玉米秸秆挤丝揉搓机的分析与设计

【摘要】：研究玉米秸秆转换技术，将废弃的玉米秸秆资源转换为优质的玉米秸秆饲料，是保护生态环境，促进我国农牧业可持续发展的重要课题。本文在借鉴传统秸秆揉搓机设计思想的基础上，采用理论分析设计计算与虚拟样机等技术相结合的方法，设计了玉米秸秆挤丝揉搓机。本文主要研究了玉米秸秆的力学性能、玉米秸秆的揉搓机理、关键部件的选型设计计算、零部件的建模及重要机构的运动仿真和关键部件的有限元分析。 本文的研究内容及成果如下： （1）以玉米秸秆为研究对象，对玉米秸秆进行了拉伸、压缩和剪切力学性能试验，得出了其载荷—位移曲线。利用数据处理软件得出了玉米秸秆的拉伸、压缩和剪切的弹性模量和强度等弹性参数。结果表明：拉伸时，弹性模量Ej≈5117.9～7800.5MPa，强度σj≈14.00～24.00MPa；压缩时，弹性模量Kg≈350.32～375.80MPa，强度σg≈6.85～8.55MPa；剪切时，弹性模量Gh≈14.06～29.48MPa，强度τh≈1.84～4.86MPa。 （2）从运动学、空气动力学出发，对玉米秸秆的揉搓机理进行了分析，得出了揉搓质量和度电产量等参数受揉搓室内有无齿条、锤片数目、转子转速、玉米秸秆物料与内壁的摩擦系数和气流作用等几个因素的影响。 （3）根据本文的研究目的，并结合现有设备的一些功能和特征，设计出了一款功耗低、经济适用的、集压扁挤丝和揉搓功能的玉米秸秆挤丝揉搓机。详细设计了机器的零部件，并对其进行了参数优化。玉米秸秆挤丝揉搓机主要技术参数为：配套动力，11kW；生产率，2t/h；整机质量，360kg，外形尺寸，2850×750×900mm。 （4）采用三维建模软件，对玉米秸秆挤丝揉搓机的每一零部件进行了建模，并对关键机构进行了运动仿真；对关键部件锤片进行了有限元分析，为其结构优化设计和安全性验证提供数据支撑。 【关键词】：玉米秸秆 力学性能 揉搓 压扁挤丝 锤片 仿真
【学位授予单位】：甘肃农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：S817.12
【目录】：

• 摘要2-3
• SUMMARY3-8
• 第一章 绪论8-17
• 1.1 课题研究背景8-11
• 1.2 揉搓机的应用和研究现状11-14
• 1.2.1 国外揉搓机的应用和研究现状11-12
• 1.2.2 国内揉搓机的应用和研究现状12-14
• 1.3 课题研究的目的和意义14-15
• 1.4 课题研究的内容15
• 1.5 技术路线15-17
• 第二章 玉米秸秆的特性及力学性能试验研究17-25
• 2.1 玉米秸秆的物理、化学和力学特性17-18
• 2.1.1 玉米秸秆的物理、化学特性17
• 2.1.2 玉米秸秆的力学特性17-18
• 2.2 试验材料和仪器18-19
• 2.2.1 试验材料18
• 2.2.2 试验仪器18-19
• 2.2.3 试验方法19
• 2.3 玉米秸秆拉伸力学性能试验研究19-21
• 2.3.1 试件制作19-20
• 2.3.2 试验结果及分析20-21
• 2.4 玉米秸秆压缩力学性能试验研究21-23
• 2.4.1 试件制作21-22
• 2.4.2 试验结果及分析22-23
• 2.5 玉米秸秆剪切力学性能试验研究23-24
• 2.5.1 试件制作23
• 2.5.2 试验结果及分析23-24
• 2.6 本章小结24-25
• 第三章 秸秆揉搓机揉搓过程力学分析25-31
• 3.1 揉搓机工作过程分析25
• 3.2 揉搓过程能量转化理论分析25-27
• 3.3 玉米秸秆在揉搓室内的运动分析27-30
• 3.3.1 揉搓室内的能量守恒分析27-29
• 3.3.2 玉米秸秆物料在揉搓室内的环流层作用力分析29-30
• 3.4 本章小结30-31
• 第四章 玉米秸秆挤丝揉搓机零部件结构及总体设计31-55
• 4.1 设计基本思想31
• 4.2 确定总体方案31-32
• 4.3 玉米秸秆挤丝揉搓机主要参数设计计算32-54
• 4.3.1 玉米秸秆挤丝揉搓机喂入口设计32-33
• 4.3.2 玉米秸秆挤丝揉搓机压扁挤丝机构设计33-37
• 4.3.3 玉米秸秆挤丝揉搓机揉搓机构的设计37-44
• 4.3.4 玉米秸秆挤丝揉搓机传动系统设计44-54
• 4.4 本章小结54-55
• 第五章 玉米秸秆挤丝揉搓机关键部件建模仿真55-63
• 5.1 设计基本思想55-57
• 5.1.1 SolidWorks 装配建模55
• 5.1.2 玉米秸秆挤丝揉搓机主要零部件建模及虚拟装配55-57
• 5.2 玉米秸秆挤丝揉搓机关键机构运动仿真57-60
• 5.3 玉米秸秆挤丝揉搓机关键部件有限元分析60-62
• 5.3.1 有限元法概述60
• 5.3.2 关键部件模型的构建60
• 5.3.3 利用 ANSYS 进行静力分析60-62
• 5.4 本章小结62-63
• 第六章 结论与展望63-65
• 6.1 结论63-64
• 6.2 展望64-65
• 致谢65-66
• 参考文献66-70
• 作者简介70-71
• 导师简介71-72

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