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機(jī)電一體化畢業(yè)論文

液壓驅(qū)動(dòng)生物質(zhì)成型機(jī)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)

時(shí)間:2022-10-05 19:16:43 機(jī)電一體化畢業(yè)論文 我要投稿
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液壓驅(qū)動(dòng)生物質(zhì)成型機(jī)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)

  液壓驅(qū)動(dòng)生物質(zhì)成型機(jī)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)【1】

液壓驅(qū)動(dòng)生物質(zhì)成型機(jī)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)

  摘要:文章提出了一種以液壓驅(qū)動(dòng)雙活塞雙向壓縮為核心,兩級(jí)預(yù)壓為輔,對(duì)生物質(zhì)進(jìn)行壓縮成型的機(jī)械系統(tǒng)方案。

  根據(jù)該方案用分模塊設(shè)計(jì)方法,對(duì)該系統(tǒng)展開了詳細(xì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),成功研制出一套以液壓驅(qū)動(dòng)雙向活塞雙向沖壓成型的生物質(zhì)成型機(jī)機(jī)械系統(tǒng)。

  關(guān)鍵詞:生物質(zhì)液壓成型機(jī);雙活塞雙向成型三級(jí)壓縮

  0 引言

  生物質(zhì)能是僅次于石油、天然氣和煤炭而居于世界能源消費(fèi)總量第四位的可再生資源,生物質(zhì)能在整個(gè)能源系統(tǒng)中占有重要地位,有可能成為未來可持續(xù)能源系統(tǒng)的重要組成,在20世紀(jì)40年代生物成型技術(shù)出現(xiàn)研究熱潮,把生物質(zhì)粉碎、擠壓成型成為相關(guān)學(xué)者研究熱點(diǎn)。

  生物質(zhì)成型機(jī)在這樣的背景下產(chǎn)生。

  本文以農(nóng)作物秸稈為生物質(zhì)原料,研究了一種以液壓驅(qū)動(dòng)雙活塞雙向沖壓成型的生物質(zhì)成型機(jī)機(jī)械系統(tǒng),對(duì)提高生產(chǎn)率具有重要意義。

  1 液壓驅(qū)動(dòng)生物質(zhì)成型機(jī)機(jī)械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

  本文用分模塊設(shè)計(jì)方法,按作用將成型機(jī)機(jī)械系統(tǒng)劃分成五個(gè)模塊,各模塊來同步設(shè)計(jì),對(duì)縮短成型機(jī)設(shè)計(jì)和安裝周期具有重大意義。

  1.1 主壓裝置是成型機(jī)機(jī)械系統(tǒng)核心,是生物質(zhì)原料沖壓成型的主要?jiǎng)恿υ?/p>

  根據(jù)相關(guān)生物質(zhì)成型機(jī)專家和學(xué)者實(shí)驗(yàn)研究表明:在一定范圍內(nèi),成型壓力與成型密度呈正相關(guān)系,成型密度隨著壓力的增大而增大,所以調(diào)高成型壓力,一定程度上提高了生產(chǎn)率。

  F=PAη=P(S1-S2)η=P(∏d2/4-D2/4)η

  (1)式中F–生物質(zhì)成型壓力;P—單活塞活動(dòng)工作壓力;

  A—活塞有效工作面積;S1—液壓缸內(nèi)徑橫截面積

  S2—活塞桿橫截面積;η—液壓油缸機(jī)械效率

  d—液壓缸內(nèi)徑 D—活塞桿外徑

  根據(jù)(1)公式可知:設(shè)計(jì)雙缸雙活塞雙向沖壓結(jié)構(gòu),增大了活塞有效工作面積,在液壓缸體積和單活塞工作壓力一定條件下,提高了成型壓力,對(duì)提高生產(chǎn)率具有重要意義。

  為此,根據(jù)成型機(jī)整體體積和布局要求,主壓裝置設(shè)計(jì)成液壓驅(qū)動(dòng)雙液壓缸串聯(lián)雙活塞雙向沖壓結(jié)構(gòu),具體結(jié)構(gòu)如圖所示。

