崔玉洁[1]2001年在《秸秆螺旋挤压成形颗粒饲料的试验研究》文中提出秸秆是农作物的主要副产品，又是牛、羊等反刍动物的重要饲料资源。目前西方一些发达国家畜牧业已实现工厂化，饲料（包括精饲料和粗饲料）的加工生产等过程均实现了机械化和规模化。工厂化养畜是畜牧业发展的必然趋势。我国是一个农业大国，年产秸秆约5.7亿t。本文提出将农作物秸秆挤压成颗粒作粗饲料，可使秸秆这一资源实现饲料化和产业化，从而促进畜牧业实现工厂化和规模化。 在秸秆挤压成形颗粒饲料试验中，采用单螺杆式挤压成形设备，对其主要工作部件进行试验研究。并对其工作原理及成形机理进行分析。通过单因素试验考察了秸秆不同含水率、不同粉碎粒度、螺杆不同螺距及螺杆头部与喷孔之间不同间隙对挤压成形加工的影响。并对加工出的颗粒饲料的抗碎性、抗压性及容积密度进行了测定。 通过二次通用旋转组合设计方法综合考察了秸秆不同含水率、不同粉碎粒度、螺杆头部与喷孔之间不同间隙及其间的交互作用对挤压成形加工性能指标的影响，得出了各自的数学模型，并对试验结果进行分析。 应用化学与物理方法相结合，对粉碎后的秸秆进行碱化处理，再对其挤压成形。经分析测试，表明这种先碱化处理后颗粒加工的方法可以明显降低秸秆中粗纤维的含量，且营养成分略有提高。进而有利于动物消化率和采食率的提高。
崔玉洁, 张祖立, 白晓虎[2]2004年在《螺旋挤压加工秸秆颗粒饲料的试验研究》文中研究指明利用单螺杆挤压机对粉碎后的秸秆物料进行加工试验。通过单因素试验 ,找出秸秆含水率、粉碎粒度、螺杆螺距、螺杆头部与喷孔间隙对试验指标的影响。通过通用旋转组合试验 ,找出各影响因素及各因素间的交互作用对性能指标的影响规律 ,建立了数学模型 ,并对试验结果进行了分析
崔玉洁, 张祖立, 孙丽慧, 白晓虎[3]2005年在《秸秆颗粒饲料螺旋挤压加工性能的试验研究》文中认为利用单螺杆挤压机对农作物秸秆进行颗粒饲料的加工试验。通过单因素试验和通用旋转组合试验,找出各影响因素及其间的交互作用对性能指标的影响规律,建立数学模型,并对试验结果进行分析;对秸秆进行碱化处理再挤压成形,经分析测试,该方法可明显降低粗纤维含量,从而有利于动物消化率和采食率的提高。
张志强[4]2007年在《秸秆压块饲料机成型区的研究与分析》文中研究指明本文以玉米秸秆压块饲料为研究着眼点，对玉米秸秆的结构特性，压缩特性、流动规律进行了研究和分析，对成型秸秆的特性进行了测定，并对秸秆在机械压扎成型区秸秆的运动情况进行了动态模拟。首先通过对我国秸秆的利用现状，以及畜牧业存在的问题出发论述了秸秆压块的意义，本文认为我国各类农作物秸秆资源十分丰富，但是秸秆利用存在着很大的弊端，焚烧的现象屡禁不止，而秸秆可以作为牛、羊等反刍动物的重要饲料资源。将丰富的作物秸秆变废为宝，转换为块状饲料，是保护生态环境，促进农业可持续发展的重要课题。块状饲料能提高牛、羊的采食率，消化率，对我国现在粮食紧缺，减少饲料用粮有着重要的意义。用机械加压的方法将秸秆压缩成具有一定形状、密度较大的颗粒饲料，已越来越受到人们的重视。本文对玉米秸秆的结构特性与成分进行了分析，主要论述了秸秆的压缩特性和对秸秆的物理机械性能测试，以及对秸秆的前期处理。论文并描述了机械压扎充型区和成型区秸秆的运动状况，并且描述了秸秆的变化规律。在进入机体的物料之间，物料与壳体之间，物料与推运器之间都发生摩擦，使机腔内温度迅速上升，当达到一定值后，粉碎秸秆中的木质素开始软化，粘结力开始增加，在一定程度上充当了成型时的粘结剂。再经过一定的压力、温度作用使物料经过成型孔后形成颗粒饲料。通过单因素试验考察了秸秆不同含水率、不同粒度、及压缩速度对最大成型压力和密度的影响。随环模转速升高、成型孔长度的增加、原料粒度的增加成型秸秆压块密度增加；随含水率的增加压块密度增加，最大成型压力先降低后升高。