關(guān)鍵詞：立式環(huán)模顆粒成型機(jī)；偏心軸壓輥；性能仿真分析
生物質(zhì)材料成型技術(shù)和設(shè)備在丹麥、奧地利、瑞典等國(guó)比較成熟，其研發(fā)的設(shè)備普遍受到認(rèn)可，但在其它絕大多數(shù)國(guó)家，生物質(zhì)材料成型技術(shù)方面發(fā)展普遍不足。我國(guó)在生物質(zhì)成型方面的研究雖然己經(jīng)取得一些進(jìn)展和成果，但是在生物質(zhì)成型設(shè)備關(guān)鍵組件性能研究方面上還有所欠缺。目前，國(guó)產(chǎn)研發(fā)的成型設(shè)備在使用過(guò)程中，常常容易出現(xiàn)兩種結(jié)果，一是關(guān)鍵部件強(qiáng)度不夠，導(dǎo)致成型機(jī)減少壽命；二是其強(qiáng)度過(guò)高也會(huì)有浪費(fèi)資源的情況，具有很大的不確定性。因此，對(duì)于設(shè)備關(guān)鍵部件性能的研究顯得尤為重要，直接影響著成型過(guò)程的生產(chǎn)質(zhì)量與生產(chǎn)效率。
壓輥式結(jié)構(gòu)是當(dāng)今成型機(jī)械中的常用動(dòng)力結(jié)構(gòu)組件，例如板材軋機(jī)中的軋輥，通過(guò)調(diào)節(jié)軋輥之間的間距來(lái)軋制不同厚度的金屬板材，同組壓輥的半徑相等。本研究的壓輥是立式環(huán)模顆粒成型機(jī)的關(guān)鍵組件之一，其主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為偏心式結(jié)構(gòu)，其工作原理是壓輥?zhàn)赞D(zhuǎn)，壓輥與環(huán)模接觸，生物質(zhì)原料在壓輥的主動(dòng)碾壓作用下，進(jìn)入到環(huán)模的成型孔中，形成柱狀成品，最后由切刀切斷形成顆粒。因此，分析壓輥組件在載荷作用下的性能變化是驗(yàn)證設(shè)備的結(jié)構(gòu)合理性的關(guān)鍵之一。本文主要利用有限元分析軟件對(duì)壓輥主體進(jìn)行結(jié)構(gòu)靜力學(xué)分析，主要分析壓輥主體的強(qiáng)度與剛度。
1、模型
將壓輥設(shè)計(jì)成偏心軸的結(jié)構(gòu)，旨在調(diào)節(jié)壓輥與環(huán)模的間距。利用三維建模軟件建立壓輥分析模型，然后導(dǎo)人到有限元軟件中。2、有限元分析
在生物質(zhì)燃料壓縮成型過(guò)程中，成型機(jī)的兩個(gè)關(guān)鍵組件壓輥和環(huán)模并不是完全貼緊，其中會(huì)有少量燃料粉末存在，并且在壓輥與環(huán)模最近的部位，其壓輥受到的壓力最大，結(jié)構(gòu)較薄弱。此外，由于在生物質(zhì)燃料壓縮成型過(guò)程中，偏心軸的受力方向具有兩種可能，一種是正向受力，另外一種是側(cè)向受力，因此主要分析承受不同方向載荷時(shí)，偏心軸壓輥的等效應(yīng)力與變形程度。
本文主要利用有限元分析軟件進(jìn)行結(jié)構(gòu)靜力分析。設(shè)置壓輥材料為45號(hào)鋼，其密度為7.8×103kg/m3，彈性模量為210GPa，泊松比為0.3。劃分網(wǎng)格后，對(duì)軸的上下固定位置施加固定約束，在偏心軸身部位施加面載荷3.26 MPa。
經(jīng)過(guò)分析計(jì)算與數(shù)據(jù)后處理得出等效應(yīng)力云圖。成型機(jī)壓輥在受正向載荷時(shí)，最大應(yīng)力為176.87MPa，遠(yuǎn)小于該材質(zhì)的屈服應(yīng)力，強(qiáng)度符合要求；成型機(jī)壓輥所受側(cè)向載荷時(shí)，最大應(yīng)力為159.53MPa，也遠(yuǎn)小于該材質(zhì)的屈服應(yīng)力，強(qiáng)度符合要求。可見(jiàn)，在立式環(huán)模顆粒成型機(jī)壓縮擠壓生物質(zhì)燃料顆粒過(guò)程中，無(wú)論哪種受載形式，壓輥強(qiáng)度都符合要求。
通過(guò)數(shù)據(jù)后處理可以得出變形云圖。成型機(jī)壓輥在受正向載荷時(shí)，其最大變形量為0.050mm，遠(yuǎn)小于壓輥的本身尺寸，符合剛度要求；在成型機(jī)壓輥在受側(cè)向載荷時(shí)，其最大變形量為0.059mm，遠(yuǎn)小于壓輥的本身尺寸，符合剛度要求。可見(jiàn)，在立式環(huán)模顆粒成型機(jī)壓縮擠壓生物質(zhì)燃料顆粒過(guò)程中，無(wú)論哪種受載形式，壓輥剛度都符合要求。
3、結(jié)論
通過(guò)有限元分析，在立式環(huán)模顆粒成型機(jī)壓縮擠壓生物質(zhì)燃料顆粒過(guò)程中，應(yīng)力方面在正向施加載荷時(shí)等效應(yīng)力比在側(cè)向載荷的等效應(yīng)力要大一些。在變形方面，側(cè)向施加載荷時(shí)等效應(yīng)力比在正向載荷的變形量要大一些。在受正向載荷時(shí)，最大應(yīng)力為176.87 MPa，遠(yuǎn)小于該材質(zhì)的屈服應(yīng)力，強(qiáng)度符合要求；在受側(cè)向載荷時(shí)，其最大變形量為0.059 mm，遠(yuǎn)小于壓輥的本身尺寸，符合剛度要求。從而驗(yàn)證該成型機(jī)壓輥性能與材料本身屬性相適應(yīng)，該組件的結(jié)構(gòu)性能強(qiáng)度可以保證生物質(zhì)燃料成型設(shè)備穩(wěn)定的生產(chǎn)。
轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明：富通新能源木屑顆粒機(jī)m.ac12313.com
