發(fā)布時(shí)間：2020-04-30 08:46

【摘要】：傳統(tǒng)能源短缺的現(xiàn)實(shí)正逐步在世界發(fā)展的舞臺(tái)上浮現(xiàn),霧霾等環(huán)境污染問題已對(duì)我們的健康生活造成威脅,溫室效應(yīng)已成為全球關(guān)注的重點(diǎn)問題之一。在此背景之下,選擇開發(fā)和利用清潔可再生能源將成為發(fā)展的必然,生物質(zhì)能源是可再生能源中的重點(diǎn)發(fā)展對(duì)象之一。然而,大部分林木原料早期都需要進(jìn)行粉碎才能進(jìn)行進(jìn)一步的處理和開發(fā)利用,粉碎技術(shù)和設(shè)備在生物質(zhì)利用轉(zhuǎn)化過程中起決定性的作用。因此,針對(duì)山地樹林、果園每年產(chǎn)生大量修剪樹枝和廢棄枝椏無法有效清理和利用,急需進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)粉碎以便及時(shí)運(yùn)輸出來和方便利用,而山地地形和現(xiàn)實(shí)情況等原因限制了現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)入山地有效使用等問題,本文設(shè)計(jì)研制了一種小型可移動(dòng)式樹枝粉碎機(jī)。根據(jù)設(shè)定的設(shè)計(jì)目標(biāo)和技術(shù)路線,以及對(duì)木質(zhì)材料的特性研究和對(duì)相關(guān)樹枝進(jìn)行剪切試驗(yàn),研究、選擇并確定了整體設(shè)計(jì)方案,完成了對(duì)關(guān)鍵部件的詳細(xì)設(shè)計(jì)計(jì)算,并對(duì)其進(jìn)行三維建模,對(duì)錘片、主軸等進(jìn)行了有限元分析以及對(duì)轉(zhuǎn)子總成進(jìn)行虛擬樣機(jī)動(dòng)平衡分析,且成功加工組裝試驗(yàn)樣機(jī),做了相關(guān)粉碎試驗(yàn),確定了粉碎機(jī)的相關(guān)參數(shù),驗(yàn)證了粉碎效果。 本文主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下： 1)本文研究的粉碎機(jī)粉碎對(duì)象為木質(zhì)類材料,由此,結(jié)合現(xiàn)有木質(zhì)類材料研究理論,研究分析了木質(zhì)材料的相關(guān)組成成分及相關(guān)成分對(duì)材料特性的影響,并分析了木質(zhì)材料的相關(guān)力學(xué)特性和對(duì)其造成影響的因素。此外,對(duì)柑橘樹枝和欒樹樹枝進(jìn)行了力學(xué)剪切試驗(yàn),比較了兩種不同樹枝在不同含水率情況下的剪切強(qiáng)度,并進(jìn)行了相關(guān)分析研究,了解了樹枝剪切強(qiáng)度相關(guān)變化趨勢(shì),對(duì)粉碎機(jī)相關(guān)設(shè)計(jì)和計(jì)算提供了理論基礎(chǔ)和現(xiàn)實(shí)依據(jù)。 2)通過對(duì)相關(guān)粉碎理論的研究,結(jié)合本課題樹枝粉碎機(jī)的可粉碎最大直徑為30mm樹枝、粉碎粒度可達(dá)到5mm以下、物料適應(yīng)性好、適用于山地園林、果園等設(shè)計(jì)目標(biāo),研究并確定了本課題粉碎機(jī)總體設(shè)計(jì)方案：采用單通道喂料輥通過喂料口均勻連續(xù)喂料,樹枝進(jìn)入粉碎室直接由錘片進(jìn)行剪切,打擊和粉碎,不需要刀盤切削等前處理,樹枝經(jīng)過一次打擊剪切一次粉碎后變成木屑便出料,無需多次重復(fù)循環(huán)粉碎。并由此確定各個(gè)各部分的具體設(shè)計(jì)方案。 3)結(jié)合整體設(shè)計(jì)方案的研究確定,對(duì)轉(zhuǎn)子總成、喂料裝置、粉碎室等關(guān)鍵部分進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)。對(duì)錘片等部件進(jìn)行詳細(xì)研究設(shè)計(jì)和計(jì)算,確定了樹枝粉碎機(jī)關(guān)鍵部件各個(gè)零件的相關(guān)參數(shù)和尺寸并進(jìn)行組裝配合。完成了單通道、厚錘片、非重復(fù)式粉碎的詳細(xì)、完整的樹枝粉碎機(jī)設(shè)計(jì)方案。 4)運(yùn)用Pro/E軟件,對(duì)粉碎機(jī)關(guān)鍵部件進(jìn)行了三維建模和虛擬裝配,對(duì)關(guān)鍵組成部分進(jìn)行了動(dòng)畫仿真和體積干涉分析,保證了設(shè)計(jì)的合理性；運(yùn)用ANSYS Workbench軟件對(duì)錘片進(jìn)行靜力學(xué)有限元分析證明了其設(shè)計(jì)滿足工作強(qiáng)度要求,以及對(duì)轉(zhuǎn)子主軸進(jìn)行了模態(tài)分析,保證了該主軸設(shè)計(jì)在粉碎機(jī)在工作過程中不會(huì)發(fā)生共振現(xiàn)象；運(yùn)用ADAMS軟件對(duì)轉(zhuǎn)子總成進(jìn)行了動(dòng)平衡分析,證明了本粉碎機(jī)設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)子總成在高速平穩(wěn)運(yùn)行時(shí)處于動(dòng)平衡狀態(tài)。 5)成功搭建了滿足試驗(yàn)條件的試驗(yàn)樣機(jī)平臺(tái),通過相關(guān)樹枝粉碎試驗(yàn)得出了本粉碎機(jī)最經(jīng)濟(jì)實(shí)用主軸轉(zhuǎn)速范圍為2050-2200r/min,并可確定為2100r/min。并通過在該主軸轉(zhuǎn)速下的驗(yàn)證試驗(yàn)知道了本粉碎機(jī)的單位能耗可低至3.162kw·h/m3,生產(chǎn)率達(dá)0.851m3/h,較同類小型木質(zhì)類粉碎機(jī)優(yōu)勢(shì)明顯。
【學(xué)位授予單位】：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：S776

