模辊式生物质颗粒燃料成型机性能试验

针对模辊式成型机在生产生物质颗粒燃料过程中存在能耗高等问题,以玉米秸秆为原料,研究成型机模辊间隙、主轴转速和模孔直径等参数对生产率、吨燃料能耗、颗粒燃料的成型率、机械耐久性和颗粒密度等的影响。结果表明：模辊间隙仅对成型率有影响,间隙为0.2mm最优。吨燃料能耗和颗粒密度随主轴转速增大而减小;模孔直径大,生产率高,吨燃料能耗低,颗粒密度小;为保证生产率,主轴转速应大于等于160r/min。不同因素试验,颗粒燃料的成型率大于95%,机械耐久性大于96%,均符合生物质颗粒燃料要求。     

玉米秸秆叶颗粒成型性能试验研究

为促进玉米秸秆叶饲料化利用,本文利用平模制粒机对影响玉米秸秆叶颗粒成型性能的主要因素进行试验研究。采用四因素五水平正交旋转中心组合试验设计方法,以添加剂含量、原料含水率、主轴转速、模孔长径比为试验因素,以成型密度和吨产品能耗为评价指标,利用Design-Expert8.0.6软件建立评价指标与各影响因素之间的回归模型。结果表明各因素对成型密度影响大小顺序为:模孔长径比添加剂含量原料含水率主轴转速,各因素对吨产品能耗影响大小顺序为:模孔长径比原料含水率主轴转速添加剂含量;在添加剂含量为26.2%、原料含水率为21.1%、模孔长径比为2.99、主轴转速为188.3r/min工艺条件下,生产的玉米秸秆叶颗粒饲料成型密度为1.185g/cm3,吨产品能耗为49.3kW·h/t。     

秸秆多级连续冷辊压成型参数优化与试验

为得到秸秆多级辊压成型机压缩较低含水率玉米秸秆时的最优成型参数,探索成型参数对成型结果的影响规律,基于Design-Expert BBD（Box-Behnken Design）试验设计方法及原理,以玉米秸秆含水率、玉米秸秆破碎长度和成型机末级辊转速为试验因素,以成型块回弹率、密度和成型能耗为试验指标,采用三因素三水平响应面分析方法,分别建立了各因素与成型块回弹率、密度、成型能耗之间的数学模型,并分析了各因素显著交互作用对试验指标的影响规律。结果表明：成型机在压缩玉米秸秆时,各试验因素对成型块回弹率的贡献率从大到小依次为：末级辊转速、破碎长度、含水率;各试验因素对成型块密度的贡献率从大到小依次为：破碎长度、末级辊转速、含水率;各试验因素对成型能耗的贡献率从大到小依次为：末级辊转速、破碎长度、含水率。在末级辊转速为1.07r/min,含水率为21.5%~25.0%,破碎长度为64~108mm时,可获得成型块回弹率小于7.0%,成型块密度大于350kg/m3,成型能耗小于16.0kW·h/t;参数优化得到最优成型参数为：含水率24.26%、破碎长度73.25mm、末级辊转速1.07r/min,此时成型块回弹率为6.32%,成型块密度为375.6kg/m3,成型能耗为15.89kW·h/t。 研究结果可为秸秆多级连续冷辊压成型提供理论依据和技术支撑。     

盘刀式铡草机切割性能仿真分析与试验研究

针对盘刀式铡草机存在生产率低、功耗高的问题,对铡草机切割器的切割性能进行仿真与试验研究。以铡草机的主轴转速、动定刀间隙、秸秆含水率及动刀圆弧度作为试验因素,切割功耗为评价指标进行切割性能研究。利用ANSYS LS-DYNA仿真软件对铡草机切割玉米秸秆过程进行动态仿真试验分析,并结合物理试验验证模型的准确性。通过单因素仿真试验得出含水率、动定刀间隙和主轴转速为影响铡草机切割功耗的主要因素。在此基础上,通过Box-Behnken试验得出各因素对切割功耗影响的主次顺序为含水率>动定刀间隙>主轴转速。对回归方程寻优求解得到玉米秸秆切割过程中功耗最低的较优参数组合,即主轴转速600r/min、动定刀间隙1.5mm、含水率53.5%。研究结果可为研究铡草机的整机功耗提供数据支持,进而为实现铡草机性能改进提供依据。     

