我國(guó)對(duì)生物質(zhì)固化成型技術(shù)的研究始于20世紀(jì)80年代,在生物質(zhì)螺旋擠壓成型、活塞壓縮成型和成型機(jī)擠壓成型等方面都有所突破。平模式生物質(zhì)成型機(jī)是固化成型技術(shù)的一種,它以其堅(jiān)固耐用、原料適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)逐漸取得生產(chǎn)者和消費(fèi)者的青睞。針對(duì)平模直輥式生物質(zhì)成型機(jī)的生產(chǎn)試驗(yàn)情況,對(duì)平模直輥式生物質(zhì)成型機(jī)自身設(shè)計(jì)中存在的缺點(diǎn)進(jìn)行了分析,并提出解決方案。
1、平模直輥式生物質(zhì)成型機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理
平模直輥式成型機(jī)主要工作部件由傳動(dòng)系統(tǒng)(電機(jī)、變速箱、傳動(dòng)軸)、喂料室、壓輥、壓模、出料斗等組成(圖1)。機(jī)器工作時(shí),原料添人喂料室,電機(jī)通過變速箱將速度調(diào)整到所需轉(zhuǎn)速,帶動(dòng)傳動(dòng)軸,通過壓輥與壓模相對(duì)運(yùn)動(dòng)將物料夾持、壓縮、壓實(shí)進(jìn)入模孔,通過模孔而形成棒狀。平模成型機(jī)分兩種傳動(dòng)形式:一種是壓輥架固定在機(jī)殼上,主軸帶動(dòng)壓模主動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn),壓輥被動(dòng);另一種是壓模固定,主軸帶動(dòng)壓輥架運(yùn)轉(zhuǎn),壓輥在繞軸公轉(zhuǎn)的同時(shí)進(jìn)行自轉(zhuǎn)。兩種傳動(dòng)方式雖然不同,但工作原理是相同的,現(xiàn)以后者為例進(jìn)行分析。
2、平模直輥式生物質(zhì)成型機(jī)存在的不足
2.1 密封問題
長(zhǎng)期生產(chǎn)性試驗(yàn)過程中會(huì)出現(xiàn)傳動(dòng)系統(tǒng)(主要為主軸和平模傳動(dòng)處、壓輥架和輥輪傳動(dòng)處)卡死的現(xiàn)象(圖2、圖3),分析其原因主要問題是密封不嚴(yán)引起。成型機(jī)工作環(huán)境惡劣,工作過程中粉塵等細(xì)小顆粒因密封不嚴(yán)易進(jìn)入傳動(dòng)系統(tǒng),工作時(shí)間較長(zhǎng)溫度又高.粉塵顆粒容易進(jìn)入配合處并附著到傳動(dòng)軸上,導(dǎo)致設(shè)備不能正常運(yùn)行。
2.2壓輥、平模、模孔的材質(zhì)選擇
經(jīng)過一段生產(chǎn)性試驗(yàn)后,發(fā)現(xiàn)壓輥(磨成了腰鼓形)、平模面、模孔的磨損量都過大,主要由于物料是在平模和壓輥之間被強(qiáng)烈擠壓而通過模具成型的.故要求這三個(gè)部件都應(yīng)具有較強(qiáng)的強(qiáng)度和耐磨性以及耐腐蝕性,并做特殊處理。