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 高友生,張?jiān)Ｖ?徐凱,張志森;纖維物料的粉碎機(jī)理及相關(guān)參數(shù)的分析[J];包裝與食品機(jī)械;2002年05期

2 于瑞安,張亞偉,李華東,許曉華;東北林區(qū)林木采伐管理工作存在的問題及對(duì)策[J];防護(hù)林科技;2002年01期

3 魏家瑜;;錘片式粉碎機(jī)主要技術(shù)參數(shù)的研究[J];福建農(nóng)學(xué)院學(xué)報(bào);1989年01期

4 吳兆輝，鄭紹鴻，，林元淙;菌草粉碎機(jī)粉碎室的形狀與結(jié)構(gòu)[J];福建農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);1994年04期

5 陳軍成;龍偉;李建秋;;9FQ-21型錘片式粉碎機(jī)主參數(shù)對(duì)作業(yè)性能影響的正交試驗(yàn)研究[J];飼料工業(yè);2011年05期

6 付敏;王述洋;;ARIZ算法在林木生物質(zhì)粉碎機(jī)創(chuàng)新設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J];機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新;2010年03期

7 劉曼紅;;林業(yè)“三剩物”的開發(fā)利用現(xiàn)狀和前景概述[J];林業(yè)調(diào)查規(guī)劃;2010年03期

8 曹海波,牟兆軍,眭亞平,尹 君;淺談采伐剩余物加工的機(jī)械設(shè)備[J];林業(yè)機(jī)械與木工設(shè)備;2002年06期

9 牛曉華;吳兆遷;樊濤;;3ZSX-20樹枝粉碎機(jī)的設(shè)計(jì)[J];林業(yè)機(jī)械與木工設(shè)備;2010年11期

10 王與;王順喜;;飼料粉碎機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀分析[J];糧食與飼料工業(yè);2007年10期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 付敏;木質(zhì)生物質(zhì)粉碎及規(guī)�；品蹤C(jī)械設(shè)計(jì)及理論研究[D];東北林業(yè)大學(xué);2010年

本文編號(hào)：2645593