  1.2 成型裝置設(shè)計(jì)

  成型裝置是生物質(zhì)原料加熱和成型的主要構(gòu)成,改裝置的設(shè)計(jì)是否合理,直接影響系統(tǒng)能耗和原料成型質(zhì)量。

  為了提高加熱系統(tǒng)熱利用率,成型裝置利用保溫棉提高保溫效果。

  由于生物質(zhì)原料中存在水分,溫度過高,生物質(zhì)在干餾過程中易產(chǎn)生高壓蒸氣,會(huì)發(fā)生“放氣”和“放炮”現(xiàn)象,中斷成型,在成型安置的錐套上設(shè)計(jì)排氣小孔,可以降低筒內(nèi)水蒸汽的壓力,減少“放氣”和“放炮”現(xiàn)象。

  為了工作安全,在成型裝置外表面設(shè)計(jì)了防護(hù)蓋,避免了生物質(zhì)成型過程中高壓水蒸汽及成型棒傷及工作人員。

  1.3 兩級(jí)預(yù)壓裝置設(shè)計(jì)

  由于農(nóng)作物秸稈加工前密度很小,為了提高生產(chǎn)率,需在單位時(shí)間內(nèi)一次增加原料壓縮量,一次增加原料增加量途徑有兩種:增加原料密度或增加原料進(jìn)給量。

  增加原料密度,需要對(duì)原料進(jìn)行預(yù)壓。

  增加原料進(jìn)給量需要原料多次進(jìn)給或增大進(jìn)料倉體積。

  分析這兩種途徑,增大原料密度意義較大,為此該成型機(jī)機(jī)械系統(tǒng)中設(shè)計(jì)了兩級(jí)預(yù)壓裝置。

  1.4 液壓驅(qū)動(dòng)生物質(zhì)成型機(jī)機(jī)械系統(tǒng)總設(shè)計(jì)圖如下:

  2 結(jié)語

  本文設(shè)計(jì)了一種以液壓驅(qū)動(dòng)雙活塞雙向壓縮成型為核心,螺旋預(yù)壓裝置和水平液壓預(yù)壓裝置為輔的生物質(zhì)成型機(jī)機(jī)械系統(tǒng),用分模塊設(shè)計(jì)方法,按作用將成型機(jī)機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行模塊劃分,并使用AutoCAD、UG等相關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)軟件輔助,分別對(duì)各模塊同步進(jìn)行詳細(xì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),最后各模塊組合出成型機(jī)的機(jī)械系統(tǒng)。

  該設(shè)計(jì)方法提高了成型機(jī)設(shè)計(jì)質(zhì)量,縮短了設(shè)計(jì)和安裝周期。

  根據(jù)成型壓力和活塞工作壓力關(guān)系:F=PAη,可知在液壓缸體積和活塞工作壓力一定條件下,增大活塞有效工作面積,能有效提高生物質(zhì)成型壓力,一定程度上提高了生產(chǎn)率。

  液壓機(jī)械系統(tǒng)常見故障【2】

  【摘 要】為提高液壓機(jī)械系統(tǒng)的使用效率并延長(zhǎng)其使用壽命,在其故障時(shí)應(yīng)采取相應(yīng)的故障診斷技術(shù),為確保維修質(zhì)量提供相應(yīng)的保障。

  【關(guān)鍵詞】常見故障;診斷技術(shù)

  0 前言

  液壓機(jī)械系統(tǒng)在使用中,由于受工作環(huán)境,作業(yè)時(shí)間,生產(chǎn)任務(wù)等因素的影響,而造成故障多發(fā),由于產(chǎn)生故障的原因是多方面的,因此故障的判斷和排除也較為復(fù)雜,要做好故障診斷工作,首先要做到熟悉液壓元件的工作特性和液壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),工作原理,掌握液壓元件,輔件,系統(tǒng)的配置關(guān)系及工作條件和環(huán)境要求。

