液壓驅動生物質成型機機械系統設計

時間：2025-09-16 16:01:38 機電一體化畢業論文我要投稿

液壓驅動生物質成型機機械系統設計

　　液壓驅動生物質成型機機械系統設計【1】

液壓驅動生物質成型機機械系統設計

　　摘要：文章提出了一種以液壓驅動雙活塞雙向壓縮為核心，兩級預壓為輔，對生物質進行壓縮成型的機械系統方案。

　　根據該方案用分模塊設計方法，對該系統展開了詳細的結構設計，成功研制出一套以液壓驅動雙向活塞雙向沖壓成型的生物質成型機機械系統。

　　關鍵詞：生物質液壓成型機;雙活塞雙向成型三級壓縮

　　0　引言

　　生物質能是僅次于石油、天然氣和煤炭而居于世界能源消費總量第四位的可再生資源，生物質能在整個能源系統中占有重要地位，有可能成為未來可持續能源系統的重要組成，在20世紀40年代生物成型技術出現研究熱潮，把生物質粉碎、擠壓成型成為相關學者研究熱點。

　　生物質成型機在這樣的背景下產生。

　　本文以農作物秸稈為生物質原料，研究了一種以液壓驅動雙活塞雙向沖壓成型的生物質成型機機械系統，對提高生產率具有重要意義。

　　1　液壓驅動生物質成型機機械系統結構設計

　　本文用分模塊設計方法，按作用將成型機機械系統劃分成五個模塊，各模塊來同步設計，對縮短成型機設計和安裝周期具有重大意義。

　　1.1　主壓裝置是成型機機械系統核心，是生物質原料沖壓成型的主要動力原件

　　根據相關生物質成型機專家和學者實驗研究表明：在一定范圍內，成型壓力與成型密度呈正相關系，成型密度隨著壓力的增大而增大，所以調高成型壓力，一定程度上提高了生產率。

　　F=PAη=P(S1-S2)η=P(∏d2/4-D2/4)η

　　(1)式中F–生物質成型壓力;P—單活塞活動工作壓力;

　　A—活塞有效工作面積;S1—液壓缸內徑橫截面積

　　S2—活塞桿橫截面積;η—液壓油缸機械效率

　　d—液壓缸內徑　D—活塞桿外徑

　　根據(1)公式可知：設計雙缸雙活塞雙向沖壓結構，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，對提高生產率具有重要意義。

　　為此，根據成型機整體體積和布局要求，主壓裝置設計成液壓驅動雙液壓缸串聯雙活塞雙向沖壓結構，具體結構如圖所示。

　　1.2　成型裝置設計

　　成型裝置是生物質原料加熱和成型的主要構成，改裝置的設計是否合理，直接影響系統能耗和原料成型質量。

　　為了提高加熱系統熱利用率，成型裝置利用保溫棉提高保溫效果。

　　由于生物質原料中存在水分，溫度過高，生物質在干餾過程中易產生高壓蒸氣，會發生“放氣”和“放炮”現象，中斷成型，在成型安置的錐套上設計排氣小孔，可以降低筒內水蒸汽的壓力，減少“放氣”和“放炮”現象。

　　為了工作安全，在成型裝置外表面設計了防護蓋，避免了生物質成型過程中高壓水蒸汽及成型棒傷及工作人員。

　　1.3　兩級預壓裝置設計

　　由于農作物秸稈加工前密度很小，為了提高生產率，需在單位時間內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給量。

　　增加原料密度，需要對原料進行預壓。

　　增加原料進給量需要原料多次進給或增大進料倉體積。

　　分析這兩種途徑，增大原料密度意義較大，為此該成型機機械系統中設計了兩級預壓裝置。

　　1.4　液壓驅動生物質成型機機械系統總設計圖如下：

　　2　結語

　　本文設計了一種以液壓驅動雙活塞雙向壓縮成型為核心，螺旋預壓裝置和水平液壓預壓裝置為輔的生物質成型機機械系統，用分模塊設計方法，按作用將成型機機械系統進行模塊劃分，并使用AutoCAD、UG等相關機械設計軟件輔助，分別對各模塊同步進行詳細結構設計，最后各模塊組合出成型機的機械系統。

