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五柱塞秸秆燃料成型机虚拟设计及仿真分析

李游  
【摘要】:我国农作物秸秆资源非常丰富,每年秸秆产量超过6亿吨,有3.5亿吨可以作为能源使用,是清洁的可再生能源。但由于秸秆燃烧方式与利用途径单一、陈旧,秸秆能源燃烧效率低,甚至部分粮食主产区出现秸秆就地焚烧现象,造成秸秆资源浪费,加重化石燃料带来的污染;因此生物质能源转换技术的研究受到各方面的重视,其中秸秆固化成型技术可将农村松散的秸秆压缩成致密的、可替代煤的优质燃料,对于改善农村生活质量、保护农业生态环境、增加农民收入和促进农业可持续发展具有重要的意义。 五柱塞式秸秆燃料成型机主要是在达到世界先进水平、设计结构属世界首创的三柱塞式的基础上进一步升级改造,尝试在小幅度提高动力机功率的前提下,降低秸秆煤的单产能耗并提高生产效率。其结构主要包括主轴、偏心盘、连杆、销轴、柱塞、成型模具、加料系统和加热器等部件组成。作为一种新型的生物质成型机,可为中国能源转型作出一定的贡献。 本文主要从以下几个方面对五柱塞式秸秆燃料成型机进行了研究和分析: 1.利用SolidWorks软件提供的建模功能完成五柱塞式秸秆燃料成型机的虚拟样机建模操作,同时对模型进行全局干涉分析,以检验设计的合理性、可制造性和可装配性。 2.利用ADAMS分析软件对五柱塞式秸秆燃料成型机进行了运动仿真模拟分析。通过对整个压缩机构的分析得到了相关的运动曲线图和在反作用力下的各运动副的受力曲线图,确定了柱塞运动轨迹与挤压过程中受力情况。 3.利用ANSYS生物质成型过程进行了有限元分析,采用TARGEl69和CONTAl72接触对恰当的处理了模具和成型材料的接触问题。通过有限元数值模拟分析得到了生物质的流变规律。成型过程的分析研究对生物质成型工艺的选择优化具有很好的应用和参考价值。 4.根据秸秆压缩物理试验确定温度、湿度、模具成型锥形角对成型结果的影响,确定成型最佳参数。最后根据秸秆压力位移曲线图与试验数据推导出秸秆挤压成型应力位移方程。


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