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木煤原料粉碎机的结构设计与研究

赵远征  
【摘要】:能源问题在当今社会已经成为全球关注的热点。生物质能源相比较煤炭、石油和天然气等化石燃料而言具有可再生性及对环境的清洁环保特性,日渐在全球能源结构中占重要地位。作为优质生物质能源的木煤(生物质固体成形燃料)具有极广泛的开发前景与应用价值。 粉碎作为木煤生产的重要环节,粉碎效果和能耗直接影响木煤生产的质量、成本及能耗。因此,高性能、低能耗的木煤原料粉碎机的研究对降低木煤成本及生产能耗具有重要的理论意义和实用价值。就此,本文设计了一台木煤原料粉碎设备,主要的研究内容和工作如下: (1)分析了物料的粉碎过程、施力方式以及主要破碎形式,在研究木质物料特性的基础上进行了木煤原料粉碎理论研究,并提出了木煤原料粉碎的主要粉碎方式为冲击式粉碎。 (2)在冲击粉碎理论基础上研究了物料在不同冲击状态下的动力学原理,分析了影响冲击粉碎能力的主要因素,提出木煤原料粉碎机的设计方案,并依据理论和经验,对木煤原料粉碎机进行了主要工艺参数和结构参数的选择与计算。 (3)采用Pro/e的特征参数化建模技术对木煤原料粉碎机的零部件进行三维建模和虚拟装配,并进行仿真和干涉检测以初步验证机械设计结构的合理性和可靠性。 (4)利用有限元分析软件ANSYS Workbench12.0软件进行木煤原料粉碎机的主轴进行有限元模态分析,以确保其强度符合使用要求和设计安全可靠。 (5)理论结合实践,分析的主要影响因素。在理论分析中的诸多影响木煤原料粉碎机性能的因素中选择3个重要的影响因素,即锤片的数量、筛网孔径及锤筛间距进行三因素三水平的正交试验,得出影响因素之间的主次关系是锤片数量的影响最为显著,其次是筛网孔径,再次是锤筛间距;优方案是锤片数量为88、筛网孔径为10mm、锤筛间距为5mm时粉碎效率得到提高,此时经实践验证粉碎机的生产产量为8.5t/h,且能耗最低。


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