盘刀式铡草机切割性能试验研究

针对盘刀式铡草机存在的生产率低、功耗大的问题,对铡草机切割器切割性能进行试验研究。利用9Z-6A型盘刀式铡草机切割试验台,以主轴转速、动定刀间隙和秸秆含水率为试验因素,以比功耗为性能指标进行切割性能试验研究。单因素试验结果表明:比功耗随着秸秆含水率的上升而上升,当含水率到达44%左右时,比功耗最大;比功耗随着主轴转速的升高先上升后下降,主轴转速为650 r/min时比功耗最大;比功耗随着动定刀间隙的加先上升后下降,在动定刀间隙为2 mm时,比功耗最高。多因素试验结果表明:试验因素对铡草机切割过程比功耗影响的主次顺序:主轴转速>动定刀间隙>含水率;当动定刀间隙为2 mm,主轴转速为650 r/min,玉米秸秆含增水率为27%时,铡草机切割过程比功耗值最高;得到了铡草机黄贮工作范围内预测比功耗的回归方程。该研究可为切碎器性能改进和实际生产提供依据。     

青贮玉米螺旋缺口锯齿型揉丝破碎辊设计与试验

针对青贮玉米收获机玉米秸秆揉丝破碎效果差、效率低,影响青贮秸秆后期发酵与粗纤维转化的问题,并考虑到青贮玉米秸秆的韧性较大,设计了适合青贮玉米秸秆揉丝破碎的试验台。对秸秆的揉搓破碎机理和辊齿关键参数进行了分析和优化设计,得出当两辊齿锋面对钝面并配合螺旋缺口时,可达到对秸秆的挤压、揉搓和剪切效果,并建立了基于离散元法的玉米秸秆颗粒粘结模型,利用EDEM开展虚拟仿真试验,探究齿数、两辊差速比、缺口螺旋圈数和主动辊转速对秸秆丝化率的影响效果,得出了最优参数组合为：破碎辊齿数166、差速比30%、缺口螺旋圈数80、主动辊转速5000r/min,仿真试验与台架试验结果的相对误差为3.03%;台架试验结束后,采用宾州筛对其筛分,小型物料占比38.37%、标准物料占比52.75%、未完全破碎物料占比8.88%,与仿真试验结果一致。开展了对照试验,结果表明螺旋缺口锯齿型破碎辊对玉米秸秆的丝化率较常规齿型破碎辊提高8.22%,满足行业标准并实现了对玉米秸秆的高破碎和高效率。     

锤片式粉碎机粉碎玉米秸秆机理分析与参数优化

对锤片式粉碎机粉碎玉米秸秆过程进行分析,并对其粉碎性能进行试验研究。借助高速摄像技术,得出玉米秸秆主要粉碎形式为:打击粉碎、撞击粉碎、搓擦粉碎,且在粉碎过程中打击粉碎与搓擦粉碎影响较大,并得出锤片末端线速度(主轴转速)、玉米秸秆含水率对锤片式粉碎机粉碎性能影响较大。在此基础上,以影响锤片式粉碎机粉碎性能的主要因素——主轴转速、含水率、筛孔直径为试验因素,以度电产量作为评价指标进行试验研究。试验结果表明,各因素对度电产量影响由大到小顺序为筛孔直径、含水率、主轴转速。选取筛孔直径6 mm、含水率10%~50%、主轴转速2 000~3 500 r/min,以度电产量最大为目标的参数优化试验表明:当含水率10%~32%时,主轴转速宜2 000 r/min;当含水率33%~50%时,主轴转速宜2 020~2 452 r/min,且随着含水率的增大而增大。     

青贮玉米饲料籽粒破碎试验台设计与试验

为研究青贮玉米籽粒破碎机理,采用理论计算、三维建模和性能试验相结合的方法,设计喂入速度、破碎辊转速和对辊间隙等参数可调的青贮玉米饲料籽粒破碎试验台,主要工作部件包括喂入碾压机构、切碎滚筒装置和对辊式籽粒破碎装置,可对全株青贮玉米一次性完成秸秆传送、喂入压平、切碎抛送和籽粒破碎等工作流程。试验结果表明:当喂入速度为2 m/s、上破碎辊主轴转速为2 600 r/min时,秸秆切碎长度为21.79 mm,切碎长度合格率为95.9%,籽粒破碎率为96.3%,各项指标均符合国家标准和行业标准要求,可为籽粒破碎装置的设计提供理论依据和技术参考。     

