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可再生能源的开发利用可以缓解人们对不可再生能源的依赖,生物质能源是可再生能源的一个重要组成部分,研究开发一种生产效率高,能耗低,关键零部件损耗小的生物质压块机对于生物质固体能源的有效利用意义重大。本文以设计的新型液压式串联生物质成形压块机为研究对象,论文围绕设计的成形压块机,完成的主要工作内容及结论如下:(1)通过对生物质压块成形影响因素的分析研究,确定了成形压力、原料含水率、原料颗粒度和成形保压时间为生物质原料冷压成形的主要参数,并通过单因素、多因素的正交试验找出了压块的最佳成形参数为原料颗粒度1～3mm区间,成形压力60MPa,原料含水率15%,保压时间120s。(2)基于生物质成形压块机领域传统生物质活塞成形压块机生产效率低、成形率低和关键部位磨损严重的特点,提出一种新型液压串联式生物质成形方式,即将多个挤压单体模具通过导轨和定位装置等设备串联起来,多个成形室内生物质原料在主压缩力驱使下逐渐成形,极大地提高了挤压成形效率。依据获得的最佳冷压成形参数设计成形压块机的整体结构和控制方式,利用特征参数化建模技术进行进料双螺旋系统、储料隔料系统、预压缩成形系统、主压缩保压成形系统、闭锁出料系统和液压控制系统等结构的设计及装配。(3)根据设计的成形压块机特点和要求,为实现执行机构运行过程平稳均匀,且易于实现快速启动、制动和方便控制的要求,选用液压传动作为整机的驱动方式。基于压块成形过程执行机构的特殊性,首先制定与之对应的调速、调向和调压传动方案,据此方案设计并绘制了液压系统工作原理图,然后设计计算和选型主要液压系统元器件,最后为检验液压系统设计的合理性,进行液压系统性能验算。(4)针对压缩成形阶段成形室内结构受力受热复杂多变,利用Workbench有限元软件模拟仿真分析成形室内部情况,求解出成形模具结构内部在压缩成形阶段所受到的温度以及应力应变变化情况。结果表明,成形室内温度场分布从成形模具内腔接触面上逐渐扩散至原料内部,且最高温度区间集中于原料与成形模具内腔摩擦接触面上,最高温度为76℃;等效应力沿着闭锁挡板与原料相接处逐渐传递到成形模具成形室处,最大等效应力出现在成形模具下腔与闭锁挡板相交处,达到218.79MPa,小于在此工作环境下的许用应力(240MPa),表明成形压块机能在此工况下安全运行;最大等效应变虽然也发生在闭锁挡板与原料摩擦接触处,但仅仅为0.01mm,对成形结构影响不大。