  其次是建立健全設(shè)備技術(shù)狀況檢查,維護(hù),修理制度和故障技術(shù)檔案,積累數(shù)據(jù)和設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)記錄。

  還應(yīng)熟悉各類液壓元件的故障現(xiàn)象及故障檢查方法,同時(shí)要有一定的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和設(shè)備管理知識(shí),在實(shí)踐中不斷總結(jié)提高。

  還應(yīng)熟悉和運(yùn)用液壓系統(tǒng)故障診斷分析方法并合理選用,具備必要的檢測(cè)儀器和一定的檢測(cè)手段,注意學(xué)習(xí)和應(yīng)用現(xiàn)代先進(jìn)的診斷技術(shù)。

  1 液壓機(jī)械系統(tǒng)常見故障

  通過實(shí)際調(diào)查分析歸納出液壓機(jī)械系統(tǒng)常見故障如下:溫度過高,主要原因有油粘度過高、內(nèi)泄嚴(yán)重、冷卻器堵塞、泵修理后性能差及油位低、壓力定值過大、摩擦損失大。

  液壓系統(tǒng)的零件因過熱而膨脹,破壞了相對(duì)運(yùn)動(dòng)零件原來正常的配合間隙,導(dǎo)致摩擦阻力增加、液壓閥容易卡死,同時(shí),使?jié)櫥湍ぷ儽、機(jī)械磨損增加,結(jié)果造成泵、閥、馬達(dá)等的精密配合面因過早磨損而使其失效或報(bào)廢。

  因?yàn)闈?rùn)滑不良、摩擦阻力變化、空氣進(jìn)入、壓力脈沖較大或系統(tǒng)壓力過低、閥出現(xiàn)故障、泄漏增大、別勁、燒結(jié)造成的執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)速度不夠或完全不動(dòng)。

  因?yàn)楸貌还┯、油箱油位過低吸油困難、油液粘度過高、泵轉(zhuǎn)向不對(duì)、泵堵塞或損壞、接頭或密封泄漏、主泵或馬達(dá)泄漏過大、油溫過高、溢流閥調(diào)定值低或失效、泵補(bǔ)油不足、閥工作失效造成的系統(tǒng)無壓力或壓力不足。

  因?yàn)楸霉ぷ髟砑凹庸ぱb配誤差引起、控制閥閥芯振動(dòng)、換向時(shí)油液慣性造成的壓力或流量的波動(dòng)。

  因?yàn)橛蜏剡^高、油粘度過大及油液自身發(fā)泡、泵自吸性能低、吸油阻力大、油箱液面低、密封失效或接頭松動(dòng)、零件結(jié)構(gòu)及加工質(zhì)量造成的氣穴與氣蝕。

  2 液壓機(jī)械系統(tǒng)故障診斷技術(shù)及應(yīng)用

  2.1 主觀診斷技術(shù)。

  指維修人員利用簡(jiǎn)單的診斷儀器憑借個(gè)人的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)分析判斷故障產(chǎn)生的原因和部位。

  方便快捷,可靠性較低,屬于較簡(jiǎn)單定性分析。

  包括直覺經(jīng)驗(yàn)法、參數(shù)測(cè)量法、邏輯分析法、堵截法、故障樹分析法等。

  直覺經(jīng)驗(yàn)法指維修人員憑感官和經(jīng)驗(yàn),通過看、聽、摸、聞、問等方法判斷故障原因,看執(zhí)行元件是否爬行、無力、速度異常,液位高度、油液變質(zhì)及外泄漏,測(cè)壓點(diǎn)工作壓力是否穩(wěn)定,各連接處有無泄漏及泄漏量;聽泵和馬達(dá)有無異常聲響、溢流閥尖叫聲、軟管及彎管振動(dòng)聲等。

