液壓驅(qū)動生物質(zhì)成型機機械系統(tǒng)設(shè)計

　　液壓驅(qū)動生物質(zhì)成型機機械系統(tǒng)設(shè)計【1】

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

　　根據(jù)該方案用分模塊設(shè)計方法，對該系統(tǒng)展開了詳細的結(jié)構(gòu)設(shè)計，成功研制出一套以液壓驅(qū)動雙向活塞雙向沖壓成型的生物質(zhì)成型機機械系統(tǒng)。

　　關(guān)鍵詞：生物質(zhì)液壓成型機;雙活塞雙向成型三級壓縮

　　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總量第四位的可再生資源，生物質(zhì)能在整個能源系統(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。

　　生物質(zhì)成型機在這樣的背景下產(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)動雙活塞雙向沖壓成型的生物質(zhì)成型機機械系統(tǒng)，對提高生產(chǎn)率具有重要意義。

　　1　液壓驅(qū)動生物質(zhì)成型機機械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計

　　本文用分模塊設(shè)計方法，按作用將成型機機械系統(tǒng)劃分成五個模塊，各模塊來同步設(shè)計，對縮短成型機設(shè)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(tǒng)核心，是生物質(zhì)原料沖壓成型的主要動力原件

　　根據(jù)相關(guān)生物質(zhì)成型機專家和學(xué)者實驗研究表明：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，對提高生產(chǎn)率具有重要意義。

　　為此，根據(jù)成型機整體體積和布局要求，主壓裝置設(shè)計成液壓驅(qū)動雙液壓缸串聯(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

　　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)計了防護蓋，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　兩級預(yù)壓裝置設(shè)計

　　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給量。

　　增加原料密度，需要對原料進行預(yù)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(tǒng)中設(shè)計了兩級預(yù)壓裝置。

　　1.4　液壓驅(qū)動生物質(zhì)成型機機械系統(tǒng)總設(shè)計圖如下：

　　2　結(jié)語

　　本文設(shè)計了一種以液壓驅(qū)動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)成型機機械系統(tǒng)，用分模塊設(shè)計方法，按作用將成型機機械系統(tǒng)進行模塊劃分，并使用AutoCAD、UG等相關(guān)機械設(shè)計軟件輔助，分別對各模塊同步進行詳細結(jié)構(gòu)設(shè)計，最后各模塊組合出成型機的機械系統(tǒng)。

　　該設(shè)計方法提高了成型機設(shè)計質(zhì)量，縮短了設(shè)計和安裝周期。

　　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。

　　液壓機械系統(tǒng)常見故障【2】

　　【摘 要】為提高液壓機械系統(tǒng)的使用效率并延長其使用壽命，在其故障時應(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

　　液壓機械系統(tǒng)在使用中，由于受工作環(huán)境，作業(yè)時間，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，修理制度和故障技術(shù)檔案，積累數(shù)據(jù)和設(shè)備運轉(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，同時要有一定的現(xiàn)場實踐經(jīng)驗和設(shè)備管理知識，在實踐中不斷總結(jié)提高。

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

　　1 液壓機械系統(tǒng)常見故障

　　通過實際調(diào)查分析歸納出液壓機械系統(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，破壞了相對運動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，使?jié)櫥�油膜變薄、機械磨損增加，結(jié)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(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)行機構(gòu)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(zhuǎn)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(diào)定值低或失效、泵補油不足、閥工作失效造成的系統(tǒng)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(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、零件結(jié)構(gòu)及加工質(zhì)量造成的氣穴與氣蝕。

　　2 液壓機械系統(tǒng)故障診斷技術(shù)及應(yīng)用

　　2.1 主觀診斷技術(shù)。

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

　　方便快捷，可靠性較低，屬于較簡單定性分析。

　　包括直覺經(jīng)驗法、參數(shù)測量法、邏輯分析法、堵截法、故障樹分析法等。

　　直覺經(jīng)驗法指維修人員憑感官和經(jīng)驗,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,測壓點工作壓力是否穩(wěn)定，各連接處有無泄漏及泄漏量;聽泵和馬達有無異常聲響、溢流閥尖叫聲、軟管及彎管振動聲等。

　　摸系統(tǒng)元件的油溫和沖擊、振動的大小、聞油液是否變質(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)平時工況、元件有無異常、設(shè)備維護保養(yǎng)及出現(xiàn)過的故障和排除方法。

　　參數(shù)測量法指通過測得系統(tǒng)回路中所需點處工作參數(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、定量預(yù)報和診斷潛在故障。

　　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，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。

　　2.2 設(shè)備故障精密診斷方法。

　　設(shè)備狀態(tài)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(shè)備故障大多數(shù)可以通過簡易診斷予以確定，因此它是診斷工作的基礎(chǔ)，只有當(dāng)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(shè)備狀態(tài)作出詳細評價。

　　一般包括以下幾個特點：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)驗的工程技術(shù)人員及專家在生產(chǎn)現(xiàn)場或診斷中心進行;需對設(shè)備故障的存在部位，發(fā)生原因及故障類型進行識別和定量;涉及的技術(shù)知識和經(jīng)驗比較復(fù)雜，需要較多的學(xué)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(shè)備的零部件、整機都有不同程度的振動。

　　液壓機械系統(tǒng)的振動往往會影響其工作精度，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，機械設(shè)備的振動將更加劇烈，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，常表現(xiàn)為振動頻率的變化，通過檢測振動的頻率、轉(zhuǎn)數(shù)、振動的速度、加速度、位移量、相位等參數(shù)，并進行分析，從中可以找出產(chǎn)生振動變化的原因。

　　油液監(jiān)測分析，對液壓油、潤滑油進行監(jiān)測或定期取樣檢測分析，通過對其清潔度及其他理化指標(biāo)的檢驗，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。

　　紅外線測溫診斷，通過測定設(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。

　　紅外線探測器可分為熱探測器和光子探測器兩類。

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

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

　　紅外線測溫技術(shù)已廣泛應(yīng)用于液壓機械系統(tǒng)運行過程各階段的狀態(tài)監(jiān)測與診斷。

　　超聲波無損探傷技術(shù)是利用材料本身或內(nèi)部缺陷對超聲波傳播的影響，來探測材料內(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)實行檢測的質(zhì)量評價的檢測技術(shù)。

　　2.3智能診斷技術(shù)。

　　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(jīng)驗和診斷策略，識別和預(yù)測診斷對象包括模糊診斷法、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)，是計算機模仿在某一領(lǐng)域內(nèi)有經(jīng)驗的專家解決問題的方法，將故障現(xiàn)象輸入計算機，計算機根據(jù)輸入現(xiàn)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(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、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)驗輸入網(wǎng)絡(luò)，通過對故障實例和診斷經(jīng)驗的訓(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

　　對液壓機械系統(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)濟性考慮。

　　機械設(shè)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(shè)備的工作效率，以確保液壓機械系統(tǒng)運轉(zhuǎn)的可靠性和經(jīng)濟性。

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