به دلیل وجود مواد مضر کمتر مانند خاکستر، نیتروژن و گوگرد در زیست توده در مقایسه با انرژی معدنی، دارای ویژگی های ذخایر زیاد، فعالیت کربن خوب، اشتعال آسان و اجزای فرار بالا است.بنابراین، زیست توده یک سوخت انرژی بسیار ایده آل است و برای تبدیل احتراق و استفاده بسیار مناسب است.خاکستر باقیمانده پس از احتراق زیست توده سرشار از مواد مغذی مورد نیاز گیاهان مانند فسفر، کلسیم، پتاسیم و منیزیم است، بنابراین می توان از آن به عنوان کود برای بازگشت به مزرعه استفاده کرد.با توجه به ذخایر عظیم منابع و مزایای تجدیدپذیر منحصر به فرد انرژی زیست توده، در حال حاضر به عنوان یک انتخاب مهم برای توسعه ملی انرژی های نو توسط کشورهای سراسر جهان در نظر گرفته می شود.کمیسیون توسعه و اصلاحات ملی چین به صراحت در "برنامه اجرای استفاده جامع از کاه و کلش زراعی در طول برنامه پنج ساله دوازدهم" اعلام کرده است که میزان استفاده جامع از کاه تا سال 2013 به 75 درصد خواهد رسید و تلاش می کند تا از 80 درصد فراتر رود. 2015.
چگونگی تبدیل انرژی زیست توده به انرژی باکیفیت، پاک و راحت تبدیل به یک مشکل فوری شده است که باید حل شود.فناوری تراکم زیست توده یکی از راه های موثر برای بهبود کارایی سوزاندن انرژی زیست توده و تسهیل حمل و نقل است.در حال حاضر چهار نوع متداول تجهیزات شکل دهی متراکم در بازارهای داخلی و خارجی وجود دارد: دستگاه ذرات اکستروژن مارپیچی، دستگاه ذرات مهر زنی پیستونی، دستگاه ذرات قالب تخت و دستگاه ذرات قالب حلقه ای.در میان آنها، دستگاه گلوله قالب حلقه ای به دلیل ویژگی هایی مانند عدم نیاز به حرارت در حین کار، نیازهای گسترده به رطوبت مواد اولیه (10٪ تا 30٪)، خروجی دستگاه بزرگ، چگالی فشرده سازی بالا و خوب استفاده گسترده ای دارد. اثر تشکیل دهندهبا این حال، این نوع ماشین آلات گلوله معمولاً دارای معایبی مانند سایش آسان قالب، عمر کوتاه، هزینه های نگهداری بالا و جایگزینی نامناسب هستند.در پاسخ به کاستی های فوق در دستگاه گلوله قالب حلقه ای، نویسنده یک طرح بهبود کاملاً جدید بر روی ساختار قالب شکل دهی کرده است و یک قالب فرمینگ نوع مجموعه با عمر طولانی، هزینه نگهداری کم و نگهداری راحت طراحی کرده است.در همین حال، این مقاله تجزیه و تحلیل مکانیکی قالب شکل دهی را در طول فرآیند کار انجام داد.
1. طراحی بهبود ساختار قالب برای گرانولاتور قالب حلقه ای
1.1 مقدمه ای بر فرآیند شکل دهی اکستروژن:دستگاه گلوله حلقه ای را می توان به دو نوع تقسیم کرد: عمودی و افقی، بسته به موقعیت قالب حلقه.با توجه به شکل حرکت، می توان آن را به دو شکل مختلف حرکت تقسیم کرد: غلتک پرس فعال با قالب حلقه ثابت و غلتک پرس فعال با قالب حلقه محرک.این طراحی بهبود یافته عمدتاً در دستگاه ذرات قالب حلقه ای با یک غلتک فشار فعال و یک قالب حلقه ثابت به عنوان شکل حرکتی است.این عمدتا از دو بخش تشکیل شده است: یک مکانیسم انتقال و یک مکانیسم ذرات قالب حلقه.قالب حلقه و غلتک فشار دو جزء اصلی دستگاه گلوله قالب حلقه ای هستند که تعداد زیادی سوراخ قالب در اطراف قالب حلقه توزیع شده است و غلتک فشار در داخل قالب حلقه نصب می شود.غلتک فشار به دوک انتقال وصل می شود و قالب حلقه روی یک براکت ثابت نصب می شود.هنگامی که دوک می چرخد، غلتک فشار را به سمت چرخش سوق می دهد.اصل کار: در مرحله اول، مکانیسم انتقال مواد زیست توده خرد شده را به اندازه ذرات معین (3-5 میلی متر) به داخل محفظه فشرده سازی منتقل می کند.سپس، موتور محور اصلی را به حرکت در می آورد تا غلتک فشاری به چرخش درآید، و غلتک فشاری با سرعت ثابتی حرکت می کند تا مواد را به طور یکنواخت بین غلتک فشار و قالب حلقه پراکنده کند و باعث فشرده شدن و اصطکاک قالب حلقه با مواد شود. ، غلتک فشار با مواد و مواد با مواد.