  摸系統(tǒng)元件的油溫和沖擊、振動(dòng)的大小、聞?dòng)鸵菏欠褡冑|(zhì)、軸承燒壞、油泵燒結(jié)等。

  詢問設(shè)備操作者,了解液壓系統(tǒng)平時(shí)工況、元件有無異常、設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)及出現(xiàn)過的故障和排除方法。

  參數(shù)測(cè)量法指通過測(cè)得系統(tǒng)回路中所需點(diǎn)處工作參數(shù),將其與系統(tǒng)工作正常值比較,即可判斷出參數(shù)是否正常、是否有故障及故障所在部位,適于在線監(jiān)測(cè)、定量預(yù)報(bào)和診斷潛在故障。

  邏輯分析法指根據(jù)元件、系統(tǒng)、設(shè)備三者邏輯關(guān)系和故障現(xiàn)象,通過研究液壓原理圖和元件結(jié)構(gòu),進(jìn)行邏輯分析,找出故障發(fā)生部位。

  堵截法指根據(jù)液壓系統(tǒng)的組成及故障現(xiàn)象選擇堵截點(diǎn),堵截法觀察壓力和流量的變化,從而找出故障的方法。

  堵截法快速準(zhǔn)確,但使用較麻煩,拆裝量大,需要整套的堵截工具和元件。

  故障樹分析法指對(duì)系統(tǒng)做出故障樹邏輯結(jié)構(gòu)圖,系統(tǒng)故障畫在故障樹的頂端為頂事件,根據(jù)各元件部位的故障率數(shù)據(jù),最終確定系統(tǒng)故障。

  適合較大型、較復(fù)雜系統(tǒng)故障的判定和預(yù)測(cè)。

  2.2 設(shè)備故障精密診斷方法。

  設(shè)備狀態(tài)診斷的實(shí)施一般可分兩個(gè)層次,即簡(jiǎn)易診斷和精密診斷。

  工廠的設(shè)備故障大多數(shù)可以通過簡(jiǎn)易診斷予以確定,因此它是診斷工作的基礎(chǔ),只有當(dāng)簡(jiǎn)易診斷難以確診是,才選用精密診斷。

  精密診斷是指使用精密的儀器和方法,對(duì)簡(jiǎn)易診斷難以確診的設(shè)備狀態(tài)作出詳細(xì)評(píng)價(jià)。

  一般包括以下幾個(gè)特點(diǎn):使用各種比較復(fù)雜的診斷分析儀器或?qū)S迷\斷設(shè)備;由具有一定經(jīng)驗(yàn)的工程技術(shù)人員及專家在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)或診斷中心進(jìn)行;需對(duì)設(shè)備故障的存在部位,發(fā)生原因及故障類型進(jìn)行識(shí)別和定量;涉及的技術(shù)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)比較復(fù)雜,需要較多的學(xué)科配合;進(jìn)行深入的信號(hào)處理。

  常用的精密診斷方法主要包括:振動(dòng)測(cè)定,設(shè)備的零部件、整機(jī)都有不同程度的振動(dòng)。

  液壓機(jī)械系統(tǒng)的振動(dòng)往往會(huì)影響其工作精度,加劇設(shè)備的磨損,加速疲勞破壞;而隨著磨損的增加和疲勞損傷的瘇,機(jī)械設(shè)備的振動(dòng)將更加劇烈,如此惡性循環(huán),直至設(shè)備發(fā)生故障、破壞。

  設(shè)備發(fā)生故障時(shí),常表現(xiàn)為振動(dòng)頻率的變化,通過檢測(cè)振動(dòng)的頻率、轉(zhuǎn)數(shù)、振動(dòng)的速度、加速度、位移量、相位等參數(shù),并進(jìn)行分析,從中可以找出產(chǎn)生振動(dòng)變化的原因。

