本文采用有限元理論和有限元分析軟件ANSYS對生物質秸稈在環模式秸稈壓塊機中的成型過程進行模擬。
1)結(jie)合(he)秸(jie)稈(gan)生(sheng)物(wu)質(zhi)組(zu)成(cheng)和(he)環(huan)模(mo)的(de)結(jie)構(gou)特(te)點(dian)，探(tan)索(suo)環(huan)模(mo)式(shi)秸(jie)稈(gan)壓(ya)塊(kuai)機(ji)的(de)致(zhi)密(mi)成(cheng)型(xing)機(ji)理(li)，提(ti)出(chu)在(zai)設(she)計(ji)或(huo)選(xuan)用(yong)環(huan)模(mo)式(shi)成(cheng)型(xing)機(ji)時(shi)注(zhu)意(yi)幾(ji)項(xiang)主(zhu)要(yao)技(ji)術(shu)參(can)數(shu)，對(dui)生(sheng)物質擠壓成型過程中影響的主要因素進行分析。
2)對生物質秸稈壓縮致密成型過程的非線性問題進行分析，借鑒可壓縮的生物質塑性理論，選用適合生物質秸稈的Druker-Prager屈服條件，推導出生物質彈塑性本構方程。
3)應用有限元分析軟件對秸稈壓塊成型過程進行模擬分析。通過對玉米秸稈在環模內的流變規律，以及成型過程中摩擦力、應力、應變分布的分析，為擠壓成型部件的優化設計提供理論依據。
4)對秸稈進行致密成型試驗研究。分別改變原料含水率、原料尺寸、成型壓力等因素，以玉米秸稈為原料進行致密成型試驗。對比試驗結果，找出成型效果較好的各種因素的最佳值。
5)通過對生物質秸稈致密成型機理的研究，找到影響成型效果和工作效率的主要因素，為秸稈壓塊機的設計提供重要理論基礎。
第2章環模式秸稈壓塊機設計與分析
2.1環模式秸稈壓塊機主要結構及特點
2.1.1環模式壓塊機的總體結構與工作原理
環模式秸稈壓塊成型機總體結構如圖2-1所示。
環模式秸稈壓塊機工作時的擠壓方式屬於開式壓縮，利用環模、壓輪和物料三者間的摩擦擠壓作用使短段散狀物料成型。其工作原理是電機1通過皮帶5帶動皮帶輪4轉動，從而帶動主軸轉動。由於主軸與壓輪機構和進料機構相連，進而帶動壓輪機構和進料機構2運轉。散狀物料經進料鬥3進入帶有不等螺距的螺旋進料機構機體腔內，進料軸轉動將物料均勻送入壓縮室7內(nei)。主(zhu)軸(zhou)帶(dai)動(dong)壓(ya)輪(lun)轉(zhuan)動(dong)，由(you)於(yu)壓(ya)輪(lun)和(he)物(wu)料(liao)之(zhi)間(jian)擠(ji)壓(ya)摩(mo)擦(ca)，將(jiang)物(wu)料(liao)壓(ya)入(ru)環(huan)模(mo)成(cheng)形(xing)孔(kong)，物(wu)料(liao)在(zai)壓(ya)輪(lun)壓(ya)力(li)與(yu)孔(kong)壁(bi)摩(mo)擦(ca)作(zuo)用(yong)下(xia)逐(zhu)層(ceng)成(cheng)形(xing)。由(you)於(yu)模(mo)塊(kuai)的(de)數(shu)量(liang)和(he)電(dian)機(ji)的(de)功(gong)率(lv)不(bu)同(tong)，環(huan)模(mo)式(shi)壓(ya)塊(kuai)機(ji)的(de)產(chan)量(liang)一(yi)般(ban)為(wei)500~2000kg．1-1，較為合適的主軸轉速為130rpm。
環模式秸稈壓塊成型機有以下特點：
1)無外部熱源。環模式秸稈壓塊機一般不需加熱。環模、壓輪、物料三者之間的相互運動、摩擦產生的熱量能使物料粘結在一起，完成致密成型這個過程，而且產品的效果比較好。
2)環模式秸稈壓塊機對秸稈原料的含水率要求低，一般在5～250之間都能成型。
3)成型塊品質好，強度高，熱值高，成型塊表麵光滑，密度可達到0.8～1.2 kg/m3。
4)設備運轉穩定，能耗低，產量大。
2.1.2環模式壓塊機的傳動與進料機構’