　　該設計方法提高了成型機設計質量，縮短了設計和安裝周期。

　　根據成型壓力和活塞工作壓力關系：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，能有效提高生物質成型壓力，一定程度上提高了生產率。

　　液壓機械系統常見故障【2】

　　【摘要】為提高液壓機械系統的使用效率并延長其使用壽命，在其故障時應采取相應的故障診斷技術，為確保維修質量提供相應的保障。

　　【關鍵詞】常見故障;診斷技術

　　0 前言

　　液壓機械系統在使用中，由于受工作環境，作業時間，生產任務等因素的影響，而造成故障多發，由于產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的結構，工作原理，掌握液壓元件，輔件，系統的配置關系及工作條件和環境要求。

　　其次是建立健全設備技術狀況檢查，維護，修理制度和故障技術檔案，積累數據和設備運轉記錄。

　　還應熟悉各類液壓元件的故障現象及故障檢查方法，同時要有一定的現場實踐經驗和設備管理知識，在實踐中不斷總結提高。

　　還應熟悉和運用液壓系統故障診斷分析方法并合理選用，具備必要的檢測儀器和一定的檢測手段，注意學習和應用現代先進的診斷技術。

　　1 液壓機械系統常見故障

　　通過實際調查分析歸納出液壓機械系統常見故障如下：溫度過高，主要原因有油粘度過高、內泄嚴重、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。

　　液壓系統的零件因過熱而膨脹，破壞了相對運動零件原來正常的配合間隙，導致摩擦阻力增加、液壓閥容易卡死，同時，使潤滑油膜變薄、機械磨損增加，結果造成泵、閥、馬達等的精密配合面因過早磨損而使其失效或報廢。

　　因為潤滑不良、摩擦阻力變化、空氣進入、壓力脈沖較大或系統壓力過低、閥出現故障、泄漏增大、別勁、燒結造成的執行機構運動速度不夠或完全不動。

　　因為泵不供油、油箱油位過低吸油困難、油液粘度過高、泵轉向不對、泵堵塞或損壞、接頭或密封泄漏、主泵或馬達泄漏過大、油溫過高、溢流閥調定值低或失效、泵補油不足、閥工作失效造成的系統無壓力或壓力不足。

　　因為泵工作原理及加工裝配誤差引起、控制閥閥芯振動、換向時油液慣性造成的壓力或流量的波動。

　　因為油溫過高、油粘度過大及油液自身發泡、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、零件結構及加工質量造成的氣穴與氣蝕。

　　2 液壓機械系統故障診斷技術及應用

　　2.1 主觀診斷技術。

　　指維修人員利用簡單的診斷儀器憑借個人的實踐經驗分析判斷故障產生的原因和部位。

　　方便快捷，可靠性較低，屬于較簡單定性分析。

　　包括直覺經驗法、參數測量法、邏輯分析法、堵截法、故障樹分析法等。

　　直覺經驗法指維修人員憑感官和經驗,通過看、聽、摸、聞、問等方法判斷故障原因，看執行元件是否爬行、無力、速度異常，液位高度、油液變質及外泄漏,測壓點工作壓力是否穩定，各連接處有無泄漏及泄漏量;聽泵和馬達有無異常聲響、溢流閥尖叫聲、軟管及彎管振動聲等。

　　摸系統元件的油溫和沖擊、振動的大小、聞油液是否變質、軸承燒壞、油泵燒結等。

　　詢問設備操作者，了解液壓系統平時工況、元件有無異常、設備維護保養及出現過的故障和排除方法。

　　參數測量法指通過測得系統回路中所需點處工作參數，將其與系統工作正常值比較,即可判斷出參數是否正常、是否有故障及故障所在部位，適于在線監測、定量預報和診斷潛在故障。

