制粒机环模力学建模

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1、木质颗粒成型机环模受力分析★王诚辉严永林（中南林业科技大学机电工程学院，湖南长沙，410004）[[[摘要[摘要]]]伴随着]全球能源的紧张，可再生的生物质颗粒能源越来越受到重视。作为木质颗粒成型机重要零件的环模对成型产品的质量影响较大。环模在工作过程中受力复杂多变，常规的环模设计都是依据经验。本文在前辈研究成果的基础上，对环模工作过程中的受力进行了进一步分析，确定了环模内表面的压力分布以及制粒孔内表面的压力分布，研究结果为环模的优化设计提供理论依据。[[[关键字[关键字]]]]木质颗粒制粒机环

2、模力学模型中图分类号：PressureAnalysisForRingDieInWoodParticlesGranulatorWANGChenghui,YANYonglinCentralSouthUniversityofForestryandTechnology，departmentofmechanicalandelectricalengineering,changsha,hunan,410004【Abstract】Accompanyingwiththeglobalenergycrisis,the

3、renewablebiomassparticlesenergygetsmoreandmoreattention.Theringdie,asanimportantpartofawoodparticlesgranulator,formsagreaterimpactonproductquality.Thetraditiondesignofaringdieisbasedonexperiences,becausetheringdieisloadedsomecomplexandchangeablepress

4、urewhileitworks.Basingonsomesenior’sresearchresults,thispaperconductsafurtheranalysisofaringdie,includingthepressuredistributionontheinnersurfaceofaringdieandonthesurfaceofgranulatinghole,whichcanprovideatheoreticalbasistotheoptimaldesignofaringdie.K

5、eywords:woodparticles,granulator,ringdie,mechanicalmodel我国林业废弃物和农业剩余物资源丰富，除做造纸、纺织、饲料等用途外，还有相当一部分可作为生物质固体能源用途，替代日益减少的煤、石油等不可再生的化石能源。我国生物质燃料固体成型技术的研究已有20多年的历史，20世纪90年代主要集中在螺旋挤压成[基金项目]林业公益性行业科研专项（项目编号：200904027）、湖南省科技厅项目（项目编号：2011GK3219）作者简介：王诚辉（1986-），

6、男，汉，中南林业科技大学机电工程学院硕士研究生.研究方向：机械现代制造技术.电话：15116305178.Email:wch750@163.com.★通讯作者：严永林（1963-），男，中南林业科技大学教授.型机上，这种成型方式存在着成型筒及成型进料螺旋磨损严重，寿命短、能耗大、生产率低等缺点。当前广泛采用的环模压辊挤压式颗粒成型技术有效地解决了能耗大、生产率低等问题，成为了发展的主流。但是，关键零件环模使用寿命短，造价高，成为制约颗粒成型技术发展瓶颈之一。本文对颗粒成型机的关键零件环模进行受力

7、分析，旨在为环模的优化设计提供理论依据。1．环模压辊挤压式颗粒成型过程简介环模与压辊部件工作时，环模由电机驱动作旋转运动，压辊在摩擦力的带动下绕固定的中心轴转动。粉碎干燥后具有一定粒度和含水率的木质原料在环模与压辊间形成的楔形空间受到挤压力，先后经历重新排列位置、塑性流变和弹塑性变形等复杂的变形过程。根据木质颗粒成型的过程来分，可分为三个区域：散料区、变形压紧区和挤压成形区。其成型过程见图1。2．成型过程中环模内表面受力分析在对环模内表面进行受力分析时，为了方便讨论，忽略环模上加强圈、模孔等的附

8、作用,而把它看成一个等截面厚壁圆环。(1)散料区原料在散料区基本不受外力作用，但由于工作时环模旋转，致使原料受到离心力的作用，使粉料紧贴在环模内壁并对环模产生反作用力，此部分作用力忽略不计。(2)变形压紧区颗粒原料在此区域受挤压力的作用，发生塑性流变和弹塑性等复杂变形，但挤压力还不足以克服环模制粒孔内表面对物料的摩擦力，颗粒未能被挤压出制粒孔。①变形压紧区区域大小的确定如图2，设环模的内径为R，压辊的半径为r，R−r令u=，根据几何关系可得：r2BC(θ)=R−rucosθ+1−(usin