俞洋,俞国胜,德雪红,袁大龙,陈忠加. 北京林业大学学报. 2014(04)
博士论文
[1]生物质致密成型过程模孔力学及参数优化研究[D]. 谷志新.东北林业大学 2012
[2]生物质常温开模致密成型研究[D]. 闫文刚.北京林业大学 2011
硕士论文
[1]立式双滚道环模生物质致密成型机设计与研究[D]. 王九龙.东北林业大学 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]固态生物质燃料颗粒成型设备与技术的研究[D]. 景年盛.哈尔滨工程大学 2012
[4]生物质成型影响因素及对辊式成型机设计研究[D]. 尹玉婷.东北大学 2011
[5]生物质燃料颗粒成型机的研究与试验[D]. 朱海涛.哈尔滨工程大学 2008
[6]球形生物质成型机的设计研究[D]. 贾孟立.河南农业大学 2006
本文编号：3512009
【文章来源】：农业机械学报. 2020,51(10)北大核心EICSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
成型机装配示意图Fig．1Assemblydiagramsofbriquettingmachine1．主机支架2．主机装置3．加料漏斗4．动力支架5．动力
nn2———环模转速，r/min根据式(1)得到成型机的主要设计技术参数，如表1所示。表1成型机主要设计技术参数Tab．1Maindesignparametersofbriquettingmachine参数数值电动机功率/kW15柱塞数72成型孔数228压缩凸模直径/mm8成型孔直径/mm8成型物料截面直径/mm8压辊凸模啮合圆直径/mm160环模成型孔啮合圆直径/mm540直齿圆柱内齿轮齿数160压辊轴齿轮齿数65齿轮模数/mm3外形尺寸(长×宽×高)/(m×m×m)1.12×1.0×1.07整机质量/kg1450图4运动瞬时啮合状态图Fig．4Instantaneousstatesofmeshing2关键部件运动干涉分析环模成型机运行过程中的关键技术点是保证压辊体压缩凸模与环模成型孔不出现干涉现象。根据表1中的结构参数，在SolidWorks中构建成型机构实体模型，如图3所示，按行星轮齿轮啮合机理进行虚拟装配，调整初始位置，使其在成型区啮合。在Motion模块中添加运动分析算例，对该成型机压缩凸模和环模成型孔关键部位运行取点，为压辊体和环模体添加转速比为1的旋转马达，进行运动轨迹追踪。经仿真分析发现，压辊凸模能够与环模成型孔很好地啮合工作，无干涉，运动啮合瞬时状态如图4(图4a～4c表示运动顺序，即瞬时状态(1号凸横)，图4d、4e表示运动顺序(2号凸横)，图中1、2表示啮合瞬时的不同行的凸模)所示。图3实体模型Fig．33-Dassemblymodel3关键部件受力分析3.1环模关键部件如图5所示，柱塞式压辊在旋转力矩M的作用下，以n1转速旋转。压缩凸模(长度L=25mm)旋转到p1(靠近)和p3(远离)位置时只与环模成型孔周围及压辊和?
直径/mm8成型孔直径/mm8成型物料截面直径/mm8压辊凸模啮合圆直径/mm160环模成型孔啮合圆直径/mm540直齿圆柱内齿轮齿数160压辊轴齿轮齿数65齿轮模数/mm3外形尺寸(长×宽×高)/(m×m×m)1.12×1.0×1.07整机质量/kg1450图4运动瞬时啮合状态图Fig．4Instantaneousstatesofmeshing2关键部件运动干涉分析环模成型机运行过程中的关键技术点是保证压辊体压缩凸模与环模成型孔不出现干涉现象。根据表1中的结构参数，在SolidWorks中构建成型机构实体模型，如图3所示，按行星轮齿轮啮合机理进行虚拟装配，调整初始位置，使其在成型区啮合。在Motion模块中添加运动分析算例，对该成型机压缩凸模和环模成型孔关键部位运行取点，为压辊体和环模体添加转速比为1的旋转马达，进行运动轨迹追踪。经仿真分析发现，压辊凸模能够与环模成型孔很好地啮合工作，无干涉，运动啮合瞬时状态如图4(图4a～4c表示运动顺序，即瞬时状态(1号凸横)，图4d、4e表示运动顺序(2号凸横)，图中1、2表示啮合瞬时的不同行的凸模)所示。图3实体模型Fig．33-Dassemblymodel3关键部件受力分析3.1环模关键部件如图5所示，柱塞式压辊在旋转力矩M的作用下，以n1转速旋转。压缩凸模(长度L=25mm)旋转到p1(靠近)和p3(远离)位置时只与环模成型孔周围及压辊和环模体之间的物料接触挤压，但此时挤压力非常小，可忽略不计;当压缩凸模旋转到p2处时，与环模成型孔边的物料接触，产生一定的摩擦和挤压，并利用旋转作用卷起并推送部分物料;当其旋转到p1处位置时，压缩凸模开始与成型孔啮合，此时物料被部
【参考文献】：
期刊论文
[1]国内外生物质成型燃料质量标准现状[J]. 霍丽丽,赵立欣,郝彦辉,孟海波,姚宗路,刘昭,刘桐利,袁艳文. 农业工程学报. 2020(09)
[2]生物质颗粒燃料的成型能耗试验研究[J]. 崔旭阳,杨俊红,邓磊,雷万宁,黄涛,白超. 太阳能学报. 2020(02)
[3]基于流固耦合的环模成型机关键部件疲劳寿命分析[J]. 李震,王鹏,刘彭,高雨航,王宏强. 林业工程学报. 2020(01)
[4]对辊柱塞式成型机设计与试验[J]. 宁廷州,俞国胜,陈忠加,袁湘月,刘文广,皮森淼. 农业机械学报. 2016(05)
[5]生物质环模颗粒成型存在的问题及对策分析[J]. 宁廷州,马阿娟,俞洋,陈忠加. 中国农机化学报. 2016(01)
[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]齿辊式环模生物质成型机设计与试验[J]. 李震,俞国胜,陈忠加,袁湘月,曹丽英. 农业机械学报. 2015(05)
[8]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)
[9]林业剩余物颗粒燃料成型工艺[J]. 黄逢龙,刘大椿,邓欲,周日巍,龚伟. 林业科技开发. 2014(03)
[10]基于ADAMS的柱塞式环模成型装置的轨迹仿真研究[J]. 俞洋,俞国胜,德雪红,袁大龙,陈忠加. 北京林业大学学报. 2014(04)
博士论文
[1]生物质致密成型过程模孔力学及参数优化研究[D]. 谷志新.东北林业大学 2012
[2]生物质常温开模致密成型研究[D]. 闫文刚.北京林业大学 2011
硕士论文
[1]立式双滚道环模生物质致密成型机设计与研究[D]. 王九龙.东北林业大学 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]固态生物质燃料颗粒成型设备与技术的研究[D]. 景年盛.哈尔滨工程大学 2012
[4]生物质成型影响因素及对辊式成型机设计研究[D]. 尹玉婷.东北大学 2011
[5]生物质燃料颗粒成型机的研究与试验[D]. 朱海涛.哈尔滨工程大学 2008
[6]球形生物质成型机的设计研究[D]. 贾孟立.河南农业大学 2006
本文编号：3512009
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