生物质成型机环模结构参数对其寿命和成型质量影响研究

摘要

生物质加工成型方法通常是把粉碎后的木屑、秸秆等生物质废料致密化,把这些看似没用的材料再加工利用,以使得材料性能得以改善,变废为宝。这对生物质能源的利用起到了积极的推动作用。但这种技术也存在着很多的问题,技术不够纯熟及完善,机器的使用寿命得不到保障等问题比较突显,这对生物质成型技术规模化发展是不利的。环模是成型机中的主要构件,它的质量严重影响着生物质成型机的寿命。由于加工过程中环模不断受到物料的冲击,所以环模的使用寿命会很短。开展生物质成型机环模结构参数对其寿命及成型质量的研究是十分重要的。
　　通过对环模辊轧过程和模孔的受力分析,对之后的辊轧过程物料和模孔的应力分布规律提供依据。同时,结合弹塑性理论原理和弹塑性力学方面的知识,分析了生物质成型过程中的弹塑性关系。辊轧过程数值模拟中本文参考了岩土材料的挤压成型理论,运用 DP帽盖模型基本理论,并结合成型机的辊轧成型特点,进行分析研究得到了物料在辊轧过程中的应力特性变化情况,研究了模、辊间隙这个重要参数对成型影响情况。模孔锥角和进料腔长度是影响成型的两大主要因素,本文借助 ABAQUS有限元软件,选取三种不同锥角和三种不同进料腔长度的环模通过建模和有限元分析,得出随着锥角增加,模孔所受平均应力减小。随着进料腔长度增大,环模模孔所受平均应力减小。所以进料腔长度不易过短。
　　通过把 ABAQUS分析软件和 Fe-safe寿命软件相结合的方式来研究环模的寿命情况。并通过改变环模结构参数来对环模寿命进行分析对比,同时结合失效理论来综合分析成型机的使用寿命。表示材料性能的S-N曲线是通过Fe-safe软件中的Seeger材料数据估算法得到的。运用 Fe-safe软件对几组不同参数情况下的环模疲劳寿命情况进行分析,把分析好的结果导入 ABAQUS软件中,然后把分析所得文件用 ABAQUS进行处理,获得不同的寿命云图,并对比获取结论。
　　研究表明:模孔锥角增加,模孔所受应力减小;模孔进料腔长度增加模孔所受应力减小;模辊间隙减小物料与环模接触处应力增大;环模模孔交错排列方式好,寿命长;环模在长径比为5:1时的寿命较长。验证了疲劳分析方法的正确性,同时为环模的研发提供了技术支持,可以起到一定的指导作用。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

1 绪论

1.1 选题背景和意义

1.2 生物质成型技术发展现状

1.3 生物质成型机主要类型分析

1.4 环模成型机概况

1.5 本文研究内容及研究方法

2 环模成型机成型中的理论和结构参数研究

2.1 环模辊轧式成型机成型机理

2.2 弹塑性理论在生物质成型中的应用

2.3 影响环模失效的关键参数

2.4 本章小结

3 环模受力及失效特性分析

3.1 环模受力分析

3.2 环模失效形式及失效机理

3.3 本章小结

4 成型过程数值模拟及参数分析

4.1 生物质材料研究模型

4.2 环模辊轧过程数值模拟

4.3 模孔受力有限元分析

4.4 本章小结

5 环模寿命研究

5.1 疲劳分析

5.2 环模疲劳寿命的数值模拟

5.3 本章小结

结论

参考文献

在学研究成果

致谢