【摘要】：由于螺旋輸送裝置具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、成本低、便于調(diào)整和維修、密封性強(qiáng)以及對(duì)環(huán)境污染小等優(yōu)點(diǎn),在農(nóng)業(yè)纖維物料的收獲和加工處理領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。但是目前對(duì)農(nóng)業(yè)纖維物料螺旋輸送過(guò)程的理論研究還不夠深入,輸送機(jī)理不明確,螺旋輸送裝置仍存在生產(chǎn)率低、功耗大、易堵塞等問(wèn)題,嚴(yán)重影響著收獲和后處理效果,制約了農(nóng)業(yè)纖維物料螺旋輸送裝置的推廣應(yīng)用。針對(duì)這些問(wèn)題,本文以揉碎玉米秸稈的螺旋輸送理論研究和輸送性能試驗(yàn)為切入點(diǎn),對(duì)揉碎玉米秸稈的螺旋輸送機(jī)理、螺旋輸送裝置的生產(chǎn)率、功耗和比功耗等進(jìn)行研究。研制了螺旋輸送試驗(yàn)臺(tái),在理論研究的基礎(chǔ)上,對(duì)輸送過(guò)程中螺旋葉片和機(jī)殼受力分布、輸送過(guò)程中的軸向推力、生產(chǎn)率、功耗和比功耗進(jìn)行了試驗(yàn)研究,分析了螺距、螺旋軸轉(zhuǎn)速、喂入量和物料的含水率對(duì)揉碎玉米秸稈螺旋輸送性能的影響。主要研究工作如下：(1)假設(shè)揉碎玉米秸稈是可壓縮的連續(xù)運(yùn)動(dòng)體,其密度、速度、軸向應(yīng)力和法向應(yīng)力只沿物料的運(yùn)動(dòng)方向變化,并且密度是壓力的函數(shù)。忽略螺旋葉片曲率以及螺旋葉片和機(jī)殼間間隙的影響。在以上假設(shè)的前提下,通過(guò)將螺旋葉片的承壓面和葉片背面視為兩塊無(wú)限長(zhǎng)的傾斜平行鋼板,將螺旋葉片的承壓面、背面和中心軸所圍成的物料群視為無(wú)窮多層可壓縮的微元體,取螺旋葉片任意半徑處的物料微元體,建立了綜合考慮揉碎玉米秸稈的可壓縮性、螺距的變化和螺旋軸離心力作用的螺旋輸送段的物理模型。(2)借鑒塞流理論、非塞流固體輸送理論和三層非塞流固體輸送理論對(duì)螺旋槽內(nèi)的揉碎玉米秸稈微元體進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析和受力分析,建立了物料的連續(xù)性方程和運(yùn)動(dòng)學(xué)方程,并對(duì)方程進(jìn)行求解,得到了不同工況下物料所受壓力和運(yùn)動(dòng)速度的數(shù)學(xué)模型,在此基礎(chǔ)上建立了螺旋輸送裝置的生產(chǎn)率和功耗的數(shù)學(xué)模型。分析討論了物料所受壓力、運(yùn)動(dòng)速度、生產(chǎn)率和功耗隨結(jié)構(gòu)參數(shù)、運(yùn)動(dòng)參數(shù)以及物料特征參數(shù)的變化規(guī)律,為分析和計(jì)算螺距、螺旋軸轉(zhuǎn)速和喂入量提供了理論依據(jù)。(3)研制了揉碎玉米秸稈特征參數(shù)測(cè)定試驗(yàn)臺(tái)和螺旋軸轉(zhuǎn)速可調(diào)、喂料量可控、螺旋葉片和機(jī)殼所受壓力分布、軸向推力、生產(chǎn)率和功耗可精確在線測(cè)定的螺旋輸送裝置試驗(yàn)臺(tái),對(duì)物料的特征參數(shù)和輸送過(guò)程進(jìn)行試驗(yàn)研究,具體試驗(yàn)方法及結(jié)果如下：①揉碎玉米秸稈的含水率、密度、滑動(dòng)摩擦系數(shù)、內(nèi)摩擦系數(shù)及可壓縮系數(shù)均會(huì)影響物料的輸送性能,并且相互之間存在一定的關(guān)系。