發(fā)布時間：2020-04-24 16:08

【摘要】： 生物質(zhì)成型技術(shù)可為其它的生物質(zhì)能綜合利用技術(shù)提供原料供給。生物質(zhì)能是一種重要的可再生能源,其高效開發(fā)利用有助于改善生態(tài)環(huán)境、緩解世界能源供應(yīng)緊缺的現(xiàn)狀。世界各國高度重視開發(fā)生物質(zhì)成型技術(shù),但該技術(shù)目前還存在一些發(fā)展瓶頸,如成型設(shè)備生產(chǎn)能耗高、成品質(zhì)量參差不齊、關(guān)鍵部件使用壽命短、設(shè)備振動噪聲過大等。這些存在的問題指引著成型技術(shù)今后的發(fā)展方向。 本文通過研究生物質(zhì)成型設(shè)備的能量消耗特點和結(jié)構(gòu)破壞形式,運用彈塑性力學(xué)、接觸力學(xué)、粘彈性理論知識對成型過程進(jìn)行數(shù)值模擬,得到生物質(zhì)原料在成型過程中的形變、流變規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn),生物質(zhì)原料在棱角處的流動速度明顯滯后于其它部位,這是生物質(zhì)成品發(fā)生棱角撕裂倒鈍現(xiàn)象的主要原因。運用ANSYS程序的靜力分析模塊對環(huán)模的應(yīng)力分布進(jìn)行了數(shù)值研究,得到環(huán)模發(fā)生材料剝落現(xiàn)象的原因是環(huán)模棱角處產(chǎn)生的應(yīng)力集中現(xiàn)象。然后根據(jù)生物質(zhì)成品棱角撕裂倒鈍現(xiàn)象提出孔型改進(jìn)方案,研究表明對�？桌饨堑箞A處理后,環(huán)模與生物質(zhì)成品在棱角處的應(yīng)力值均減小,不但使應(yīng)力沿周向分布均勻合理,改善�？资芰顩r,而且為�？卓仔蛢�(yōu)化設(shè)計、降低成型設(shè)備能耗提供了理論依據(jù)。 主軸部件是設(shè)備運行過程中產(chǎn)生疲勞破壞的主要部件,本文通過建立主軸部件的動力學(xué)運動方程與質(zhì)量矩陣對其動力響應(yīng)特性進(jìn)行分析研究。首先,對系統(tǒng)固有頻率及振型進(jìn)行了詳細(xì)描述與分析,得到主軸部件的臨界轉(zhuǎn)速為3665.52r/min,分析結(jié)果表明其工作轉(zhuǎn)速遠(yuǎn)低于臨界轉(zhuǎn)速,能有效避開共振區(qū)域。其次,本文運用振型疊加原理重點分析了主軸部件在承受簡諧變化的成型壓力時的動態(tài)響應(yīng)情況,得到在工作載荷頻率下主軸部件的最大響應(yīng)位移為1.25×10~(-3)m、最大響應(yīng)應(yīng)力為156MPa。最后,通過對比研究,得到主軸結(jié)構(gòu)支撐跨距對其動態(tài)響應(yīng)特性的影響規(guī)律,在將支撐跨距由480mm降低為430mm的過程中,結(jié)構(gòu)最大應(yīng)力和最大位移響應(yīng)均呈上升趨勢,結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性降低。 本文利用ANSYS程序?qū)Τ尚驮O(shè)備力學(xué)性能以及振動響應(yīng)特性進(jìn)行了系統(tǒng)地量化分析。結(jié)合生物質(zhì)成型壓力、成型過程應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系實驗研究,對實驗結(jié)果進(jìn)行理論分析驗證,揭示了生物質(zhì)成型過程中的應(yīng)力變化規(guī)律。得到結(jié)構(gòu)在工作載荷下的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)規(guī)律,為成型設(shè)備的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化、可靠性分析奠定了理論基礎(chǔ)。
【圖文】：

圖卜2環(huán)模式成型機(jī)成型部件示意圖2所示

平模式成型設(shè)備、對輥式成型設(shè)備的成型產(chǎn)品出模機(jī)理與環(huán)模式軋輥成型設(shè)備相同。根據(jù)結(jié)構(gòu)需要，環(huán)模式成型設(shè)備多為臥式;平模式成型設(shè)備多為立式，如圖1一3所示;對輥式成型設(shè)備的成型產(chǎn)品落入中空的軋輥腔，由風(fēng)機(jī)輸送出腔，其主成型部件如圖1一4所示。螺桿擠壓式生物質(zhì)成型技術(shù)是利用螺桿輸送推進(jìn)并擠壓原料，套筒和螺桿形成一個成型腔，并提供成型壓力，主成型部件示意圖見圖l一5，生產(chǎn)出的生物質(zhì)成)4圖1一5螺旋擠壓式生物質(zhì)成型機(jī)成型部件1一連接法蘭;2一原料;3一驅(qū)動軸;4一螺桿;5一成型模具;6·成型棒料圖1一6活塞沖壓式生物質(zhì)成型機(jī)成型部件1一原料;2一驅(qū)動部件;3一活塞;4一成型模具;5一成型棒料品為中空棒料。該技術(shù)需要在套筒外部纏繞電阻絲，以維持成型溫度在150~300℃范圍內(nèi)。這種成型技術(shù)應(yīng)用較早，但能耗高、產(chǎn)量低，且螺桿磨損嚴(yán)重。
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號】：TK6

【引證文獻(xiàn)】

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本文編號：2639139