生物质（秸秆）燃料挤压成型机的设计与研究

【摘要】：一直作为人类消耗的主要能源的化石燃料，是不可再生的，但工业的发展，使得能源问题很严重。生物质能是可再生能源之一,开发利用生物质能可以明显缓解环境危机和能源危机。研究生物能转换技术，变废为宝，对保护生态环境有重要意义。通过挤压成型将生物质（秸秆）挤压成固态燃料是其中方法之一。 成型条件对生物质（秸秆）燃料成型物的质量影响重大。本文主要通过压制成型实验研究了玉米秸秆在不同含水率、成型温度、成型压力、粒度下的成型状态，最佳的成型条件，为秸秆挤压成型过程的工艺参数的选择提供了依据。 本文首先从锥形双螺杆挤压机的设计入手，根据锥形螺杆的相关设计资料，结合秸秆燃料的成型特点，及挤压原理设计了挤压机，并借助于三维造型软件Pro/E5.0完成了整机的造型。 挤压成型设备的关键组成部件螺杆和机筒，其设计的合理与否，对挤压机的性能好坏起着关键作用。螺杆和料筒结构的合理性，通过应用有限元分析软件ANSYS12.0得到了验证。同时，研究了挤压机的螺杆磨损原因，以及延缓磨损的措施。分析了加热过程热量的来源，根据合适的计算公式确定了加热功率。通过计算C型容腔，得该机的挤出量，从而确定了其生产能力。 本文借助于Pro/E系统提供的机构运动仿真功能，对本次设计的锥形双螺杆挤压机的双螺杆、扭矩分配箱进行了运动学、动力仿真，获得实际运行形式，得到相关的力学参数。 本课题的研究，对生物质（秸秆）燃料的成型机械设计，成型条件和参数确定有一定的指导意义。 【关键词】：生物质 秸秆实验 锥形双螺杆 挤压机 有限元分析 运动仿真
【学位授予单位】：陕西科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TQ517.3
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 1 绪论11-15
• 1.1 课题的研究意义11-12
• 1.2 生物质燃料成型机的发展现状12-13
• 1.2.1 国外生物质燃料成型机的发展现状12
• 1.2.2 国内生物质燃料成型机的发展现状12-13
• 1.3 研究目的和内容13-15
• 1.3.1 研究目的13
• 1.3.2 研究内容13-15
• 2 生物质燃料成型工艺参数研究15-21
• 2.1 生物质及其成型工艺15
• 2.1.1 生物质15
• 2.1.2 生物质固体燃料15
• 2.1.3 生物质成型工艺及影响因素15
• 2.2 实验原材料15-16
• 2.3 实验设备及方法16-17
• 2.3.1 实验设备16
• 2.3.2 实验方法16-17
• 2.4 实验结果分析与讨论17-20
• 2.4.1 含水率与密度17-18
• 2.4.2 成型温度与密度18
• 2.4.3 成型压力与密度18-19
• 2.4.4 粒度与密度19-20
• 2.5 本章小结20-21
• 3 生物质（秸秆）燃料挤压成型机的设计21-47
• 3.1 生物质燃料成型技术21-23
• 3.2 螺杆的设计23-29
• 3.2.1 螺杆参数23-29
• 3.2.2 螺杆的材料29
• 3.3 料筒及其加热系统设计29-31
• 3.3.1 料筒的设计29-30
• 3.3.2 料筒加热系统的设计30-31
• 3.4 机头、尾接部分、加料斗的设计31-33
• 3.4.1 机头的设计31-32
• 3.4.2 尾接部分的设计32
• 3.4.3 料斗的设计32-33
• 3.5 传动系统的设计33-34
• 3.5.1 传动系统设计原则33
• 3.5.2 传动系统33-34
• 3.6 电机、减速箱及联轴器的选用34-37
• 3.6.1 选择电机34-35
• 3.6.2 减速器35-37
• 3.6.3 联轴器37
• 3.7 扭矩分配箱的设计37-42
• 3.7.1 螺杆轴的输入转矩及功率37-38
• 3.7.2 扭矩分配箱内最小轴径的确定38-39
• 3.7.3 锥齿轮、圆柱齿轮39-42
• 3.7.4 齿轮的结构设计42
• 3.8 扭矩分配箱箱体和机座的设计42-45
• 3.8.1 箱体、机座设计概要42
• 3.8.2 扭矩分配箱箱体42-44
• 3.8.3 机座的设计44-45
• 3.9 本章小结45-47
• 4 挤压系统的分析及研究47-61
• 4.1 螺杆的应力分析47-49
• 4.2 螺杆的模态分析49-50
• 4.3 螺杆的磨损研究50-51
• 4.4 料筒的应力分析51-54
• 4.5 加热功率的确定54-55
• 4.6 生产能力计算55-60
• 4.7 本章小结60-61
• 5 锥双螺杆及扭矩分配箱的运动及动力分析61-67
• 5.1 运动学分析61-63
• 5.1.1 锥双螺杆的运动学分析61-62
• 5.1.2 扭矩分配箱的运动学分析62-63
• 5.2 扭矩分配箱的动力分析63-66
• 5.3 本章小结66-67
• 6 总结和展望67-69
• 6.1 总结67
• 6.2 展望67-69
• 致谢69-70
• 参考文献70-73
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及成果73-74

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