最后是计算机仿真部分，利用UG／Motion模块建立成型区机构的运动仿真模型，通过对这个运动仿真模型进行运动学或动力学运动分析，动态地观察成型区机构的运动状况，验证该运动机构设计的合理性，并且压轮和压模的转速、和力的变化情况及物料的运动和受力可以以图表的形式输出，同时可以方便地修改仿真模型的参数，实现驱动实体模型的更新，达到优化设计的目的。得出结论：(1)粉碎后的秸秆在不添加任何粘结剂的情况下可经螺旋挤压成型为颗粒饲料，有利于秸秆资源的重复利用，实现秸秆的饲料化，为压块机械的发展奠定一定的基础。(2)通过对秸秆在环模中的运动分析得出物料在压缩过程中经历叁个阶段：物料的松散阶段；密度快速增长阶段；滑移阶段。(3)通过对成形颗粒饲料进行特性测定，得出随环模转速升高、成型孔长度的增加、原料粒度的增加成型秸秆压块密度增加；随含水率的增加压块密度增加，最大成型压力先降低后升高。(4)通过对成型区中压轮及模块的受力分析来说明设备在工作过程中的易损部件部位，并分析了目前环模材料的应用情况，为设计压模提供了理论依据。(5)仿真系统针对性强，对秸秆压块机成型区机构的运动状态进行了动态模拟，具有很强的实用性，为秸秆饲料压块机的生产设计提供理论依据。
白晓虎, 李芳, 张祖立, 崔玉洁, 王宏立[5]2007年在《基于人工神经网络的秸秆螺旋挤压成形机系统建模》文中认为秸秆螺旋挤压成形机理比较复杂,系统模型难以进行描述。为此,以物料含水率、螺杆头部与喷孔的出口间隙、物料的粒度为输入样本,生产率为输出样本,利用BP神经网络,建立了秸秆螺旋挤压成形机的系统模型。仿真结果表明:训练好的网络模型具有较高的精度,可以对特定条件进行输出预测,为系统参数优化提供参考。
孔雪辉[6]2010年在《生物质固化成型环模磨损实验研究及数值模拟》文中指出我国经济持续多年的快速发展,对能源需求的增长必然造成能源短缺和环境污染的双重巨大压力。因此,开发和利用既能保证经济发展又不破坏环境的新型能源已经成为一个重大的热点课题。本文以黑龙江省攻关项目“年产2000吨生物燃油生产装置”为依托,以发展生物质能资源化利用技术为背景,针对目前国内还没有进行有关纤维含量高的生物质原料对环模金属材料的磨损性能的影响方面的研究工作,首次以提高金属材料抗植物材料磨损能力,减少环模磨损,优化环模结构,提高生物质环模压辊式成型机关键部件环模的使用寿命为目的,对环模的磨损失效机理、生物质原料对环模金属材料的磨损机理进行了分析和深入的实验研究；并针对环模模孔模具形状的优化问题,对环模模孔形状进行了优化设计,得到了最优的环模模孔形状。具体研究工作如下：(1)通过对环模抗弯强度和接触强度分析,表明环模的主要失效形式来自不均匀磨损。(2)通过软磨料磨损实验验证生物质对金属材料的磨损机理是微切削和塑变疲劳剥落机理。(3)根据生物质秸秆压缩成型特点,用非线性有限元理论对生物质固化成型过程进行分析。(4)在用ANSYS软件对两种环模模孔进行挤压成形过程有限元模拟中,我们得到环模模孔的正应力和温度分布情况,可以看出弧形模孔的正应力比不带弧度的锥形模孔的小近5%,并且温度要偏低。通过计算得出弧形模孔的磨损量要比锥形模孔小20%左右。(5)针对环模模孔的等磨损优化问题,在国内首次结合热力耦合有限元析、BP神经网络和优化算法,采用遗传算法以模孔磨损的均方差最小为目标,建立等磨损优化数学模型,对环模模孔形状进行了优化设计。研究表明采用本方法优化得到的环模模孔形状,与传统的锥形模相比,沿其表面的最大磨损深度降低了60%,且磨损深度分布均匀,说明了这种设计方法是可行的,同时也为其它的非线性优化设计问题提供了方法。本文在国内首次开展了生物质原料对环模金属材料磨损机理的实验研究,所作的研究不仅可为生物质固化成型关键参数的选择提供理论依据,而且可为环模压辊式成型机的设计和制造提供理论与参考依据。在环模模孔等磨损优化设计中所采用的研究方法也是一次突破和有意义的尝试。