壓(ya)塊(kuai)機(ji)的(de)傳(chuan)動(dong)方(fang)式(shi)采(cai)用(yong)帶(dai)傳(chuan)動(dong)。帶(dai)傳(chuan)動(dong)具(ju)有(you)過(guo)載(zai)保(bao)護(hu)和(he)緩(huan)衝(chong)吸(xi)振(zhen)的(de)能(neng)力(li)。由(you)於(yu)進(jin)料(liao)有(you)時(shi)不(bu)均(jun)勻(yun)，壓(ya)塊(kuai)機(ji)的(de)載(zai)荷(he)變(bian)化(hua)較(jiao)大(da)且(qie)頻(pin)繁(fan)，在(zai)工(gong)作(zuo)過(guo)程(cheng)中(zhong)可(ke)能(neng)出(chu)現(xian)過(guo)載(zai)情(qing)況(kuang)，采(cai)用(yong)帶(dai)傳(chuan)動(dong)可(ke)以(yi)降(jiang)低(di)過(guo)載(zai)帶(dai)來(lai)的(de)影(ying)響(xiang)，保(bao)護(hu)壓(ya)塊(kuai)機(ji)。壓(ya)塊(kuai)機(ji)核(he)心(xin)部(bu)件(jian)是(shi)進(jin)料(liao)機(ji)構(gou)和(he)環(huan)模(mo)壓(ya)縮(suo)室(shi)。目(mu)前(qian)，進(jin)料(liao)機(ji)構(gou)與(yu)環(huan)模(mo)壓(ya)縮(suo)室(shi)的(de)傳(chuan)動(dong)機(ji)構(gou)是(shi)分(fen)開(kai)的(de)，俗(su)稱(cheng)“兩根軸”，即壓輪機構傳動由連接帶輪的主軸帶動，螺旋進料機構由另一根軸帶動，所以使得機器機構變得複雜。
本文傳動機構和進料機構采用“一根軸”，如圖2-2所示。其特點是在帶輪的帶動下，主軸1經後擋板6與壓輪2同時旋轉，再經前擋板5帶動進料軸4和螺旋進料筒3-起旋轉，這樣一組電機可帶動壓輪機構和進料筒同時工作。
2.1.3環模式壓塊機的壓縮室結構
壓縮室結構如圖2-3所示。秸稈原料的壓縮是靠環模1與壓輪3間的相對運動實現的。環模通過螺栓固定在機體上，兩個壓輪由前擋板4和後擋板5固定連結，後擋板5與主軸連結由電機帶動旋轉，壓輪在公轉的同時由於物料的摩擦而自轉。
壓(ya)縮(suo)室(shi)采(cai)用(yong)雙(shuang)壓(ya)輪(lun)機(ji)構(gou)，兩(liang)個(ge)壓(ya)輪(lun)以(yi)主(zhu)軸(zhou)為(wei)中(zhong)心(xin)線(xian)成(cheng)對(dui)稱(cheng)布(bu)置(zhi)，使(shi)壓(ya)輪(lun)受(shou)力(li)均(jun)勻(yun)，物(wu)料(liao)能(neng)夠(gou)均(jun)勻(yun)及(ji)時(shi)地(di)進(jin)入(ru)環(huan)模(mo)溝(gou)槽(cao)，不(bu)僅(jin)使(shi)產(chan)量(liang)增(zeng)加(jia)，而(er)且(qie)可(ke)保(bao)證(zheng)主(zhu)軸(zhou)和(he)進(jin)料(liao)軸(zhou)的(de)同(tong)心(xin)度(du)。壓(ya)輪(lun)每(mei)完(wan)成(cheng)一(yi)次(ci)公(gong)轉(zhuan)周(zhou)期(qi)就(jiu)將(jiang)布(bu)滿(man)環(huan)模(mo)溝(gou)槽(cao)內(nei)的(de)物(wu)料(liao)壓(ya)入(ru)模(mo)孔(kong)內(nei)，從(cong)而(er)形(xing)成(cheng)了(le)物(wu)料(liao)塊(kuai)的(de)一(yi)個(ge)壓(ya)層(ceng)。隨(sui)著(zhe)物(wu)料(liao)的(de)不(bu)斷(duan)喂(wei)入(ru)，在(zai)壓(ya)輪(lun)的(de)壓(ya)力(li)作(zuo)用(yong)下(xia)，物(wu)料(liao)被(bei)接(jie)連(lian)不(bu)斷(duan)地(di)擠(ji)入(ru)模(mo)孔(kong)中(zhong)，通(tong)過(guo)模(mo)孔(kong)後(hou)便(bian)形(xing)成(cheng)了(le)物(wu)料(liao)壓(ya)塊(kuai)。
2.2環模式秸稈壓塊機主要技術參數