通過(guò)對(duì)揉碎玉米秸稈的特征參數(shù)進(jìn)行試驗(yàn)研究,找到了含水率和密度對(duì)物料與接觸面間摩擦系數(shù)的影響規(guī)律,含水率與物料的內(nèi)摩擦系數(shù)、密度以及可壓縮系數(shù)之間的關(guān)系,為分析揉碎玉米秸稈的螺旋輸送機(jī)理提供了依據(jù)。②采用CX402型薄膜壓力傳感器測(cè)試了不同工況下螺旋葉片和機(jī)殼各部位所受壓力,得到了螺旋葉片面和機(jī)殼表面壓力分布的變化規(guī)律。結(jié)果表明,葉片和機(jī)殼所受壓力分布受到輸送長(zhǎng)度、葉片半徑、螺距、螺旋軸轉(zhuǎn)速和喂入量等因素的影響,并且螺旋葉片面各部位所受壓力隨著輸送長(zhǎng)度、葉片半徑、螺距、螺旋軸轉(zhuǎn)速和喂入量的增大而增大;機(jī)殼各部位所受壓力隨著螺距的增大而減小,隨著輸送長(zhǎng)度、螺旋軸轉(zhuǎn)速和喂入量的增大而增大。③采用LDCZL-FK型環(huán)形測(cè)力傳感器系統(tǒng)測(cè)試了不同工況下螺旋輸送裝置的軸向推力,結(jié)果表明,在試驗(yàn)參數(shù)范圍內(nèi),軸向推力隨螺距的增大而減小,隨螺旋軸轉(zhuǎn)速和喂入量的增大而增大,與壓力的理論計(jì)算結(jié)果相吻合。在其它參數(shù)不變的情況下,物料的含水率越高,輸送過(guò)程中的軸向推力越小。通過(guò)軸向推力試驗(yàn)數(shù)據(jù)修正了壓力的理論模型。④試驗(yàn)研究了螺距、轉(zhuǎn)速、喂入量和物料的含水率對(duì)螺旋輸送裝置生產(chǎn)率的影響規(guī)律,結(jié)果表明,在試驗(yàn)參數(shù)范圍內(nèi),生產(chǎn)率隨螺距和喂入量的增大而提高,轉(zhuǎn)速在28-117r/min的范圍內(nèi),隨著轉(zhuǎn)速的增加,生產(chǎn)率提高,與理論計(jì)算結(jié)果一致。在本論文試驗(yàn)條件下,螺旋輸送裝置的臨界轉(zhuǎn)速為117r/min。在其它參數(shù)不變的情況下,物料的含水率越高,輸送裝置的生產(chǎn)率越高。⑤試驗(yàn)研究了螺距、螺旋軸轉(zhuǎn)速、喂入量和物料的含水率對(duì)螺旋輸送裝置功耗的影響規(guī)律,結(jié)果表明,在試驗(yàn)參數(shù)范圍內(nèi),功耗隨轉(zhuǎn)速和喂入量的增大而增大,與理論計(jì)算結(jié)果吻合。隨著螺距的增大,功耗先增大后減小。在其它參數(shù)不變的情況下,物料的含水率越高,輸送功耗越小。(4)建立了螺旋輸送裝置比功耗的數(shù)學(xué)模型,并通過(guò)比功耗試驗(yàn)數(shù)據(jù)修正了該模型。在此基礎(chǔ)上,基于比功耗越小輸送性能越好的原則,對(duì)參數(shù)的水平進(jìn)行了優(yōu)選,以比功耗和軸向推力為試驗(yàn)指標(biāo)進(jìn)行正交試驗(yàn),確定了各因素對(duì)指標(biāo)影響的主次順序及較優(yōu)水平組合。試驗(yàn)結(jié)果表明,對(duì)螺旋輸送裝置比功耗影響因素的主次順序?yàn)椋恨D(zhuǎn)速、螺距、喂入量,較優(yōu)水平組合為：螺距300mm,轉(zhuǎn)速87r/min,喂入量30kg/min;對(duì)螺旋輸送裝置軸向推力影響因素的主次順序?yàn)椋郝菥�、轉(zhuǎn)速、喂入量,較優(yōu)水平組合為：螺距300mm,轉(zhuǎn)速58r/min,喂入量l 0kg/min。本研究取得的階段性成果可為適合輸送揉碎玉米秸稈的螺旋輸送裝置的設(shè)計(jì)和部分參數(shù)的優(yōu)選提供了理論依據(jù),為其它農(nóng)業(yè)纖維物料螺旋輸送裝置的設(shè)計(jì)和研究提供了參考。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：S226

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2472513