彭飞[7]2017年在《小型制粒系统优化设计与试验研究》文中研究指明随着饲料行业深入发展,在新饲料原料利用、新饲料及其附属产品个性化、多样化、精细化开发和生产研究过程中,需要依托小型饲料制粒系统,但是国内现有的小型制粒系统有待完善。针对这些问题,论文结合饲料原料摩擦及热物理特性,对小型制粒系统主要部分的结构和工艺参数进行设计与优化,并进行颗粒饲料生产试验验证。得出主要结论如下:1)得到了六类饲料原料(玉米粉、大麦粉、小麦粉、豆粕、DDGS、乳清粉)和一种典型配合粉料的摩擦和热物理特性随水分、粒度的变化规律。研究为饲料原料利用、后续仿真优化提供基础数据。2)喂料器结构与工艺参数优化。基于正交旋转组合设计试验原理,以螺距大小、主轴直径、主轴转速为试验因素,以喂料器喂料量、喂料稳定性为评价指标,采用回归分析和响应面法,对最佳参数组寻优,得到喂料器的最佳参数组合:轴径为35 mm,螺距为57 mm,转速为23.2 r/min,喂料器喂料量波动性减小、喂料稳定性得到提高。3)调质器CFD-DEM模型研究、选型与设计、加工参数优化。首先,提出轴向多点进气式和径向多点进气式两种调质器方案,基于CFD-DEM耦合方法,得出轴向多点进气式调质器更符合本课题需求。接着,据此设计了轴向进气式调质器的结构:内径为0.1 m,调质段长度为0.6 m。蒸汽进气方式为轴向,蒸汽添加孔数目为10,蒸汽进口尺寸为Φ6 mm。最后,基于该结构调质器,以桨叶安装角、调质轴转速、喂料转速为试验因素,以调质器生产率、调质后物料温度为评价指标,按照正交旋转组合试验设计方法,对该结构调质器进行了仔猪料生产参数优化试验,建立了3个因素对调质器作业评价指标的数学模型。通过响应面法寻优,得到调质器的最佳作业参数组合:桨叶安装角为38.1°、调质轴转速为220.6 r/min、喂料转速为17.4 r/min,此方案下,调质器生产率为12.7 g/s,调质后物料温度为65.0 ℃,此时调质器生产率较高、物料温度在要求的加工工艺范围内。4)压辊个数选择、结构参数设计与优化。首先,基于环模内径180 mm,宽度15 mm,分析最大压辊尺寸随不同攫取角度、攫取高度变化情况,得出两辊组合时压辊直径为70 mm,叁辊组合时压辊直径为64 mm。接着,分析大小辊组合时理论生产率情况,优化压辊个数为2,压辊直径为70 mm,偏心安装距离为5 mm。最后,模拟模辊挤压过程,结果表明:选用摩擦系数较大的物料,能够减少打滑耗能；适当减小模辊间隙,可以增大挤压应力、提高颗粒饲料质量。5)单模孔挤压仿真模拟、单模孔试验平台搭建与试验。通过有限元分析软件ANSYS模拟物料挤压成型过程,结果表明:物料越靠近模孔壁,应力和应变越大,具有一定层次性;物料外侧流动性较内部滞后。设计并搭建单模孔试验台,研究不同含水率、加热温度、加载载荷下物料应力松弛和颗粒硬度,结果表明:应力松弛发生在挤压结束后的瞬间,超过80%的应力松弛值在应力松弛开始后的30 s内;挤压载荷越大,松弛结束后残余的应力值越大;挤压载荷和物料含水率对应力松弛、挤压后颗粒硬度有显着性影响(P<0.05)。松弛模量随载荷的增大而增大,随含水率的升高而减小;含水率高、加载载荷大,颗粒致密程度高,其硬度值也越大。