对辊柱塞式成型机成型参数优化

为寻求对辊柱塞式成型机锯末制粒时的最优成型参数,探索成型参数对成型结果的影响规律,以锯末含水率、成型模具长径比和主轴转速为试验因素,以成型颗粒密度和成型机生产率为试验指标,基于Design-Expert BBD(Box-Behnken Design)试验设计方法对试验数据进行了处理和分析,建立了试验因素对试验指标的回归方程。结果表明:对辊柱塞式成型机采用锯末为原料制粒时,最优成型参数为:含水率15.5%、成型模具长径比5.3、主轴转速47.25 r/min。在此条件下,成型颗粒密度和成型机生产率分别可达到1.17 g/cm3、75 kg/h;各试验因素对成型颗粒密度的贡献率从大到小依次为:成型模具长径比、主轴转速、含水率,各试验因素对成型机生产率的贡献率从大到小依次为:含水率、成型模具长径比、主轴转速;成型颗粒密度试验值与预测值最大相对误差为0.426%,成型机生产率最大相对误差为2.733%,吻合程度较高。     

环模秸秆压块机秸秆压缩力试验研究

试验采用四因素五水平二次回归正交旋转中心组合设计法,以水稻秸秆和稻壳为原料,主轴转速、含水率、稻壳含量和秸秆长度为试验影响因子,秸秆压缩力为试验指标,利用9JYK-2000A型环模秸秆压块机进行秸秆压缩力试验研究。结果表明:当主轴转速为170r/min、含水率为20%、稻壳含量为30%、秸秆长度为15mm时,秸秆压缩力有最佳值为20.407k N;各因素对环模秸秆压块机秸秆压缩力贡献率主次顺序依次为:含水率秸秆长度稻壳含量主轴转速。试验验证可知:该组合下试验值与试验模型预测值之间相对误差平均值为1.9 4%,可以为环模秸秆压块机压缩机理研究和分析提供必要的参数依据。     

环模式秸秆压块机的设计与性能试验

介绍了环模式秸秆压块机工作原理、结构设计及其性能试验。通过对环模式秸秆压块机关键部件进行设计,在不同的磨辊间隙下进行主轴转速与生产率、成型率以及单位能耗试验研究。结果表明：主轴转速增大,生产率增大,吨料能耗减小;但转速进一步提高,生产率会变小,吨料电耗增大;磨辊间隙过大,生产率减小,间隙过小,模辊磨损加剧。当磨辊间隙为5 mm、主轴转速为165 r/min时,压块机的生产率、吨料电耗和关键部件耐磨性都最优。     

盘刀式铡草机抛送性能试验研究

针对盘刀式铡草机存在的生产率低、功耗大、易堵塞等问题,以玉米秸秆为试验材料,选取不同的主轴转速、叶片倾角和秸秆含水率作为试验因素进行抛送性能试验研究。试验结果表明:各因素对抛送过程生产率影响的主次顺序为主轴转速>叶片倾角>秸秆含水率;对抛送过程功耗影响的主次顺序为主轴转速>秸秆含水率>叶片倾角。当叶片倾角为7°、主轴转速为650r/min、秸秆含水率为22.1%时,抛送过程生产率最高;当叶片倾角为11°、铡草机主轴转速为510r/min、秸秆含水率为27.3%时,抛送过程功率消耗最低;同时,得到了可用于预测铡草机抛送过程生产率和功率消耗的线性回归模型。     

农业物料的压块试验研究

以9KS304颗粒压块机为设备,对玉米秸秆进行压块试验.通过试验分析环模与压辊的间隙、环模的转速,物料的含水率对成型物湿密度、干密度、生产率和功率的影响,找出最佳含水率、最佳间隙和最佳转速.结果表明:第一影响因素为环模与压辊的间隙,第二影响因素为环模的转速,第三影响因素为物料的含水率;同时,可以找到生产率最高、湿干密度较高、成型质量较好以及消耗功率较低条件下的3个影响因素的最佳值.     

