【摘要】：隨著能源危機和環(huán)境問題帶來的困擾,優(yōu)質、清潔、高效的生物質能越來越受到各個國家的重視。平模制粒機是生物質固化成型的常見設備。我國生物質固化成型技術和設備發(fā)展遠遠落后于發(fā)達國家,成型機生產率低、能耗高、主要工作部件易損壞等問題為設備的普及推廣帶來麻煩。本文通過理論分析和ANSYS仿真研究了平模制粒機工作原理和生物質原料壓縮特性,并利用激光合金化技術改善平模易損部位的表面性能。本文對生物質原料固化成型過程中擠壓區(qū)和成型區(qū)建立力學模型,分析物料、平模表面和�？椎膽Ψ植家�(guī)律,討論了攫入角、錯位效應的影響因素。同時對生物質原料在�？字袎嚎s成型特性做了進一步理論分析,描述了混合粒度粒子影響作用、物料在�？字屑羟辛髯儸F(xiàn)象,把擠壓區(qū)和成型區(qū)歸納為首次壓縮和回彈再壓縮階段,分析物料壓縮比的影響因素。根據(jù)分析結果設計了平模的基本結構。利用ANSYS軟件模擬物料在擠壓區(qū)和成型區(qū)塑性流變現(xiàn)象。分析了物料在擠壓區(qū)和成型區(qū)的應力、應變分布規(guī)律,對回彈再壓縮過程做進一步解釋；分析平模表面、錐孔和直孔內壁的應力分布,�？走B接表面和錐孔附近是應力集中區(qū)域,易發(fā)生磨損和壓塌現(xiàn)象；摩擦系數(shù)和錐角的大小對顆粒質量和平模應力分布有著明顯的影響作用。最后利用有限元仿真驗證了直孔中物料應力公式,并對易損區(qū)域提出改進方案。本文提出在平模易損部位表面激光合金化陶瓷硬質材料A1203和NiCr混合粉末的辦法提高平模表面硬度和耐磨性,并設計了實驗。改變激光掃描速度和粉末配比,對各組樣品合金層作宏觀對比、掃描電鏡圖(SEM)分析、X射線衍射圖(XRD)分析、顯微硬度測試和磨損測試,結果表明選取3：7配比的Al2O3-NiCr混合粉末,激光掃描速度300～400 mm/min時可以獲得致密、結合良好的合金涂層,表面硬度是基材2.4倍,耐磨性提高了5倍以上,達到了平模的性能要求。本文研究了平模制粒機工作原理和生物質原料壓縮特性,從理論和有限元仿真中尋找制粒成型規(guī)律,針對發(fā)現(xiàn)的平模易損現(xiàn)象提出激光合金化改善表面性能的方案,對平模制粒機的理論研究和發(fā)展有一定的參考意義。
【圖文】：

壓搖一邊圍繞主軸作公轉，一邊由于壓海和物料摩擦力作用自轉。安裝在壓銀下逡逑方的平模是固定的。物料通過勻料器撒在平模上，壓黯轉動過程中通過擠壓力和摩擦力逡逑把松散的物料壓實并擠進平�？字�，出孔日用切刀把物料切斷制成顆粒，如圖２－１。一逡逑般生產中制粒機會配上進料器、調制器、液壓系統(tǒng)、電子控制系統(tǒng)等結構，其目的都是逡逑為了高效低耗得制取高質量的生物質顆粒。制取動物飼料、顆粒燃料時一般不需要添加逡逑粘結劑，利用生物質原料中的木質素在摩擦升濕中軟化，有一定程度的粘結作用，有些逡逑制粒機也會帶有輔助加熱系統(tǒng)。逡逑５邐Ａ邐３邐７逡逑廣逡逑＼邐Ｊ逡逑圖２－１平模制粒機阿逡逑１．電機，２．傳動箱，３．分料器，４．喂料室，５．壓壀，６．勻料板，７．平模，８．切化９．掃料板，１０．出料口逡逑２N２生物質顆粒成型過程逡逑經調制后的生物質原料在喂料室受到壓棍不斷擠壓力和剪切力作用逐漸致密發(fā)生逡逑彈塑性變形，進入�？字新袒尚�。物料被擠壓成型需要滿足兩個條件：一是壓謠逡逑要能將物料攫入模孔內，二是壓淹給模孔中物料的擠壓力大于物料受到�？變缺诘哪Σ铃义狭�。胡建軍對環(huán)模制粒機制粒過程劃分為供料區(qū)、擠氏區(qū)、壓緊區(qū)和成型區(qū)，簡化模逡逑型可Ｗ將平模制粒機制粒過程劃分為供料區(qū)、擠壓區(qū)和成型區(qū)。擠壓區(qū)和成型區(qū)的物料逡逑受力與平模參數(shù)有重要關系并且影響著平模的使用性能。逡逑１０逡逑

２．２擠壓區(qū)分析逡逑２．２．１皮e受力分析逡逑不考慮壓瑤錯位效應，工作過程中擠壓區(qū)的受力分析如圖２－３。壓裙?jié)L動過程中受逡逑物料的摩擦力自轉，攫取區(qū)內物料與壓搖不會發(fā)生滑動，該摩擦力為靜摩擦力。巧混平逡逑穩(wěn)工作時，自轉力矩和為０邋：逡逑Ｉ邐＇邋Ｘ＇，．邐、ｘ邋＇NB＼Ｈ逡逑。＇巧逡逑圍２－３無錯位摩擦的物料受力圖逡逑峰＝／0。。Ｐ／ｉｒ邋．邐＋邋Ｍｌ邋＋邋的２邋＝邋０邐（２．１）逡逑式中，ｒ為壓蔣半徑，０0為攫入角，巧７為單位面積摩擦力，Ｍ／為滾動摩擦阻礙力矩，，逡逑化為軸承摩擦力矩，Ｍｚ為壓海自轉力矩。逡逑該摩擦力和壓z手嵬屏π緯傻牧ε季匚鞫Σ�，过fΣ磷璋兀停戾搴橢岢繡義希保卞義

本文編號：2607249