施水娟[8]2010年在《环模制粒机挤压成形机理分析与结构参数优化》文中研究指明环模制粒机在饲料机械行业和生物能源技术研究领域都是举足轻重的机械之一,其品质很大程度上决定了颗粒的加工质量、产量和制粒机能耗。目前,国内的制粒机制粒成本较高,存在生产率偏低,能耗偏高和使用寿命偏短等问题。本文以提高制粒机的生产率、降低制粒能耗和延长制粒机使用寿命为目标进行了相关的理论研究与实验研究。(1)针对挤压过程物料在叁个区的受力情况建立了数学模型,且进行了有限元仿真,计算结果显示了每个区的环模受力、磨损情况,得出环模的主要失效形式是疲劳磨损,物料在环模的轴向方向不是均匀分布等重要结论。(2)推导了环模抗弯强度和接触疲劳强度的计算公式。(3)对不同特性(正交各向异性、各向同性)的物料在模孔(直孔)内的挤压过程进行研究,建立了不同物料在环模孔内的力学模型。(4)对正交各向异性材料在不同进料孔口(锥形孔、弧面孔)的模孔中挤压过程进行了有限元仿真,得出弧面进料孔口较之锥形孔优。(5)对正交各向异性材料在不同锥度锥形进料孔口模孔中的挤压过程进行了有限元仿真,结果显示模孔锥形入口角越小,能耗越小。(6)建立了制粒机的能耗模型,结合不同环模转速、不同环模宽度和不同物料对制粒机的能耗进行了实验研究,实验证明了理论模型的正确性。本文针对环模制粒机的生产效率、使用寿命、能耗等方面进行了较全面的分析,研究成果对优化制粒机的环模、压辊结构具有指导意义。
高微[9]2012年在《生物质颗粒燃料制粒机数字化设计及试验研究》文中进行了进一步梳理农作物秸秆固化成型技术以及成型机械设备的研究对于推动秸秆资源综合利用和加速建设资源节约型和环境友好型社会具有重要意义。秸秆颗粒燃料环模制粒机以生产效率高，操作简便和颗粒成型密度可调等特点适用于大规模工业化生产，其产品可代替煤和石油用于供暖和发电，具有广泛的应用前景。以发展生物质能资源化利用技术为背景，针对秸秆颗粒燃料生产中的关键机械装备，开展环模制粒机数字化设计和制粒机工作性能与影响因素间关系的试验研究，为环模制粒机的设计与应用提供理论依据和实际指导。在分析环模制粒机设计参数对其工作性能影响的基础上，对制粒机关键部件的设计参数进行研究，进而确定了制粒机总体设计方案和关键部件的设计参数。以疲劳破坏理论为依据，根据制粒机压辊工作过程中的受力分析，确定了压辊数目。对数字化造型、特征与参数化造型技术和数字化装配理论进行了分析，采用基于特征的参数化造型技术建立了环模制粒机零部件的叁维实体模型，确定了制粒机设计中的关键参数以及参数间关系。在此基础上进行了数字化装配，得到了环模制粒机整机的数字化模型及零部件二维工程图，为制粒机的仿真和分析奠定了基础。根据牛顿定理和拉格朗日定理推导出制粒机多体系统动力学方程，归纳了求解方程所用微分-代数方程的求解算法。通过专用接口模块MECH/Pro将制粒机环模模型导入ADAMS/View进行动力学仿真。通过分析比较不同压辊数目下环模运动全过程中螺旋输送器所受扭矩及其与环模连接副间的作用力，得出压辊数目为4时环模受力较为合理的结论。分析并确定了环模弹塑性变形中的应力-应变关系为等向硬化的Von Mises模型条件下弹塑性增量的本构关系，建立了各变形阶段的有限元方程。利用ANSYS软件进行有限元分析，得出了秸秆制粒过程中环模上应力和位移的分布规律，为制粒机环模的设计提供了参考。通过单因素试验和二次回归正交旋转组合试验，确定了含水率、秸秆原料粒径和发酵时间对颗粒燃料成粒率、抗跌碎强度和单位产量耗电量的影响规律，并建立了颗粒燃料成粒率、抗跌碎强度和单位产量耗电量与影响因素间关系的回归方程。经显着性检验、各因素贡献率分析及回归方程优化求解，确定了各回归方程与实际情况拟合显着，得出各试验因素对试验指标影响的重要程度及顺序，得到各因素的最优水平值并对优化分析结果进行试验验证，结果表明理论最优解与试验值吻合程度较高，为制粒机的设计和应用提供了理论依据。以Visual C++6.0软件为开发平台，研发了环模制粒机数字化设计系统软件，实现了环模制粒机从叁维实体造型、参数化设计、性能参数计算、结构性能仿真分析和人机交互等智能设计全过程。通过分析玉米秸秆颗粒燃料总成本费用，计算了环模制粒机的投资回收期与净现金流量，并对其进行经济效益、社会效益及生态效益分析，结果表明，秸秆颗粒燃料生产线具有良好的经济效益、社会效益及生态效益。
