制粒机平模结构分析及表面强化
发布时间：2020-03-30 07:31
【摘要】：随着能源危机和环境问题带来的困扰,优质、清洁、高效的生物质能越来越受到各个国家的重视。平模制粒机是生物质固化成型的常见设备。我国生物质固化成型技术和设备发展远远落后于发达国家,成型机生产率低、能耗高、主要工作部件易损坏等问题为设备的普及推广带来麻烦。本文通过理论分析和ANSYS仿真研究了平模制粒机工作原理和生物质原料压缩特性,并利用激光合金化技术改善平模易损部位的表面性能。本文对生物质原料固化成型过程中挤压区和成型区建立力学模型,分析物料、平模表面和模孔的应力分布规律,讨论了攫入角、错位效应的影响因素。同时对生物质原料在模孔中压缩成型特性做了进一步理论分析,描述了混合粒度粒子影响作用、物料在模孔中剪切流变现象,把挤压区和成型区归纳为首次压缩和回弹再压缩阶段,分析物料压缩比的影响因素。根据分析结果设计了平模的基本结构。利用ANSYS软件模拟物料在挤压区和成型区塑性流变现象。分析了物料在挤压区和成型区的应力、应变分布规律,对回弹再压缩过程做进一步解释；分析平模表面、锥孔和直孔内壁的应力分布,模孔连接表面和锥孔附近是应力集中区域,易发生磨损和压塌现象；摩擦系数和锥角的大小对颗粒质量和平模应力分布有着明显的影响作用。最后利用有限元仿真验证了直孔中物料应力公式,并对易损区域提出改进方案。本文提出在平模易损部位表面激光合金化陶瓷硬质材料A1203和NiCr混合粉末的办法提高平模表面硬度和耐磨性,并设计了实验。改变激光扫描速度和粉末配比,对各组样品合金层作宏观对比、扫描电镜图(SEM)分析、X射线衍射图(XRD)分析、显微硬度测试和磨损测试,结果表明选取3：7配比的Al2O3-NiCr混合粉末,激光扫描速度300～400 mm/min时可以获得致密、结合良好的合金涂层,表面硬度是基材2.4倍,耐磨性提高了5倍以上,达到了平模的性能要求。本文研究了平模制粒机工作原理和生物质原料压缩特性,从理论和有限元仿真中寻找制粒成型规律,针对发现的平模易损现象提出激光合金化改善表面性能的方案,对平模制粒机的理论研究和发展有一定的参考意义。
【图文】：
压摇一边围绕主轴作公转，一边由于压海和物料摩擦力作用自转。安装在压银下逡逑方的平模是固定的。物料通过匀料器撒在平模上，压黯转动过程中通过挤压力和摩擦力逡逑把松散的物料压实并挤进平模孔中，出孔日用切刀把物料切断制成颗粒，如图２－１。一逡逑般生产中制粒机会配上进料器、调制器、液压系统、电子控制系统等结构，其目的都是逡逑为了高效低耗得制取高质量的生物质颗粒。制取动物饲料、颗粒燃料时一般不需要添加逡逑粘结剂，利用生物质原料中的木质素在摩擦升湿中软化，有一定程度的粘结作用，有些逡逑制粒机也会带有辅助加热系统。逡逑５逦Ａ逦３逦７逡逑广逡逑＼逦Ｊ逡逑图２－１平模制粒机阿逡逑１．电机，２．传动箱，３．分料器，４．喂料室，５．压壀，６．匀料板，７．平模，８．切化９．扫料板，１０．出料口逡逑２N２生物质颗粒成型过程逡逑经调制后的生物质原料在喂料室受到压棍不断挤压力和剪切力作用逐渐致密发生逡逑弹塑性变形，进入模孔中慢慢固化成型。物料被挤压成型需要满足两个条件：一是压谣逡逑要能将物料攫入模孔内，二是压淹给模孔中物料的挤压力大于物料受到模孔内壁的摩擦逡逑力。胡建军对环模制粒机制粒过程划分为供料区、挤氏区、压紧区和成型区，简化模逡逑型可Ｗ将平模制粒机制粒过程划分为供料区、挤压区和成型区。挤压区和成型区的物料逡逑受力与平模参数有重要关系并且影响着平模的使用性能。逡逑１０逡逑