　　邏輯分析法指根據元件、系統、設備三者邏輯關系和故障現象,通過研究液壓原理圖和元件結構,進行邏輯分析,找出故障發生部位。

　　堵截法指根據液壓系統的組成及故障現象選擇堵截點，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。

　　故障樹分析法指對系統做出故障樹邏輯結構圖，系統故障畫在故障樹的頂端為頂事件，根據各元件部位的故障率數據，最終確定系統故障。

　　適合較大型、較復雜系統故障的判定和預測。

　　2.2 設備故障精密診斷方法。

　　設備狀態診斷的實施一般可分兩個層次，即簡易診斷和精密診斷。

　　工廠的設備故障大多數可以通過簡易診斷予以確定，因此它是診斷工作的基礎，只有當簡易診斷難以確診是，才選用精密診斷。

　　精密診斷是指使用精密的儀器和方法，對簡易診斷難以確診的設備狀態作出詳細評價。

　　一般包括以下幾個特點：使用各種比較復雜的診斷分析儀器或專用診斷設備;由具有一定經驗的工程技術人員及專家在生產現場或診斷中心進行;需對設備故障的存在部位，發生原因及故障類型進行識別和定量;涉及的技術知識和經驗比較復雜，需要較多的學科配合;進行深入的信號處理。

　　常用的精密診斷方法主要包括：振動測定，設備的零部件、整機都有不同程度的振動。

　　液壓機械系統的振動往往會影響其工作精度，加劇設備的磨損，加速疲勞破壞;而隨著磨損的增加和疲勞損傷的瘇，機械設備的振動將更加劇烈，如此惡性循環，直至設備發生故障、破壞。

　　設備發生故障時，常表現為振動頻率的變化，通過檢測振動的頻率、轉數、振動的速度、加速度、位移量、相位等參數，并進行分析，從中可以找出產生振動變化的原因。

　　油液監測分析，對液壓油、潤滑油進行監測或定期取樣檢測分析，通過對其清潔度及其他理化指標的檢驗，確定其劣化程度和使用性能的狀態;或用鐵譜分析技術、光譜分析技術等磨粒檢測技術，獲得摩擦副磨損的信息，判斷設備主要零部件的磨損程度。

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

　　紅外線探測器可分為熱探測器和光子探測器兩類。

　　熱探測器技術根據入射紅外線的熱效應引起探測器材料某一性質變化而實現探測目的。

　　光子探測器技術根據入射光子流引起物質電學性質的變化達到探測目的。

　　紅外線測溫技術已廣泛應用于液壓機械系統運行過程各階段的狀態監測與診斷。

　　超聲波無損探傷技術是利用材料本身或內部缺陷對超聲波傳播的影響，來探測材料內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是在不損傷和不破壞材料或設備結構的前提下，對材料或設備構件的物理性質、工作狀態和內部結構實行檢測的質量評價的檢測技術。

　　2.3智能診斷技術。

　　指模擬人腦機能，有效獲取、傳遞、處理、再生和利用故障信息，運用大量獨特的專家經驗和診斷策略，識別和預測診斷對象包括模糊診斷法、灰色系統診斷法、專家系統診斷法、神經網絡系統診斷法等。

　　目前研究最活躍的是專家系統和神經網絡，使故障診斷智能化，具有廣闊發展應用前景。

　　基于人工智能的專家診斷系統，是計算機模仿在某一領域內有經驗的專家解決問題的方法，將故障現象輸入計算機，計算機根據輸入現象及知識庫中知識按推理集中存放的推理方法，推算出故障原因，并提出維修或預防措施。

　　人工神經網絡是模仿人的大腦神經元結構特性，利用神經網絡的容錯、學習、聯想記憶、分布式并行信息處理等功能，把專家經驗輸入網絡，通過對故障實例和診斷經驗的訓練學習依據一定的訓練算法，得到最佳接近的理想輸出。

　　3 結束語

　　對液壓機械系統故障的分析與診斷的目的是為確保維修質量打基礎，維修方式的選擇應從故障發生的安全性、經濟性考慮。

　　機械設備的維修方式是對機械維修時機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工程機械的使用壽命，提高機械設備的工作效率，以確保液壓機械系統運轉的可靠性和經濟性。

【液壓驅動生物質成型機機械系統設計】相關文章：

液壓實習報告07-03

液壓實訓心得12-15

液壓實訓報告05-13

相關推薦