论文部分内容阅读
生物质能源是一种可再生的清洁能源,可作为替代日益减少的石化能源的选择之一。生物质成型机对生物质颗粒进行挤压作用,形成高密度高热值的生物质燃料成型块,使得生物质能源得到合理利用,但是生物质成型机中环模的磨损问题严重影响了设备的使用寿命,降低了生产效率,增加了设备维修成本。本文在分析了环模式成型机工作流程和磨损机理的基础上,设计了新型耐磨环模结构,可实现延长使用寿命的目的。本文介绍了三种典型的生物质成型机的结构、特点、技术参数、工艺流程及应用现状。然后以工字型模块组成的立式环模生物质成型机为研究对象,总结了环模的磨损类型以及磨损的影响因素,以延长环模使用寿命为目标,提出了耐磨环模结构的设计思路。结合环模式生物质成型设备的工况条件和环模耐磨时长目标,提出了嵌块式环模结构、齿轮压辊同步式环模结构和辊轴式环模结构三种方案。根据耐磨材料的选择对模具使用寿命的重要影响,比较了高/超高锰钢系列、低/中/高碳耐磨合金钢系列和抗磨白口铸铁系列三大系列的金属耐磨材料。通过综合分析,确定了辊轴式耐磨环模的结构和辊轴的耐磨材料。然后,在弹塑性基本理论的基础上借助了成型过程中环模的有限元本构方程,利用DEFORM-3D有限元分析软件对原环模结构和辊轴式环模结构分别进行了挤压成型过程的模拟,分析得到了两种结构的应力集中位置及辊轴的转动情况,再针对应力集中位置进行了等效应力的追踪对比,并进一步分析了两种结构的磨损率和磨损深度,模拟数据表明了辊轴式环模结构的合理性。最后,根据设定的三个实验目的,设计了辊轴式环模实验样机,验证了有限元分析结果的正确性。为了进一步研究辊轴式环模结构的使用寿命,在9JY-2000型生物质成型机上进行了现场实验,以质量磨损量为评定指标,计算出了两种结构使用寿命的近似值,论证了辊轴式环模结构的实用性和有效性,达到了环模耐磨目标。