直辊平模式生物质成型机关键件设计研究

摘要

能源短缺和环境污染已成为阻碍当今社会发展的两大难题，为了缓解能源供需矛盾，寻找可再生能源已迫在眉睫。与众多能源相比，生物质能是一种可再生的清洁能源，以资源储量丰富、蕴藏巨大发展潜力等优势脱颖而出，受到世界各国越来越多的重视。而我国对生物质成型技术的研究尚处于起步阶段，仍需进一步发展与完善。
　　本论文以低能耗、高产率为出发点，旨在设计一台大功率直辊平模式生物质成型机，并重点对其关键件进行设计研究。本论文的主要内容及取得的成果如下：
　　为解决传统平模机整体式压辊和平模盘磨损严重、寿命短、失效后不便于维修等问题，本设计将整体式压辊和平模盘改进为组合式压辊和平模盘，实践表明改进后既方便维修又降低了生产成本。
　　本文推导了压辊攫取物料的条件，即物料与平模盘的摩擦系数大于与压辊的摩擦系数；建立了平模机生产率、主轴功率、吨电耗的理论计算公式，并重点模拟研究了物料与压辊和物料与平模盘的摩擦系数的影响规律。
　　本文推导了物料在模孔套筒中受到的轴向挤压力，模拟研究了物料泊松比、模孔套筒长径比、物料与模孔套筒的摩擦系数对其影响规律。结果表明轴向挤压力随长径比和摩擦系数的增大呈指数式增长，且模孔套筒长径比的设计必须考虑到物料泊松比和摩擦系数的影响。
　　本文分析了模孔套筒产生塑性变形的原因，建立了模孔套筒的受力模型，对不同锥角的模孔套筒进行了有限元分析，结果表明模孔套筒的总变形和总应力随锥角的增大而减小；对主轴部件进行了静力学分析和模态分析，验证了其满足刚度、强度条件，避免了共振的发生。
　　为满足平模机系列化生产的需求，本文完成了“平模机关键件参数化设计系统”的开发，并且建立了关键件数据库，测试结果表明该系统完全可以实现平模机关键件平模盘、模孔套筒、压辊圈、主轴等零部件的快速设计，减少了不必要的重复性工作，大大地提高了设计效率。

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第1章 绪论

1.1 课题背景及意义

1.2 生物质成型设备类型

1.3 国内外成型机研究现状及分析

1.4 平模机设计存在的问题

1.5 本论文研究的主要内容

第2章 平模机设计及性能分析

2.1 平模机工作原理

2.2 成型过程受力分析

2.3 平模盘和压辊设计

2.4 平模机性能指标的建立及分析

2.5 本章小结

第3章 平模机关键件的有限元分析

3.1 物料在模孔套筒中的受力及影响因素分析

3.2 模孔套筒有限元分析

3.3 主轴部件有限元分析

3.4本章小结

第4章 平模机关键件参数化设计系统的开发

4.1 平模机关键件参数化设计系统总体方案设计

4.2 平模机关键件参数化设计系统实现的关键技术

4.3 关键件系统人机交互界面的详细设计

4.4 平模机关键件参数化设计系统的测试

4.5 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

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