立式环模秸秆压块机吨燃料能耗分析

分析立式环模秸秆压块机技术参数对吨燃料能耗的影响规律,可为优化立式环模秸秆压块机效能提供依据。在对压块机成型过程和机构受力分析的基础上,建立吨燃料能耗数学模型,利用Design-expert8.0.6绘制不同参数下的吨燃料能耗响应面图。分析表明:摩擦因数和辊模径比对压块机吨燃料能耗的影响较大,主轴转速影响不明显是由于压块机产量计算方式造成的;辊模径比越大,吨燃料能耗越低,但过大的辊模径比易出现"闷机",过大的摩擦因数会降低压块机核心部件使用寿命;当主轴转速、辊模径比、摩擦因数分别为165r/min、0.4 0、0.4时,吨燃料能耗达到较优为3 0.7 2 k W·h/t。     

秸秆多级连续冷辊压成型试验研究

为了研究秸秆多级连续冷辊压成型方法的可行性，设计并试制了样机，采用正交试验方法，以玉米秸秆含水率、秸秆破碎方式、破碎长度、喂料方式为试验因素，以成型块回弹率、密度、坚实度为试验指标，进行了四因素三水平正交试验研究，研究试验因素对试验指标的影响。试验表明，交叉铆固的喂料方式最能限制成型块的回弹；成型块密度主要受破碎方式的影响，受破碎长度的影响较小；成型块坚实度主要受破碎方式的影响，受含水率的影响较小。通过综合分析确定该成型机的较优成型参数为：秸秆含水率20%，破碎方式为揉搓破碎，破碎长度80mm，喂料方式为交叉铆固。在较优成型参数下进行试验，测试秸秆多级辊压成型机的性能指标，结果表明，该成型机生产的玉米秸秆成型块的回弹率为7.26%，成型密度为363.28kg/m3，坚实度为90.23%。本研究可为生物质常温致密成型技术及其设备的研发提供参考。     

青贮玉米收获机碟盘式籽粒破碎装置仿真优化与试验

针对青贮玉米收获机玉米籽粒破碎效果差、破碎率低、影响青贮秸秆发酵与籽粒养分转化的问题，设计了适合青贮玉米籽粒破碎的碟盘式青贮玉米籽粒破碎试验台，对关键部件刀盘进行了参数化设计，基于DEM法对籽粒破碎过程进行了运动和力学分析，首先建立基于离散元法的玉米籽粒粘结颗粒模型；利用EDEM离散元仿真软件开展正交仿真试验优化，选取刀齿数、刀刃深度、破碎间隙和刀辊转速作为仿真试验因素，籽粒破碎率为试验考察指标，确定了最优组合参数，即刀齿数48、刀刃深度5mm、破碎间隙2mm、刀辊转速59r/s，在该条件下籽粒破碎率为90.35%，仿真试验与台架试验相对误差为3.36%；台架试验结束后，采用宾州筛对其筛分，物料可分为小型、标准、大型和未完全破碎型4种，占比分别为1.3∶6∶1.8∶0.9，与仿真试验结果一致。台架试验各指标满足行业标准，实现了对玉米籽粒的高破碎和高作业效率。     

王草收获机滚筒破碎装置设计与试验

根据王草分蘖能力强、生物量大、含水率高的特点,基于王草机械化收获的农艺要求优化设计了一种4排人字形滚筒破碎装置。通过理论分析及计算确定了破碎装置主要结构及参数,通过单因素试验与二次正交旋转组合试验研究了喂入辊转速、破碎辊转速对茎秆破碎合格率、平均长度的影响,采用Design-Expert软件对试验结果进行了响应面分析、回归分析及目标优化,得到试验因素与评价指标间的回归方程,并获得最佳参数组合。结果显示：通过单因素试验确定喂入辊、破碎辊的转速范围分别为380~480r/min、750~950r/min;通过二次旋转正交试验及目标优化得到最优参数组合为：喂入辊转速416.5r/min、破碎辊转速950r/min,此时茎秆破碎合格率为98.30%、破碎茎秆平均长度为29.04mm;台架试验及整机田间收获试验表明,该装置破碎效果均匀,茎秆破碎合格率达98%,破碎茎秆的平均长度小于30mm,满足滚筒式破碎装置设计要求。     