環模式秸稈壓塊機由於產量大、產品質量好、能耗低等優點，在實際生產中已廣泛的應用於生物質秸稈致密成型中，受到大家的好評。低品位的、密度小的秸稈經環模式壓塊機壓縮後變成高品位、midudadechengxingranliao，chengxingranliaoderezhibiyuanlaidadatigao，erqiebianyuchucunheyunshu。chengxingkuaichanpindezhilianghenyilaiyuhuanmoshijieganyakuaijixingnengdehaohuai，zheyaoqiuwomenzaishejihuanmoyakuaijishizhuyijixiangzhuyaojishucanshu。
1)主電機功率
huanmoshiyakuaijidechanliangyuzhudianjigonglvyouzhezhijieguanxi。zaishejiyakuaijishi，genjuyakuaijidechannenglaixuanquzhudianji。ruodianjigonglvtaixiao，suirannenghaodi，danshiyakuaijichanliangxiao，chengxingyakuaidepinzhidi；若(ruo)電(dian)機(ji)功(gong)率(lv)太(tai)大(da)，雖(sui)然(ran)產(chan)量(liang)增(zeng)大(da)，成(cheng)型(xing)塊(kuai)品(pin)質(zhi)也(ye)高(gao)，但(dan)是(shi)能(neng)耗(hao)也(ye)大(da)。因(yin)此(ci)，需(xu)要(yao)進(jin)行(xing)電(dian)機(ji)功(gong)率(lv)優(you)化(hua)，合(he)理(li)選(xuan)用(yong)電(dian)機(ji)，使(shi)產(chan)量(liang)與(yu)功(gong)率(lv)之(zhi)比(bi)達(da)到(dao)最(zui)大(da)。
2)環模長徑比
環huan模mo的de長chang徑jing比bi是shi指zhi環huan模mo的de有you效xiao工gong作zuo長chang度du和he模mo孔kong直zhi徑jing之zhi比bi。在zai選xuan用yong優you質zhi環huan模mo的de前qian提ti下xia，可ke根gen據ju生sheng物wu質zhi原yuan料liao配pei方fang和he產chan品pin要yao求qiu選xuan用yong合he適shi的de模mo孔kong形xing式shi及ji環huan模mo的de長chang徑jing比bi。長chang徑jing比bi大da成cheng型xing塊kuai結jie實shi，外wai觀guan光guang滑hua且qie有you光guang澤ze，但dan能neng耗hao大da、shengchanchengbengao。fanzhi，changjingbixiaokezengjiachengxingjidechanliang，jianqingyalunhehuanmodemosun，jiangdinenghao，danshichengxingkuaisongsan，youliewen，pinzhijiaodi。tongchangyijuyakuaichanpinpinzhideyaoqiutiaozhengjutidechangjingbi。
3)環模的開孔率
開孔率的大小影響環模強度和成型機的產量。開孔率小，產量低，環模強度高；開孔率大，環模強度小，壓塊機產量高。
4)環模與壓輪之間的工作間隙
