秸秆成型设备环模强度分析

发布时间：2022-02-28 21:47

　　随着传统能源的日益紧张，使人们越来越重视生物质能源，而秸秆生物质致密成型技术正是利用生物质能源的一种较好的方法。环模式秸秆压块机由于能耗低、产量大、产品质量高等优点，使其成为未来生物质固化成型的主要设备。作为秸秆成型设备关键部件的环模，其寿命是影响环模压块机推广的主要因素。本文主要对秸秆成型设备的环模强度进行分析研究。通过试验研究了秸秆压块密度与影响因素之间的关系。结果表明，含水率在15%左右，成型压力为60MPa左右，物料尺寸为10²0mm时成型产品表面光滑，密度适宜，品质最高。对生物质塑性变形问题进行了探讨，推导了生物质成型过程中环模弹塑性本构方程，建立了成型过程中应力应变场和温度场的有限元模型。对环模成型过程中应力应变场有限元模拟，结果表明，在同一横截面上，靠近中心部位物料的流动速度高于与模孔内壁的接触面上的物料，而流动速度最小的部位（即环模棱角处）恰是应力值最大的部位。应力集中是导致的压块成品棱角撕裂倒钝现象和模孔材料剥落现象的原因；对模孔实施棱角倒圆，应力集中情况得到明显改善，最大减小的应力值为15.733MPa。对成型过程中环模的温度场有限元模拟，结果... 

【文章来源】：河北科技大学河北省

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要 Abstract 第1章 绪论
1.1 生物质致密成型技术利用的意义及前景
1.2 生物质致密成型理论研究现状
1.3 生物质致密成型设备的发展现状
    1.3.1 国外发展现状
    1.3.2 国内发展现状
    1.3.3 生物质致密成型设备结构型式
1.4 环模式压块机易损部件—环模研究现状
1.5 本课题研究所用环模式秸秆压快机简介
    1.5.1 环模式压块机的总体结构与工作原理
    1.5.2 整机的传动与进料机构
    1.5.3 环模式压块机的压缩室结构
1.6 本文主要研究内容 第2章 玉米秸秆致密成型影响因素试验研究
2.1 试验目的
2.2 试验材料和装置
    2.2.1 试验材料
    2.2.2 试验装置
2.3 试验步骤
2.4 成型产品质量评价标准
2.5 生物质致密成型试验结果及分析
    2.5.1 含水率对成型密度的影响
    2.5.2 压力对成型密度的影响
    2.5.3 秸秆尺寸对成型密度的影响
2.6 本章小结 第3章 压缩成型过程模拟与环模受力分析
3.1 有限元法介绍
    3.1.1 有限元法特点
    3.1.2 用有限元法求解问题基本思路
3.2 生物质塑性变形理论
    3.2.1 屈服准则
    3.2.2 强化准则
    3.2.3 流动准则
3.3 生物质成型过程的有限元本构方程
3.4 成型过程中环模弹塑性本构方程的推导
3.5 环模的应力应变场模拟
    3.5.1 几何模型的建立
    3.5.2 定义有限元模型的单元类型
    3.5.3 定义材料参数
    3.5.4 网格划分
    3.5.5 边界条件的施加及求解
3.6 致密成型模拟结果及分析
    3.6.1 静态模拟中应力场分布及分析
    3.6.2 动态模拟中不同加载时间应力场分布及分析
    3.6.3 动态模拟中不同加载时间应变场分布及分析
    3.6.4 环模模孔改进及分析
3.7 本章小结 第4章 环模温度场分析及模拟
4.1 三维稳态传热
    4.1.1 三维稳态导热方程
    4.1.2 温度场的边界条件
4.2 稳态热传导问题
4.3 温度场的有限元模拟
    4.3.1 几何模型
    4.3.2 定义温度场模拟单元类型及材料热属性
    4.3.3 网格划分
    4.3.4 边界条件的确定
    4.3.5 温度场模拟结果及分析
4.4 本章小结 第5章 环模耦合场分析与模拟
5.1 耦合场
5.2 耦合场分析的定义和类型
5.3 耦合场分析方法
5.4 有限元模拟模块的转化
5.5 热力耦合场结果及分析
    5.5.1 方型模孔环模耦合应力场分析
    5.5.2 改进后环模耦合应力场分析
5.6 本章小结 结论 参考文献 攻读硕士学位期间所发表的论文 致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]生物质致密成型技术和设备研究[J]. 张国梁,孙照斌,曲保雪,张振涛.  林业机械与木工设备. 2010(12)
[2]原料含水率及成型直径对秸秆成型燃料耐久性的影响[J]. 赵青玲,张培远,刘俊红,张百良,樊峰鸣.  环境污染与防治. 2006(12)
[3]环模压块机压缩室结构设计[J]. 刘微.  农业装备技术. 2006(06)
[4]生物质成型燃料产业化的理性思考[J]. 刘俊红,王革华,张百良.  农业工程学报. 2006(S1)
[5]生物质致密成型产品的生产及应用[J]. 杜德利,王镇.  农业工程学报. 2006(S1)
[6]生物质颗粒燃料成型条件的研究[J]. 姜洋,曲静霞,郭军,刘日新,张大雷.  可再生能源. 2006(05)
[7]秸秆成型燃料加工技术发展趋势[J]. 肖宏儒,陈永生,宋卫东.  农业装备技术. 2006(02)
[8]秸秆成型燃料燃烧速度影响因素的研究[J]. 马孝琴,张百良.  河南农业大学学报. 2006(01)
[9]生物质能研究现状及展望[J]. 周中仁,吴文良.  农业工程学报. 2005(12)
[10]影响生物质块状燃料常温高压致密成型因素的研究[J]. 回彩娟,俞国胜.  林业机械与木工设备. 2005(11)

硕士论文
[1]环模式秸秆压块机致密成型机理研究[D]. 宁鹏辉.河北科技大学 2011
[2]基于ANSYS的生物质成型关键部件动静态特性研究[D]. 高建辉.山东大学 2009
[3]秸秆压块试验研究及压块机零件有限元分析[D]. 沈永雷.内蒙古农业大学 2008
[4]生物质颗粒成型环模特性研究[D]. 申树云.山东大学 2008
[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]秸秆压块饲料机成型区的研究与分析[D]. 张志强.河北农业大学 2007
[7]环模制粒机的有限元分析及试验研究[D]. 邓勇.新疆农业大学 2004



本文编号：3645634