张海鹰[10]2012年在《生物质常温开模成型机及其快捷设计方法研究》文中研究说明本论文以生物质资源能源化利用为背景,研究了致密成型燃料的成型装备技术,同时以叁维图形技术和参数化设计理论为依据对成型装备快捷设计方法进行研究。本论文主要研究的内容如下：1.依托“木本灌木资源产业化促进沙荒地植被恢复技术研究”(林业公益性行业专项),在“生物质成型燃料高压致密成型技术引进”(“948”引进项目)的研究成果基础上,研究开发一种常温开模液压活塞式生物质块状燃料成型试验机,并在此样机上进行多种生物质原料的压缩成型实验,验证该成型方式的可行性并通过实验确定部分生物质原料的最佳成型参数。根据试验结果对成型机进行完善,改进设计常温开模液压活塞式生物质块状燃料致密成型机。2.在研究机械产品快速设计基本方法的基础上,首次建立基于SolidWorks平台的成型机快捷设计方法的框架结构。其设计思想是：对成型机进行功能模块划分,基于SolidWorks环境,构建利于变型设计的成型机基本参数化模型库,采用Visual Basic.Net编程系统对通用叁维参数化建模软件SolidWorks进行二次开发,实现基于叁维环境数据输入、叁维模型和二维工程图输出自动化的成型机快捷设计。3.应用SolidWorks叁维软件进行参数化建模,在对成型机结构设计和运行过程分析的基础上进行模块划分,建立各模块之间的接口形式和约束关系,采用自顶向下和自底向上相结合的建模手段,并通过分析成型机性能和各零部件的主要参数,建立成型机的数字化模型。可通过对模型参数的修改,实现模型的快速变型。4.通过应用Visual Basic.Net编制相应的控制程序,建立常温开模成型机快捷设计系统。通过实现与SolidWorks的无缝连接,本系统可以根据用户的需求快速生成其所需规格的产品。实际测试验证,通过系统人机交互界而输入所需产品规格、成型材料利类等客户需求信息,系统自动将其转化为主要设计参数,通过运算模块计算后,转化为尺寸参数并赋值给成型机设计主界面,驱动成型机各结构模块的在SolidWorks叁维设计环境下自动参数化变形,从而带动与之全相关的总装配模型及工程图的改变。最终自动生成所需规格成型机的叁维零件、装配模型及二维工程图,达到快速设计目的。常温开模成型机的研制及快捷设计方法研究为促进生物成型及装备研发技术的进步起到了一定的推动作用,开辟了一条实用有效的途径。
参考文献：
[1]. 秸秆螺旋挤压成形颗粒饲料的试验研究[D]. 崔玉洁. 沈阳农业大学. 2001
[2]. 螺旋挤压加工秸秆颗粒饲料的试验研究[J]. 崔玉洁, 张祖立, 白晓虎. 沈阳农业大学学报. 2004
[3]. 秸秆颗粒饲料螺旋挤压加工性能的试验研究[J]. 崔玉洁, 张祖立, 孙丽慧, 白晓虎. 农机化研究. 2005
[4]. 秸秆压块饲料机成型区的研究与分析[D]. 张志强. 河北农业大学. 2007
[5]. 基于人工神经网络的秸秆螺旋挤压成形机系统建模[J]. 白晓虎, 李芳, 张祖立, 崔玉洁, 王宏立. 农机化研究. 2007
[6]. 生物质固化成型环模磨损实验研究及数值模拟[D]. 孔雪辉. 东北林业大学. 2010
[7]. 小型制粒系统优化设计与试验研究[D]. 彭飞. 中国农业大学. 2017
[8]. 环模制粒机挤压成形机理分析与结构参数优化[D]. 施水娟. 南京理工大学. 2010
[9]. 生物质颗粒燃料制粒机数字化设计及试验研究[D]. 高微. 沈阳农业大学. 2012
[10]. 生物质常温开模成型机及其快捷设计方法研究[D]. 张海鹰. 北京林业大学. 2012
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