作物秸秆成型机成型模具的设计

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1、1.1.绪论绪论 . 1 1.1 研究背景. 1 1.2 国内生物质成型机研究现状外. 1 1.3 秸秆压缩成型研究现状. 1 1.3.1 秸秆的物理特性. 1 1.3.2 秸秆的切碎特性. 1 1.3.3 秸秆的压缩特性. 2 1.3.4 压缩成型工艺. 2 1.4 目前主要的成型机类型. 2 1.4.1 活塞式成型机. 2 1.4.2 螺旋式成型机. 2 1.4.3 模压颗粒成型机. 2 1.4.4 各类生物质成型机存在的缺陷. 2 1.4.5 生物质成型机 . 2 1.5 本课题的提出目的及意义. 3 2.2.设计上的问题分析 设计上的问题分析 . 3 2. 1 加工上的问题分析. 4

2、3.3.设计指导思想 设计指导思想 . 5 3.1 液压系统的设计 . 5 3.1.1 主油缸的设计. 5 3.1.2 液压系统的设计. 5 3.2 成型机结构的设计 . 6 3.3 设计指标及设计参数 . 7 3.3.1 设计指标. 7 3.3.2 主要设计参数. 7 3.4 成型机工作流程 . 7 4.4.双出头秸秆液压成型机设计计算过程双出头秸秆液压成型机设计计算过程. 7 4.1 拟定液压系统图. 7 4.2 主要计算过程. 7 5.5.结束语结束语 . 11 参考文献参考文献 . 12 致 谢致 谢. 13作物秸秆成型机成型模具的设计 作物秸秆成型机成型模具的设计 1.1.绪论绪论

3、1.1 研究背景 当今人类使用的主要能源是石油、天然气、煤炭,它们都是不可再生的能源。能源是国民经济 和社会活动赖以生存和发展的物资基础。 能源工业一方面满足国民经济发展和人民生活对能源的需 求,另一方面又是国民经济重要的支柱产业。1995 年,我国能源工业(煤炭、石油、天然气开采和发 电)的增加值为 2 361 亿元,占全国工业增加值的 28.4% ,占国内生产总值的 13.7%。能源工业就业 人数 868 万人,占工业就业职工人数的 13.1% 1 。改革开放 30 余年来我国能源工业已得到巨大的发 展,为我国国民经济的发展做出了重大贡献。 同时,能源也是制约我国国民经济持续发展的重要环节

4、, 能源的可持续利用至关重要。 我国作为一个迅速崛起的发展中大国，面临着经济增长和环境保护的双重压力。2003 年我国 能源消费总量 16.78 亿，位居世界第二，约占世界能源消费总量的 11%，其中煤炭占 67.1%，原油 占 22.7%，天然气占 2.8%，可再生能源及其它能源占 7.4%。并且能源消耗还以每年 6%7%的速度 增长 23 。 我国是一个能源消耗大国， 一次能源消费仍以煤炭为主， 煤在直接燃烧过程中产生的 CO2、 SO2、 NOx、粉尘及其它有害物质，对大气环境造成了严重的污染，而中国防止大气污染法和中 国签定的“京都议定书”都对中国城镇直接燃煤问题提出了量的限制和技术改

5、造要求。所以研究开 发可替代煤的清洁燃料势在必行。 利用秸秆成型技术，将松散细碎的无定型的秸秆挤压成质地致密、形状规则的成型燃料。原料 挤压成型后，密度可达 0.81.3kg/m 3 ，能量密度与中值煤相当，成型后的秸秆成型燃料燃烧特性 较成型前有明显改善，火力持久、黑烟小、炉膛温度高，且储存、运输、使用方便、干净卫生，可 代替矿物能源用于生产和生活领域。 1.2 国内生物质成型机研究现状外 中国从 20 世纪 80 年代引进螺旋推进式秸秆成型机， 生物质压缩成型技术的研究开发已有二十 多年历史。20 世纪 90 年代期间河南农业大学，中国农机能源动力研究所分别研究出 PB-I 型机械 冲压式

6、成型机、HPB 系列液压驱动活塞式成型机、CYJ-35 型机械冲压式成型机 89 。尽管引进和研 究的有很多种生物质成型机械，但我国的压缩成型机基本上就两种：螺旋挤压成型机和液压冲压成 型机 9-13 。目前这些设备大都停止了运行，主要原因是：以木屑为原料，市场和资源的针对性差， 成本高。螺旋挤压设备磨损严重，维修周期短(6080h)，耗能高。由此看来螺旋式成型机的关键 技术是螺杆的使用寿命。而液压式生物质成型机是液压驱动活塞冲压成型，其运行性能稳定，延长 了易损件的使用寿命。 国外发达国家对秸秆等生物质致密成型技术都普遍重视， 并投入了大量的资金和技术力量研究 和开发致密成型技术。20 世纪

7、 30 年代，美国就开始研究压缩成型燃料技术，并研制了螺旋压缩机 814 ;日本、西德等国也开始研究成型技术处理木材废弃物、农业纤维物等。进入 20 世纪 70 年代 以来，随着全球性石油危机的冲击和环保意识的提高，世界各国越来越认识到开发和高效转换生物 质能的重要性， 相应地投入一定的资金和技术力量研究开发生物质成型燃料技术及设备。 日本 1983 年前后从美国引进颗粒成型燃料生产技术，1987 已有 10 多个颗粒成型燃料工厂投入运行，年生产 生物质颗粒成型燃料超过 10 万吨，现已经形成工厂化规模 15 。 1.3 秸秆压缩成型研究现状 为解决秸秆合理利用问题，欧美工业化国家如丹麦、瑞典

8、、荷兰、美国等，还有亚洲的印度、 日本等国都在秸秆成型方面做了大量的研究，我国在这方面的研究起步较晚。根据目前国内外压缩 成型的研究文献来看，各国研究的侧重点虽有所不同，但主要研究以下几方面内容： 1.3.1 秸秆的物理特性 秸秆本身的物理特性是影响秸秆切碎和压缩成型的主要因素之一。秸秆的物理特 性受物种、品种、产区、成熟度等多种因素的影响。国内外对麦秸、饲草等软茎秆的 拉伸强度、剪切强度、弹性模量、刚度模量等物理特性研究较多。 1.3.2 秸秆的切碎特性 切碎能耗、切碎长度和切断效率对秸秆的切碎特性均有影响，如切割速度、割刀参数、受切根 数等因素对切割过程的影响。秸秆切割过程中有一临界速度，

9、在 1530 m/s 范围内，低于临界速 度，能耗和无效切割快速增加；大于临界速度，能耗基本不变，实际切割长度接近于理论长度。1.3.3 秸秆的压缩特性 由于植物纤维物料的材料特性不同，国内外在对其压缩特性的研究中也提出了各种研究方法。 国外许多学者都把秸秆当作理想的线性粘弹体，运用流变学的理论，采用各种不同的流变模型来描 述物料的压缩流变过程。相对于金属、塑料等材料而言，植物纤维物料压缩过程中的应力与应变的 变化毕竟是非常复杂的，因此还有待于进一步探讨，从而更接近实际情况。 1.3.4 压缩成型工艺 秸秆压缩成型工艺可以分为加粘结剂和不加粘结剂的成型工艺,根据对物料加温形式不同，不 加粘结剂的成型工艺又可划分为常温成型(不加温)、热压成型(成