2.3喂料室設(shè)計(jì)方面
物料進(jìn)入平模機(jī)的第一個(gè)工位是喂料室(圖4),喂料室起到緩存物料和喂料的作用,完成向磨輥楔形攫取角的喂入。喂料室有兩個(gè)特點(diǎn):一是喂料空間廣闊,為專門擠壓生物質(zhì)原料的大直徑壓輥提供了空間,也為蓬松的生物質(zhì)原料提供了喂料空間:二是利用重力作用進(jìn)行直接喂料高效實(shí)用。
該試驗(yàn)機(jī)型喂料室的設(shè)計(jì)基本滿足了這兩個(gè)重要的功能,但試驗(yàn)中當(dāng)喂料室物料出現(xiàn)打滑、結(jié)拱、堵料等情況致使模孔不能順利出料時(shí),清理工作非常困難,主要是因?yàn)槲沽鲜易陨肀容^笨重,與機(jī)身采用的是四周螺栓連接形式(圖4),不易拆卸,因此對(duì)料斗與機(jī)身的連接方式應(yīng)當(dāng)予以改進(jìn)。
2.4堵機(jī)現(xiàn)象
該機(jī)型生產(chǎn)性試驗(yàn)中偶爾會(huì)出現(xiàn)堵機(jī)現(xiàn)象,通過定性分析,主要原因是模孔設(shè)計(jì)長(zhǎng)徑比過大等不合理因素造成的。模孔作為成型機(jī)的核心工作部件,模孔的結(jié)構(gòu)參數(shù)是否合適,模孔的開孔面積、模孔尺寸、模孔排布方式等要素都是決定成型棒性能的重要因素,模孔長(zhǎng)徑比越小,產(chǎn)量越大,但是原料密度越小,質(zhì)量也越差,甚至出現(xiàn)不成型;長(zhǎng)徑比過大,則容易堵機(jī)。
要避免發(fā)生堵機(jī)現(xiàn)象,生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的壓塊燃料,必須要對(duì)模孔的結(jié)構(gòu)參數(shù)選擇進(jìn)行大量的理論研究和試驗(yàn)分析。
2.5壓輥設(shè)計(jì)方面
長(zhǎng)期試驗(yàn)壓輥出現(xiàn)下面兩個(gè)問題:①壓輥易出現(xiàn)打滑現(xiàn)象,模孔不能正常出料:②壓輥磨損情況較為嚴(yán)重,平模直輥的外形幾乎磨成了腰鼓形,其外徑差達(dá)2 mm之多。通過對(duì)壓輥、物料及平模之間的運(yùn)動(dòng)分析.得知它們之間主要是滾動(dòng)和前后滑動(dòng),壓輥滾動(dòng)可以給物料提供向下的正壓力(壓輥對(duì)物料的攫取力);前后滑動(dòng)一是可以起到對(duì)物料的剪切作用,這一點(diǎn)對(duì)于成型是有益的;二是在壓輥與物料之間、物料與平模面之間產(chǎn)生了較大摩擦力,同時(shí)增加了打滑的可能性,這一點(diǎn)需要避免。該機(jī)型由于壓輥轉(zhuǎn)速過快,就降低了壓輥對(duì)物料向下的攫取力,增加了壓輥、物料與平模之間的摩擦力(圖5),致使喂料室易出現(xiàn)打滑、結(jié)殼、堵塞等現(xiàn)象。此外,為了增加輥輪對(duì)物料向下的正壓力(攫取力),降低輥輪與物料、物料與平模面之間的摩擦力,應(yīng)對(duì)輥輪的外形重新設(shè)計(jì)。


3、平模直輥式生物質(zhì)成型機(jī)的改進(jìn)設(shè)計(jì)
3.1加工方面
在主軸與平模轉(zhuǎn)動(dòng)處、壓輥架與輥輪轉(zhuǎn)動(dòng)處必須要采用耐高溫、密封效果好的密封圈,如此可以有效地避免細(xì)小粉塵顆粒的進(jìn)入。
3.2喂料室改進(jìn)措施
喂料室與機(jī)身之間的連接由四周是螺栓連接方式設(shè)計(jì)為兩個(gè)合頁與螺栓的i點(diǎn)連接方式(圖6)。當(dāng)預(yù)壓裝置中出現(xiàn)結(jié)殼堵塞情況時(shí),把料斗通過合頁進(jìn)行旋轉(zhuǎn),就可以方便地清理堵塞物料,節(jié)省人力和物力。

3.3平模及模孔
平模及模孔應(yīng)選取耐磨性高的特殊材料,做淬火處理。模孔設(shè)計(jì)中最為關(guān)鍵處就是長(zhǎng)徑比的選擇,需要做詳細(xì)的理論分析和試驗(yàn)。
3.4壓輥改進(jìn)措施
降低壓輥轉(zhuǎn)速可以減少打滑現(xiàn)象.同時(shí)增加對(duì)物料向下的正壓力。對(duì)壓輥進(jìn)行重新設(shè)計(jì),由直輥設(shè)計(jì)成錐輥(圖7),這樣,錐輥在平模板上作圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),在物料摩擦力的作用下作純滾運(yùn)動(dòng),前后滑動(dòng)減少,大大提高了壓輥對(duì)物料的附著效果,增強(qiáng)了對(duì)物料的擠壓效果:同時(shí),壓輪與物料、物料與平模之間的摩擦力就減小,避免輥輪出現(xiàn)腰鼓形狀。
4、小結(jié)
平模成型機(jī)加工生物質(zhì)燃料原料具有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn),本文根據(jù)長(zhǎng)期生產(chǎn)性試驗(yàn)中出現(xiàn)的問題,提出了解決辦法。
1)凡是轉(zhuǎn)動(dòng)軸的密封用耐高溫的密封圈,可以有效地避免粉塵等雜質(zhì)顆粒的進(jìn)入.避免設(shè)備出現(xiàn)機(jī)械故障。
2)喂料室改為一端螺栓連接,另一端合頁連接。當(dāng)發(fā)生堵料現(xiàn)象時(shí),可以很方便地拆卸進(jìn)行清理。
3)壓輥錐輥設(shè)計(jì)取代直輥設(shè)計(jì),可以大大提高壓輥對(duì)物料的攫取力,減少輥輪的前后滑動(dòng),降低摩擦力,減少磨損,對(duì)生產(chǎn)更為有利。