新型液压活塞式秸秆成型机改进研究

本文在新世纪能源危机更为凸显、各学者逐步重视解决这一问题的背景下，从更高效利用现有能源的角度，对于提高生物质秸秆的利用率的机器进行进一步的研究。本文研究工作属于国家高技术研究发展计划（863计划）先进制造技术领域“秸秆收集固化成型关键技术及装备”的部分内容。主要研究内容及成果如下：（1）为了提高成型机成型效率，对于成型机的压缩成型对象的力学性能研究是必不可少的。本文根据之前学者的研究内容，选择了水稻和大豆的秸秆作为本次研究的主题，通过对其进行的各种力学性能试验得出有关数据，为今后的研究提供可靠数据资料。除此之外，本文还利用现有的试验设备，对其进行合理设计，拟出了一套对于结构压缩成型过程模拟的试验方案，并予以了实施。通过这一模拟试验，较好的验证了所研究的成型机的三阶段成型理论，并得出了更为符合本次研究的试验数据，并对试验的数据进行分析处理，得出了成型三阶段（本论文中命名为I阶段、II阶段、III阶段）的关键数据，从而更好地了解了水稻和大豆秸秆的有关性能。这一模拟试验可以说是本次研究中的一次创新。（2）对于成型机的改进最重要的是对于其成型效果及能耗方面的改进。而对于成型机成型效果的改进最重要的则是对那些直接参与压缩成型的零部件的改进研究。本文通过对成型系统中的液压、成型有关零部件的力学计算，结合之前研究得来的数据，从材料受力变形的角度成型机的可行性进行了验证。随后对原有成型机在对秸秆进行压缩成型时机体及秸秆的受力状态进行了ANSYS模拟分析。通过对于ANSYS模拟结果的研究得出了成型机压缩成型具体零部件的缺点和问题，根据这一研究结果再进一步的得出了提高成型机成型效果的具体方案，并对于这一改进方案再一次进行了力学计算和ANSYS的模拟，验证了改进方案的可行性和改进效果。（3）在提高成型机成型效果研究的另一个很重要的研究是对于成型机加热系统的改进研究。之所以会对原有的机型进行改进就是因为原有机型的成型效果不甚理想，而初步分析其很重要的原因就是成型机加热系统的加热效果不明显。本文通过查阅了水稻秸秆的热学数据，对于原有机型的加热系统的加热效果进行了ANSYS分析，验证了原机型加热效果较差这一事实。通过对于原机加热系统的分析，得出了产生这一问题的原因，并从加热段位置的选择和加热温度选择这两方面得出了具体的改进方案。通过对改进方案效果的ANSYS模拟，分析得出了进一步改进的方向，由于时间关系未能对这一更合理的方案进行具体的研究，本论文的改进方案可以算作是这一更合理方案的一部分。（4）由于成型机算是一个较为复杂的系统，之前对于机体压缩成型系统和加热系统的改动或多或少地会对机体的其他零部件产生影响。本文对于涉及到的成型头、推杆、推板和液压系统的各零件进行了结构、尺寸的调整，并验证了调整后的零件的力学性能。对于液压系统中各有关元件也进行了重新选择，还简单地分析了一下成型机的噪声的来源，提出了解决这一问题的几个方向。