【论文精选】转鼓式固体发酵罐支承结构的设计及有限元分析

科技工作者之家 2020-03-23

来源:农业工程学报


《农业工程学报》2019年第35卷第22期刊载了清华大学核能与新能源技术研究院等单位李洪深、李十中与曹宝刚的论文——“转鼓式固体发酵罐支承结构设计及有限元分析”。该研究由政府间国际科技创新合作重点专项(项目号:2016YFE0108500)资助。



固态发酵是我国传统酿酒工艺的基础,是古代劳动人民智慧的结晶,但其存在生产过程不连续,发酵过程热量不易传导,发酵速度慢等缺点,无法适应生物燃料的生产要求。针对传统发酵技术的局限而开发的560 m3连续转鼓式固态发酵罐,实现了从甜高粱秸秆到生物乙醇的大规模、高效、清洁转化和自动化连续生产。 

转鼓式固态发酵设备从实验室到工程阶段的放大过程中,形成了高长径比、大跨距的结构特点,需要设计合理的支承结构,既保证筒体在自由转动时不发生过量变形,又能承受自重及物料载荷,避免设备损坏。设计过程中,在55 m的筒体长度上布置了3组支承结构,每组结构由摩擦环、支撑轮和轮轴3部分组成。

通过有限元分析软件ANSYS对支承系统各部件进行三维实体建模,根据甜高粱秸秆粉碎料在扬料板作用下的运动规律施加载荷,并考虑了各部件间的接触关系,分别获得了摩擦环、支撑轮和轮轴在工作状态下的应力分布规律,最后通过电测应力法对分析结果进行验证。

研究结果表明,限制筒体变形量和避免疲劳裂纹扩散是支承结构设计的主要关注点。该研究提出的在制造过程中控制焊接变形和减少重点部位焊接残余应力的技术要求,为相似回转式农业机械的设计提供了参考依据。



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来源:gh_c45100f8f9c0 农业工程学报

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