机收棉田残膜混合物粉碎揉丝装置设计与试验

针对机收残膜混合物资源化利用困难、现有粉碎与揉丝装置处理的残膜混合物不满足白星花金龟幼虫适口性等问题,设计了一种残膜混合物粉碎揉丝装置,利用粉碎揉丝技术对残膜混合物进行加工处理以满足白星花金龟幼虫的适口性。该装置主要由粉碎装置、输送装置和揉丝装置等组成,通过对残膜混合物粉碎、揉丝装置作业过程进行运动学与动力学分析确定了各零部件的结构参数与工作参数。为了验证残膜混合物粉碎揉丝装置的作业性能,以粉碎辊转速、揉丝辊转速与揉丝辊间隙作为试验因素,残膜破碎合格率、棉秆粉碎长度合格率、棉秆揉丝率为试验指标进行三因素三水平二次回归响应面试验,建立了回归模型,分析了各因素对残膜混合物粉碎揉丝装置作业性能的影响,并进行了参数优化与试验验证。试验结果表明：影响残膜破碎合格率和棉秆粉碎长度合格率的因素大小顺序为粉碎辊转速、揉丝辊间隙、揉丝辊转速;影响棉秆揉丝率的因素大小顺序为揉丝辊间隙、揉丝辊转速、粉碎辊转速。优化后最优工作参数组合为：粉碎辊转速13.0 r/min、揉丝辊转速60.0 r/min、揉丝间隙1.6 mm。以此参数组合进行试验,得到残膜破碎合格率、棉秆粉碎长度合格率和棉秆揉丝率平均值分别为90...     

4 YZPDK-4玉米收获秸秆打捆一体机的设计和试验

针对目前我国玉米秸秆回收利用率不断增长的实际需求和穗茎兼收型玉米收获机有效供给相对不足等问题,研制了一种玉米收获秸秆打捆一体机,前割台进行玉米果穗收获,中部通过甩刀式秸秆切碎装置对秸秆进行切碎收获和打捆装置打捆,使机器同时进行玉米果穗收获与秸秆打捆收获。为此,对整机机构及关键部件进行了理论分析,确定了整机结构参数;以机具前进速度、粉碎刀辊转速、打捆装置输入转速作为试验因素对草捆密度进行三因素三水平二次回归正交试验;通过Design-Expert 8. 0. 6数据分析软件,建立各因素与指标的响应面数学模型,分析了各因素与评价指标之间的关系,并对影响因素进行了综合优化。试验结果表明:各因素对草捆密度均有显著影响,影响主次顺序为粉碎刀辊转速机具前进速度打捆装置输入转速;各试验因素最优参数组合:机具前进速度为0. 53m/s,粉碎刀辊转速为1 747r/min,打捆装置输入转速为711r/min,对应的草捆密度为180. 676kg/m~3。根据该试验参数组合,进行田间试验验证,得到评价指标与理论优化值相差0. 876kg/m~3,相对误差为0. 48%,优化预测模型可靠。该研究实现了玉米果穗收获和秸秆打捆一体化,为穗茎兼收型玉米收获机提出了新的思路,可为畜牧业饲料收集提供新的途径。     

水稻秸秆纤维制取机工作参数优化与性能试验

为实现高得率、低能耗的水稻秸秆纤维制取，降低生产成本，更好地为可降解植物纤维地膜提供原料，以D200型秸秆纤维制取机为载体，选取制取机主轴转速、加工温度和爆破口腔体间隙为试验因素，以纤维得率和制取机能耗为试验指标，建立回归模型，分析试验因素对性能指标的影响规律。结果表明：制取机主轴转速、加工温度、腔体间隙对制取机能耗、水稻秸秆纤维得率的影响极显著（P<0.01），各因素对制取机能耗影响由大到小依次为：腔体间隙、加工温度、主轴转速，对纤维得率影响由大到小依次为：腔体间隙、主轴转速、加工温度；获得最优参数组合为：主轴转速97r/min、加工温度107℃、腔体间隙5.7mm。在该条件下进行验证试验，得制取机能耗均值为39.67kW/h，纤维得率均值为87.58%，与理论优化值相对误差不大于1.6%，满足高得率、低能耗水稻秸秆纤维制取要求。本研究可为水稻秸秆纤维清洁制取工艺提供参考依据。