در طی فرآیند فشردن اصطکاک، سلولز و همی سلولز موجود در ماده با یکدیگر ترکیب می شوند.در همان زمان، گرمای تولید شده از اصطکاک فشرده، لیگنین را نرم می کند و به یک چسب طبیعی تبدیل می شود که باعث می شود سلولز، همی سلولز و سایر اجزا محکم تر به یکدیگر متصل شوند.با پر کردن مداوم مواد زیست توده، مقدار مواد تحت فشار و اصطکاک در سوراخ‌های قالب در حال افزایش است.در همان زمان، نیروی فشردن بین زیست توده همچنان افزایش می یابد و به طور مداوم متراکم می شود و در سوراخ قالب گیری شکل می گیرد.هنگامی که فشار اکستروژن بیشتر از نیروی اصطکاک باشد، زیست توده به طور مداوم از سوراخ‌های قالب‌گیری در اطراف قالب حلقه خارج می‌شود و سوخت قالب‌گیری زیست توده با چگالی قالب‌گیری حدود 1 گرم بر سانتی‌متر مکعب را تشکیل می‌دهد.
1.2 سایش قالب های شکل دهی:خروجی تک دستگاهی دستگاه گلوله بزرگ است، با درجه نسبتاً بالایی از اتوماسیون و سازگاری قوی با مواد خام.این می تواند به طور گسترده ای برای پردازش مواد خام بیوماس مختلف، مناسب برای تولید در مقیاس بزرگ سوخت های تشکیل دهنده متراکم زیست توده، و برآورده کردن الزامات توسعه صنعتی سازی سوخت تشکیل دهنده متراکم زیست توده در آینده استفاده شود.بنابراین، دستگاه گلوله قالب حلقه ای به طور گسترده ای استفاده می شود.با توجه به وجود مقادیر کمی از ماسه و سایر ناخالصی های غیر زیست توده در مواد زیست توده فرآوری شده، به احتمال زیاد باعث سایش و پارگی قابل توجهی در قالب حلقه ای دستگاه گلوله می شود.طول عمر قالب حلقه بر اساس ظرفیت تولید محاسبه می شود.در حال حاضر، طول عمر قالب حلقه در چین تنها 100-1000 تن است.
خرابی قالب حلقه عمدتاً در چهار پدیده زیر رخ می دهد: ① پس از اینکه قالب حلقه ای برای مدتی کار کرد، دیواره داخلی سوراخ قالب فرسوده می شود و روزنه افزایش می یابد و در نتیجه تغییر شکل قابل توجهی در سوخت تشکیل شده ایجاد می شود.② شیب تغذیه سوراخ قالب حلقه ای فرسوده شده است، که منجر به کاهش مقدار مواد زیست توده فشرده شده در سوراخ قالب، کاهش فشار اکستروژن و انسداد آسان سوراخ قالب تشکیل می شود که منجر به کاهش می شود. شکست قالب حلقه (شکل 2)؛③ پس از مواد دیوار داخلی و به شدت کاهش می دهد مقدار تخلیه (شکل 3).
④ پس از سایش سوراخ داخلی قالب حلقه، ضخامت دیواره بین قطعات قالب مجاور L نازک تر می شود و در نتیجه استحکام ساختاری قالب حلقه کاهش می یابد.ترک‌ها در خطرناک‌ترین بخش‌ها مستعد ایجاد می‌شوند و با ادامه شکاف‌ها، پدیده شکستگی قالب حلقه رخ می‌دهد.دلیل اصلی سایش آسان و عمر کوتاه قالب حلقه، ساختار غیر منطقی قالب حلقه شکل دهنده است (قالب حلقه ای با سوراخ های قالب ادغام شده است).ساختار یکپارچه این دو مستعد چنین نتایجی است: گاهی اوقات زمانی که فقط چند سوراخ قالب شکل دهنده از قالب حلقه فرسوده شده و نمی تواند کار کند، کل قالب حلقه نیاز به تعویض دارد، که نه تنها باعث ناراحتی در کار تعویض می شود. بلکه باعث ضایعات اقتصادی بزرگ و افزایش هزینه های نگهداری می شود.
1.3 طراحی بهبود ساختار قالب شکل دهیبه منظور افزایش طول عمر قالب حلقه دستگاه گلوله، کاهش سایش، تسهیل تعویض و کاهش هزینه های تعمیر و نگهداری، لازم است یک طراحی جدید بهبود در ساختار قالب حلقه انجام شود.در طراحی از قالب قالب گیری تعبیه شده استفاده شده است و ساختار اتاق تراکم بهبود یافته در شکل 4 نشان داده شده است. شکل 5 نمای مقطعی قالب قالب گیری بهبود یافته را نشان می دهد.
