传统榨油机及其动力学分析与仿真

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针对目前传统榨油机具缺少以现代机械学角度的分析,它在压榨工艺、结构力学特性等方面,在现代榨油机中仍具有先进借鉴意义。因此,去发现、挖掘传统榨油机具结构力学原理与压榨力学性能是极为有益的。本文从现代机械学角度出发,对传统榨油机具(杠杆式油梁榨、楔式榨)结构建模与受力分析,并采用动力学理论知识与有限元法相结合的方法对传统榨油机具的压榨力学特性进行了分析。首先,本文利用杠杆原理、斜楔机构中的增力、自锁原理分别对杠杆式油梁压榨的增力效果与楔式榨中的斜楔机构的增力、自锁进行了分析。结论发现杠杆式油梁压榨通过改变动力臂和阻力臂间的长度比值,能够达到13倍的增力效果。楔式榨中斜楔机构的木楔角度越小,越自锁,并产生2.78倍的增力效果。其次,运用现代动力学理论对传统榨油机具进行动力学理论分析,得到有关碰撞速度、力之间的相关参数,为后文的仿真做铺垫。最后,利用有限元分析软件Abaqus分析了杠杆式油梁压榨过程中的逐级压榨力、元代《王祯农书》典籍中不同锤重(10 kg、15 kg、20 kg)对木楔的锤击力、明清时期《天工开物》典籍中撞杆在不同摆幅下(30°、45°、60°)以不同速度(6 m/s、7 m/s、8 m/s)撞击木楔的撞击力。结论发现侧向撞击木楔方式要比锤击打楔方式省力且能够得到更大的瞬时冲击力,与现存榨具大多为撞杆侧向撞击木楔相吻合。而杠杆式油梁压榨与楔式榨的两种加压方式相比,能够达到压榨力是楔式榨的6~10倍。这也是杠杆式油梁压梁至今仍在使用的原因。
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