生物質柱塞環模制粒機漸開線柱塞試驗與分析

■劉 濤 趙阿康 德雪紅

（內蒙古農業大學機電工程學院，內蒙古呼和浩特 010020）

中國作為一個傳統的農業大國，每年的農作物產量大約為4.33 億噸。利用生物質固化成型技術將生物質原料轉化為固體顆粒，不僅可用于發電，還可用于替代化石燃料為工廠或家庭提供燃料，極大提高了生物質原料的利用效率[1]。

生物質環模制粒機是一種生物質能源處理設備[2]，主要以農林生產廢棄物（如木屑、秸稈、稻殼、樹皮等生物質）為原料，經過粉碎、干燥到達制粒條件要求，將其固化成形為高密度的顆粒燃料[3]。成型后的顆粒燃料密度大、體積小、耐燃燒，便于儲存和運輸。成型后密度為1.1～1.5 g/cm3，熱值可達14.23～20.09 kJ，是高揮發的固體燃料。相較于傳統礦物質燃料，成型后的顆粒燃料可以有效減少硫元素的排放，因此對減少環境污染和實施“碳中和”戰略具有重要意義。

現有生物質環模制粒機大多是由飼料制粒機改造而來，尚存在部分飼料環模制粒機的局限性[4]。柱塞式生物質環模制粒機作為新型制粒機，相較于傳統壓輥式制粒機具有生產效率高、成型質量好和能源消耗低等優勢[5-6]，但作為關鍵部件的圓柱柱塞存在磨損速度較快、制造成本較高、更換困難等問題。

針對當前存在的生物質柱塞環模制粒機柱塞部件磨損過快的問題，本研究采用回轉漸開線輪廓曲線方式建立柱塞，通過分析柱塞在嚙合工作時關鍵結點應力、應變分布狀況，以改善柱塞受力狀況，減少柱塞磨損，提高柱塞與環模嚙合效率。……