  油液監(jiān)測(cè)分析,對(duì)液壓油、潤(rùn)滑油進(jìn)行監(jiān)測(cè)或定期取樣檢測(cè)分析,通過對(duì)其清潔度及其他理化指標(biāo)的檢驗(yàn),確定其劣化程度和使用性能的狀態(tài);或用鐵譜分析技術(shù)、光譜分析技術(shù)等磨粒檢測(cè)技術(shù),獲得摩擦副磨損的信息,判斷設(shè)備主要零部件的磨損程度。

  紅外線測(cè)溫診斷,通過測(cè)定設(shè)備輻射出的紅外線,確定溫度分布(如加熱管的溫度分布),以確定設(shè)備是否有異常。

  紅外線探測(cè)器可分為熱探測(cè)器和光子探測(cè)器兩類。

  熱探測(cè)器技術(shù)根據(jù)入射紅外線的熱效應(yīng)引起探測(cè)器材料某一性質(zhì)變化而實(shí)現(xiàn)探測(cè)目的。

  光子探測(cè)器技術(shù)根據(jù)入射光子流引起物質(zhì)電學(xué)性質(zhì)的變化達(dá)到探測(cè)目的。

  紅外線測(cè)溫技術(shù)已廣泛應(yīng)用于液壓機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)行過程各階段的狀態(tài)監(jiān)測(cè)與診斷。

  超聲波無損探傷技術(shù)是利用材料本身或內(nèi)部缺陷對(duì)超聲波傳播的影響,來探測(cè)材料內(nèi)部及其表面缺陷的大小、形式及分布情況。

  超聲波無損探傷技術(shù)是在不損傷和不破壞材料或設(shè)備結(jié)構(gòu)的前提下,對(duì)材料或設(shè)備構(gòu)件的物理性質(zhì)、工作狀態(tài)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)實(shí)行檢測(cè)的質(zhì)量評(píng)價(jià)的檢測(cè)技術(shù)。

  2.3智能診斷技術(shù)。

  指模擬人腦機(jī)能,有效獲取、傳遞、處理、再生和利用故障信息,運(yùn)用大量獨(dú)特的專家經(jīng)驗(yàn)和診斷策略,識(shí)別和預(yù)測(cè)診斷對(duì)象包括模糊診斷法、灰色系統(tǒng)診斷法、專家系統(tǒng)診斷法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)診斷法等。

  目前研究最活躍的是專家系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),使故障診斷智能化,具有廣闊發(fā)展應(yīng)用前景。

  基于人工智能的專家診斷系統(tǒng),是計(jì)算機(jī)模仿在某一領(lǐng)域內(nèi)有經(jīng)驗(yàn)的專家解決問題的方法,將故障現(xiàn)象輸入計(jì)算機(jī),計(jì)算機(jī)根據(jù)輸入現(xiàn)象及知識(shí)庫中知識(shí)按推理集中存放的推理方法,推算出故障原因,并提出維修或預(yù)防措施。

  人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是模仿人的大腦神經(jīng)元結(jié)構(gòu)特性,利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的容錯(cuò)、學(xué)習(xí)、聯(lián)想記憶、分布式并行信息處理等功能,把專家經(jīng)驗(yàn)輸入網(wǎng)絡(luò),通過對(duì)故障實(shí)例和診斷經(jīng)驗(yàn)的訓(xùn)練學(xué)習(xí)依據(jù)一定的訓(xùn)練算法,得到最佳接近的理想輸出。

  3 結(jié)束語

  對(duì)液壓機(jī)械系統(tǒng)故障的分析與診斷的目的是為確保維修質(zhì)量打基礎(chǔ),維修方式的選擇應(yīng)從故障發(fā)生的安全性、經(jīng)濟(jì)性考慮。

  機(jī)械設(shè)備的維修方式是對(duì)機(jī)械維修時(shí)機(jī)和維修深度的控制模式。

  采用合理的維修方式可以有效地延長(zhǎng)工程機(jī)械的使用壽命,提高機(jī)械設(shè)備的工作效率,以確保液壓機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性和經(jīng)濟(jì)性。

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