２．２挤压区分析逡逑２．２．１皮e 受力分析逡逑不考虑压瑶错位效应，工作过程中挤压区的受力分析如图２－３。压裙滚动过程中受逡逑物料的摩擦力自转，攫取区内物料与压摇不会发生滑动，该摩擦力为静摩擦力。巧混平逡逑稳工作时，自转力矩和为０邋：逡逑Ｉ逦＇邋Ｘ＇，．逦、ｘ邋＇NB＼Ｈ逡逑。＇巧逡逑围２－３无错位摩擦的物料受力图逡逑峰＝／0。。Ｐ／ｉｒ邋．逦＋邋Ｍｌ邋＋邋的２邋＝邋０逦（２．１）逡逑式中，ｒ为压蒋半径，０0为攫入角，巧７为单位面积摩擦力，Ｍ／为滚动摩擦阻碍力矩，，逡逑化为轴承摩擦力矩，Ｍｚ为压海自转力矩。逡逑该摩擦力和压z手嵬屏π纬傻牧ε季匚鞫Σ粒龆Σ磷璋兀停戾搴椭岢绣义希保卞义
本文编号：2607249
【图文】：
压摇一边围绕主轴作公转，一边由于压海和物料摩擦力作用自转。安装在压银下逡逑方的平模是固定的。物料通过匀料器撒在平模上，压黯转动过程中通过挤压力和摩擦力逡逑把松散的物料压实并挤进平模孔中，出孔日用切刀把物料切断制成颗粒，如图２－１。一逡逑般生产中制粒机会配上进料器、调制器、液压系统、电子控制系统等结构，其目的都是逡逑为了高效低耗得制取高质量的生物质颗粒。制取动物饲料、颗粒燃料时一般不需要添加逡逑粘结剂，利用生物质原料中的木质素在摩擦升湿中软化，有一定程度的粘结作用，有些逡逑制粒机也会带有辅助加热系统。逡逑５逦Ａ逦３逦７逡逑广逡逑＼逦Ｊ逡逑图２－１平模制粒机阿逡逑１．电机，２．传动箱，３．分料器，４．喂料室，５．压壀，６．匀料板，７．平模，８．切化９．扫料板，１０．出料口逡逑２N２生物质颗粒成型过程逡逑经调制后的生物质原料在喂料室受到压棍不断挤压力和剪切力作用逐渐致密发生逡逑弹塑性变形，进入模孔中慢慢固化成型。物料被挤压成型需要满足两个条件：一是压谣逡逑要能将物料攫入模孔内，二是压淹给模孔中物料的挤压力大于物料受到模孔内壁的摩擦逡逑力。胡建军对环模制粒机制粒过程划分为供料区、挤氏区、压紧区和成型区，简化模逡逑型可Ｗ将平模制粒机制粒过程划分为供料区、挤压区和成型区。挤压区和成型区的物料逡逑受力与平模参数有重要关系并且影响着平模的使用性能。逡逑１０逡逑
２．２挤压区分析逡逑２．２．１皮e 受力分析逡逑不考虑压瑶错位效应，工作过程中挤压区的受力分析如图２－３。压裙滚动过程中受逡逑物料的摩擦力自转，攫取区内物料与压摇不会发生滑动，该摩擦力为静摩擦力。巧混平逡逑稳工作时，自转力矩和为０邋：逡逑Ｉ逦＇邋Ｘ＇，．逦、ｘ邋＇NB＼Ｈ逡逑。＇巧逡逑围２－３无错位摩擦的物料受力图逡逑峰＝／0。。Ｐ／ｉｒ邋．逦＋邋Ｍｌ邋＋邋的２邋＝邋０逦（２．１）逡逑式中，ｒ为压蒋半径，０0为攫入角，巧７为单位面积摩擦力，Ｍ／为滚动摩擦阻碍力矩，，逡逑化为轴承摩擦力矩，Ｍｚ为压海自转力矩。逡逑该摩擦力和压z手嵬屏π纬傻牧ε季匚鞫Σ粒龆Σ磷璋兀停戾搴椭岢绣义希保卞义
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