این طراحی بهبود یافته عمدتاً در دستگاه ذرات قالب حلقه ای با فرم حرکتی غلتک فشار فعال و قالب حلقه ثابت است.قالب حلقه پایینی روی بدنه ثابت می شود و دو غلتک فشاری از طریق صفحه اتصال به محور اصلی متصل می شوند.قالب بر روی قالب حلقه پایینی تعبیه شده است (با استفاده از تناسب تداخلی)، و قالب حلقه بالایی از طریق پیچ و مهره روی قالب حلقه پایینی ثابت شده و روی قالب فرم دهنده بسته می شود.در عین حال، به منظور جلوگیری از برگشت مجدد قالب در اثر نیروی پس از غلتش غلتک فشار و حرکت شعاعی در امتداد قالب حلقه، از پیچ‌های ضد فرورفتگی برای تثبیت قالب به ترتیب به قالب‌های حلقه بالایی و پایینی استفاده می‌شود.به منظور کاهش مقاومت مواد وارد شده به سوراخ و راحت تر شدن ورود به سوراخ قالب.زاویه مخروطی سوراخ تغذیه قالب طراحی شده 60 درجه تا 120 درجه است.
طراحی ساختاری بهبود یافته قالب شکل دهی دارای ویژگی های چند چرخه و عمر طولانی است.هنگامی که دستگاه ذرات برای مدتی کار می کند، از دست دادن اصطکاک باعث می شود که دهانه قالب شکل دهنده بزرگتر و غیرفعال شود.هنگامی که قالب فرسوده شکل دهی برداشته و منبسط شود، می توان از آن برای تولید سایر مشخصات ذرات شکل دهنده استفاده کرد.این می تواند به استفاده مجدد از قالب ها دست یابد و در هزینه های نگهداری و جایگزینی صرفه جویی کند.
به منظور افزایش عمر مفید گرانولاتور و کاهش هزینه های تولید، غلتک فشار از فولاد منگنز با کربن بالا با مقاومت در برابر سایش خوب مانند 65Mn استفاده می کند.قالب باید از فولاد کربن دار آلیاژی یا آلیاژ کروم نیکل کم کربن مانند حاوی کروم، منگنز، تیتانیم و غیره ساخته شود. عملکرد نسبتاً کوچک در مقایسه با قالب شکل دهی است.بنابراین، فولاد کربن معمولی، مانند فولاد 45، می تواند به عنوان ماده برای محفظه فشرده سازی استفاده شود.در مقایسه با قالب های حلقه شکل دهی یکپارچه سنتی، می تواند استفاده از فولاد آلیاژی گران قیمت را کاهش دهد و در نتیجه هزینه های تولید را کاهش دهد.
2. تجزیه و تحلیل مکانیکی قالب شکل دهی دستگاه گلوله قالب حلقه ای در طول فرآیند کار قالب.
در طی فرآیند قالب‌گیری، لیگنین موجود در مواد به دلیل محیط پرفشار و دمای بالا ایجاد شده در قالب، کاملاً نرم می‌شود.هنگامی که فشار اکستروژن افزایش نمی‌یابد، مواد تحت پلاستیک شدن قرار می‌گیرند.این ماده پس از پلاستیک سازی به خوبی جریان می یابد، بنابراین طول را می توان روی d تنظیم کرد.قالب شکل دهی به عنوان یک مخزن تحت فشار در نظر گرفته می شود و تنش روی قالب ساده شده است.
از طریق آنالیز محاسبات مکانیکی فوق می توان نتیجه گرفت که برای به دست آوردن فشار در هر نقطه از داخل قالب، باید کرنش محیطی را در آن نقطه در داخل قالب تعیین کرد.سپس، نیروی اصطکاک و فشار در آن مکان را می توان محاسبه کرد.
3. نتیجه گیری
این مقاله یک طرح بهبود ساختاری جدید برای قالب شکل دهی پلت ساز قالب حلقه ای پیشنهاد می کند.استفاده از قالب های شکل دهی تعبیه شده می تواند به طور موثری سایش قالب را کاهش دهد، عمر چرخه قالب را افزایش دهد، جایگزینی و نگهداری را تسهیل کند و هزینه های تولید را کاهش دهد.در همان زمان، تجزیه و تحلیل مکانیکی بر روی قالب شکل‌دهی در طول فرآیند کار آن انجام شد و پایه‌ای نظری برای تحقیقات بیشتر در آینده فراهم کرد.
زمان ارسال: فوریه 22-2024