秸秆压块饲料机成型区的研究与分析

摘要

本文以玉米秸秆压块饲料为研究着眼点，对玉米秸秆的结构特性，压缩特性、流动规律进行了研究和分析，对成型秸秆的特性进行了测定，并对秸秆在机械压扎成型区秸秆的运动情况进行了动态模拟。 首先通过对我国秸秆的利用现状，以及畜牧业存在的问题出发论述了秸秆压块的意义，本文认为我国各类农作物秸秆资源十分丰富，但是秸秆利用存在着很大的弊端，焚烧的现象屡禁不止，而秸秆可以作为牛、羊等反刍动物的重要饲料资源。将丰富的作物秸秆变废为宝，转换为块状饲料，是保护生态环境，促进农业可持续发展的重要课题。块状饲料能提高牛、羊的采食率，消化率，对我国现在粮食紧缺，减少饲料用粮有着重要的意义。用机械加压的方法将秸秆压缩成具有一定形状、密度较大的颗粒饲料，已越来越受到人们的重视。 本文对玉米秸秆的结构特性与成分进行了分析，主要论述了秸秆的压缩特性和对秸秆的物理机械性能测试，以及对秸秆的前期处理。 论文并描述了机械压扎充型区和成型区秸秆的运动状况，并且描述了秸秆的变化规律。在进入机体的物料之间，物料与壳体之间，物料与推运器之间都发生摩擦，使机腔内温度迅速上升，当达到一定值后，粉碎秸秆中的木质素开始软化，粘结力开始增加，在一定程度上充当了成型时的粘结剂。再经过一定的压力、温度作用使物料经过成型孔后形成颗粒饲料。 通过单因素试验考察了秸秆不同含水率、不同粒度、及压缩速度对最大成型压力和密度的影响。随环模转速升高、成型孔长度的增加、原料粒度的增加成型秸秆压块密度增加．．随含水率的增加压块密度增加，最大成型压力先降低后升高。 最后是计算机仿真部分，利用UG/Motion模块建立成型区机构的运动仿真模型，通过对这个运动仿真模型进行运动学或动力学运动分析，动态地观察成型区机构的运动状况，验证该运动机构设计的合理性，并且压轮和压模的转速、和力的变化情况及物料的运动和受力可以以图表的形式输出，同时可以方便地修改仿真模型的参数，实现驱动实体模型的更新，达到优化设计的目的。 得出结论： (1)粉碎后的秸秆在不添加任何粘结剂的情况下可经螺旋挤压成型为颗粒饲料，有利于秸秆资源的重复利用，实现秸秆的饲料化，为压块机械的发展奠定一定的基础。 (2)通过对秸秆在环模中的运动分析得出物料在压缩过程中经历三个阶段：物料的松散阶段：密度快速增长阶段；滑移阶段。 (3)通过对成形颗粒饲料进行特性测定，得出随环模转速升高、成型孔长度的增加、原料粒度的增加成型秸秆压块密度增加；随含水率的增加压块密度增加，最大成型压力先降低后升高。 (4)通过对成型区中压轮及模块的受力分析来说明设备在工作过程中的易损部件部位，并分析了目前环模材料的应用情况，为设计压模提供了理论依据。 (5)仿真系统针对性强，对秸秆压块机成型区机构的运动状态进行了动态模拟，具有很强的实用性，为秸秆饲料压块机的生产设计提供理论依据。

目录

文摘

英文文摘

声明

1引言

1.1研究的目的和意义

1.2国内外研究进展

1.2.1秸秆压缩理论的发展

1.2.2国内外压缩设备概况

1.3课题的研究内容和研究方法

1.3.1课题的研究内容

1.3.2课题的研究方法

2玉米秸秆的加工特性及加工前的准备

2.1秸秆基本物理机械特性测定

2.1.1秸秆的成型机理分析

2.1.2含水率的测定

2.1.3摩擦特性的测定

2.1.4滑动摩擦角的测定

2.1.5容积密度的测定

2.2秸秆原料机械处理要求

2.2.1原料切碎前的清理

2.2.2原料的切碎

2.2.3原料的暂存回性

2.2.4原料混合调质的基本要求

2.2.5秸秆原料的定量供给

2.2.6营养和非营养物的添加

2.2.7原料的混合搅拌

2.2.8原料的调质

3物料运动规律分析

3.1物料在充型区的运动分析

3.1.1秸秆挤压成型的工作原理

3.1.2秸秆螺旋挤压成型机理分析

3.1.3螺旋推运器运动学分析

3.1.4螺旋推运器挤压压力分析

3.1.5充型区参数

3.2物料在成型区的运动分析

3.2.1压缩过程分析

3.2.2压缩变形产生原因分析

4成型区的性能研究

4.1环模秸秆压块机的工作原理

4.2秸秆压块的成形机理分析

4.3成型区受力分析

4.3.1压轮的受力分析

4.3.2压模的受力分析

4.3.3物料的受力分析

4.4成型区的温度

4.5概念与参数

4.5.1压缩比和粗糙度

4.5.2环模线速度

4.5.3环模安装方式

4.5.4模棍直径比与压模转速

4.5.5模棍间隙

4.5.6压缩密度

4.6环模的结构与材料

4.6.1环模结构

4.6.2环模材料和强化处理

4.6.3失效形式及失效分析

4.7环模的使用和保养

5影响环模式粗饲料压块机成形的因素及试验分析

5.1试验方案

5.2测试系统

5.3试验结果及分析

5.3.1物料密度及压缩比

5.3.2环模的转速与压力的形成

5.3.3环模的直径与压辊直径对最大压力的影响

5.3.4原料粒度的影响

5.3.5原料含水率对成型的影响

5.3.6温度对成型的影响

6压块机成型区动态模拟

6.1动态技术简介

6.2 Ug简介

6.2.1 Modeling造型模块

6.2.2 Assembly装配模块

6.3机械系统运动仿真的一般过程

6.3.1总体设计

6.3.2建立三维模型

6.3.3建立运动方案、设置运动环境

6.3.4运动、动力分析

6.4秸秆压块机成型区三维运动仿真

6.4.1零件的建模

6.4.2成型区的装配

6.4.3成型区运动分析

7结论

参考文献

在读期间发表的学术论文

作者简历

致谢