環huan模mo與yu壓ya輪lun之zhi間jian的de工gong作zuo間jian隙xi非fei常chang重zhong要yao，太tai大da或huo者zhe太tai小xiao都dou影ying響xiang壓ya塊kuai機ji的de生sheng產chan率lv。所suo以yi，正zheng確que合he理li的de調tiao整zheng環huan模mo與yu壓ya輪lun的de間jian隙xi很hen關guan鍵jian。一yi般ban來lai說shuo，環huan模mo與yu壓ya輪lun的de間jian隙xi為wei1～5mm。以yi實shi踐jian經jing驗yan來lai說shuo，若ruo環huan模mo和he壓ya輪lun的de間jian隙xi太tai大da，物wu料liao將jiang在zai壓ya輪lun和he環huan模mo之zhi間jian打da滑hua，物wu料liao很hen難nan被bei擠ji入ru模mo孔kong之zhi內nei，導dao致zhi機ji器qi工gong作zuo效xiao率lv低di下xia，而er且qie成cheng型xing很hen困kun難nan；ruojianxitaixiao，yalunhehuanmozhijianmocalizengda，huanmorongyisunhuai，weixiuchengbentaigao。yibanqingkuangzaiyakuaijigangkaishigongzuoshi，jinliangtiaoxiaoyalunhehuanmodejianxi，shihuanmoyuwuliaochongfenjiya，rongyichengxing，dangchengxingjizhengchanggongzuoshi，keyijiangtamendejianxitiaoda，chanpinhechanliangtigaole，yeyouliyujianxiaohuanmodemosun。
2.3生物質致密成型原理
由生物化學可知，植物細胞中含有纖維素、半纖維素、木質素、樹脂等物質。在生物質的擠壓過程中，粒子的擠壓變形如圖24所示。
由圖2-4可(ke)以(yi)看(kan)出(chu)，一(yi)開(kai)始(shi)粒(li)子(zi)與(yu)粒(li)子(zi)之(zhi)間(jian)的(de)空(kong)隙(xi)比(bi)較(jiao)大(da)，當(dang)施(shi)加(jia)一(yi)定(ding)壓(ya)力(li)時(shi)，粒(li)子(zi)之(zhi)間(jian)相(xiang)互(hu)移(yi)動(dong)位(wei)置(zhi)發(fa)生(sheng)改(gai)變(bian)，一(yi)部(bu)分(fen)粒(li)子(zi)受(shou)到(dao)擠(ji)壓(ya)填(tian)入(ru)到(dao)粒(li)子(zi)之(zhi)間(jian)的(de)空(kong)隙(xi)內(nei)。當(dang)粒(li)子(zi)間(jian)的(de)空(kong)隙(xi)被(bei)填(tian)滿(man)後(hou)，別(bie)的(de)粒(li)子(zi)就(jiu)很(hen)難(nan)再(zai)進(jin)來(lai)了(le)。要(yao)去(qu)填(tian)充(chong)周(zhou)圍(wei)的(de)空(kong)隙(xi)，隻(zhi)有(you)經(jing)過(guo)再(zai)增(zeng)大(da)壓(ya)力(li)靠(kao)粒(li)子(zi)本(ben)身(shen)的(de)變(bian)形(xing)，當(dang)兩(liang)個(ge)相(xiang)鄰(lin)的(de)粒(li)子(zi)相(xiang)互(hu)擠(ji)壓(ya)延(yan)展(zhan)的(de)時(shi)，繼(ji)續(xu)增(zeng)大(da)壓(ya)力(li)，粒(li)子(zi)與(yu)粒(li)子(zi)受(shou)到(dao)擠(ji)壓(ya)纖(xian)維(wei)素(su)粘(zhan)結(jie)後(hou)就(jiu)會(hui)相(xiang)互(hu)結(jie)合(he)，體(ti)積(ji)大(da)幅(fu)度(du)減(jian)小(xiao)，密(mi)度(du)顯(xian)著(zhu)增(zeng)大(da)，原(yuan)本(ben)分(fen)散(san)的(de)粒(li)子(zi)就(jiu)被(bei)致(zhi)密(mi)成(cheng)型(xing)了(le)，一(yi)般(ban)不(bu)能(neng)再(zai)恢(hui)複(fu)原(yuan)來(lai)粒(li)子(zi)的(de)結(jie)構(gou)形(xing)狀(zhuang)。
三門峽富通新能源銷售顆粒機、秸稈壓塊機、飼料顆粒機、木屑顆粒機等生物質燃料飼料成型機械設備，同時我們也有大量的生物質顆粒燃料出售。
