对辊制粒机制粒机理及力学性能分析

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对辊制粒机通过挤压制粒的方式完成制粒过程,具有成粒性好,生产效率高,设备维护便捷等优点,近年来已成为陶粒成型过程中的主要设备。但以往对制粒机的设计制造主要是基于经验,目前仍然存在成品率低、制粒辊磨损快且容易开裂、制粒过程中振动及噪声大等问题。针对以上问题有必要对影响对辊制粒机性能的关键技术问题进行探讨分析。首先,对物料辊轧过程和单孔制粒过程进行了理论分析,初步探讨了物料在制粒过程中的密度、压力等的变化,并简要介绍了多项主要的制粒机参数对制粒过程及制粒能耗的影响。之后,基于FLUENT软件对物料辊轧过程及单孔制粒过程进行了流场分析,进一步探究了在制粒过程中物料的流速、压力、速度梯度等的变化规律及相关的主要影响因素。并从单模孔流场分析结果中提取了模孔入口处平均挤压力数值,为压辊的静力学分析及优化提供了数值参考。然后建立了压辊表面的简化力学模型,结合流场分析得到的模孔入口处平均挤压力数值,对不同的压辊参数进行了建模和有限元分析,探究了开孔率、长径比、支撑方式对压辊受力状态的影响,提出了对压辊进行参数及结构优化的方法。最后,对对辊制粒机的振动原因进行了深入的分析,并利用ANSYS Workbench对制粒机机架进行了平稳制粒状态下的静力学分析及模态分析,表明了此时机架与动力系统不会发生共振。之后又对在极端工作情况下的机架进行了静力学分析及疲劳分析,根据分析结果,指出了机架的薄弱部位及材料冗余部位,为机架整体强度的提高及机架的轻量化设计指明了方向。总之,在综述研究现状的基础上,通过理论分析及有限元仿真的方法对制粒过程进行了深入研究,对设备零部件优化提出了合理性建议,为改进制粒效果、提高机械寿命、降低制造成本提供了可靠依据。根据其中部分优化建议制造了样机,并取得了较好的实践效果。
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