【摘要】：該研究以《“十二五”國家科技支撐計劃項目》為支撐,以開發(fā)輕便低能耗可移動式燃料成型系統(tǒng)為研究內(nèi)容,圍繞齒輥式成型機(jī)的成型機(jī)理、結(jié)構(gòu)參數(shù)合理選擇、楔形空間的流變規(guī)律、功率確定、成型比能耗理論計算和試驗測試等方面展開研究,具體內(nèi)容如下：(1)研究生物質(zhì)壓縮過程中物料如何由疏松變得致密且粘結(jié)在一起的過程,研究這個過程中各種類化學(xué)物質(zhì)的物理變化以及水分在成型過程的作用機(jī)理,研究壓縮過程的經(jīng)典力學(xué)行為,與此同時創(chuàng)新性提出成品的片狀疊加結(jié)構(gòu)模型。(2)分析齒輥式環(huán)模成型機(jī)和普通環(huán)模成型機(jī)區(qū)別和相同點(diǎn),利用旋轉(zhuǎn)陣列法和PRO/E建模仿真,詳細(xì)說明輥齒和�？走\(yùn)動不干涉；利用彈性力學(xué)的理論推導(dǎo)出環(huán)模�？變�(nèi)圓柱段和圓錐段的壓力理論公式,得到圓柱段內(nèi)的壓力呈指數(shù)函數(shù)變化規(guī)律,圓錐段內(nèi)呈冪函數(shù)變化規(guī)律,經(jīng)過分析優(yōu)化得齒輥式環(huán)模模孔的長徑比為5.1、錐角為60。。(3)通過對壓輥和環(huán)模攫取物料的分析,建立物料攫取條件,推導(dǎo)出最大攫取角同環(huán)模與物料的摩擦因素、壓輥和物料的摩擦因素二者之間關(guān)系即普通環(huán)模的最大攫取角等于物料與環(huán)模的摩擦角和物料與壓輥的摩擦角之和、推導(dǎo)出最大壓料高度和最大攫取角的函數(shù)關(guān)系,建立模輥比合理選擇的理論依據(jù),得到齒輥式成型機(jī)的最大攫取角大于同樣結(jié)構(gòu)尺寸的普通環(huán)最大攫取角、建立齒輥成型機(jī)理論生產(chǎn)率的模型,推導(dǎo)最大產(chǎn)量下轉(zhuǎn)速合理控制的表達(dá)式。(4)以張量理論為工具,利用流變學(xué)形式的動量方程為基礎(chǔ),以環(huán)模和壓輥之間物料形成粘彈性層為依據(jù),結(jié)合結(jié)構(gòu)尺寸利用沿切線方向分量的N-S動量方程,詳細(xì)推導(dǎo)在環(huán)模和壓輥間形成連續(xù)粘彈性“準(zhǔn)流體”時環(huán)模的功率方程。(5)利用塑性力學(xué)的Drcuk-Prager-Cap模型作為生物質(zhì)壓縮成型的理論基礎(chǔ),應(yīng)用ABAQUS作為分析工具,齒輥式成型機(jī)在楔形空間內(nèi)原料擠入�？椎倪^程進(jìn)行仿真研究,得到最大應(yīng)力值87.02MPa和一次壓入物料的高度為1.89mm的結(jié)論。(6)以最大生產(chǎn)率公式和功率公式為基礎(chǔ),建立成型比能耗理論模型,并做了定性的分析和計算；然后以課題組自己設(shè)計的齒輥成型機(jī)為試驗的機(jī)型,依據(jù)生物質(zhì)固體燃料的生產(chǎn)率和能耗測試的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),搭建生產(chǎn)率和比能耗的測試平臺,得到所用試驗材料齒輥成型機(jī)的實(shí)際最高生產(chǎn)率為358kg/h和最低比能耗為43.20kW. h/t。本文對廣泛使用的造粒機(jī)械環(huán)模成型機(jī)的設(shè)計制造、關(guān)鍵參數(shù)的選擇有重要的意義,對于深入了解推廣使用新型齒輥成型機(jī)有重要的參考價值,該方面研究還有待于進(jìn)一步的深入。
【圖文】：

邐巧邋／邋Ｈ逡逑姆帶逡逑圖２－２生物質(zhì)材料纖維素分子結(jié)構(gòu)圖逡逑Ｆｉｇ．２－２邋Ｔｈｅ邋Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｂｉｏｍａｓｓ邋ｍａｔｅｉｉａｌｓ’ｃｅｌｌｕｌｏｓｅｍｏｌｅｃｕｌａｒ逡逑儀震均｜似｜�。藿牵姲肜w維豪分子結(jié)構(gòu)逡逑ＣＯｊＨ邋？邐＊邋ＮＬ＿＿／逡逑ｍ逡逑圖２－３生物質(zhì)材料半纖維素分子結(jié)構(gòu)圖逡逑Ｆｉｇ．２－３邋Ｔｈｅ邋ｍｏｌｅｃｕｌａｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｂｉｏｍａｓｓ邋ｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｈｅｍｉｃｅｌｌｕｌｏｓｅ逡逑１９逡逑

圖２－５顆粒流動示意圖逡逑Ｆｉｇ．２－５邋Ｔｈｅ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆｐａｒｔｉｃｌｅｓ＇ｆｌｏｗｉｎｇ逡逑從圖２－５中可知：當(dāng)生物質(zhì)榅粒剛開始運(yùn)動時，由于作用在其上的壓力較小，逡逑粒子緩慢地移動、消除彼此間大的間隙，與此同時開始存在于粒子間隙間的水分逡逑和空氣被擠出，騰出的空間被運(yùn)動的粒子占據(jù)，這種狀態(tài)沿著壓縮的方向擴(kuò)散和逡逑移動，原來雜亂無章的顆粒變得有序。隨著顆粒向空間大的方向移動，顆粒內(nèi)的逡逑架橋效應(yīng)得到破壞、顆粒間彼此間隙逐步消失、增大接觸機(jī)會；排除出空氣和水逡逑分留下的空間，被移動的小的顆粒不斷地填充，此時顆粒間的壓力增大，大的顆逡逑粒被壓破變成小的粒子，，進(jìn)一步向著可１＾運(yùn)動方向空間填補(bǔ)。這時粒子之間發(fā)生逡逑２１逡逑
【學(xué)位授予單位】：北京林業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TK6

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2673555