秸稈平模致密機的設(shè)計與秸稈致密工藝

劉征明，梅林森，黃榕琳，吝祥根

(四川省農(nóng)業(yè)機械研究設(shè)計院，四川 成都 610066)

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秸稈平模致密機的設(shè)計與秸稈致密工藝

劉征明，梅林森，黃榕琳，吝祥根

(四川省農(nóng)業(yè)機械研究設(shè)計院，四川 成都 610066)

摘要：農(nóng)作物秸稈作為可再生能源，目前在四川利用率極低。對此，研制了價廉高校的秸稈平模致密機，并進行致密試驗得出秸稈含水率在18%～25%時較有利于致密成型，不同種類的秸稈稍有差異。

關(guān)鍵詞：秸稈；平模致密機；工藝

農(nóng)作物秸稈是可再生能源，但因其單位容積質(zhì)量小，堆放較占場地,儲藏不易，直接燃燒迎風面大，燃燒不充分，會造成嚴重的大氣污染[1]。秸稈致密后可提高單位容積質(zhì)量4～5倍(減少容積15～20倍)，改善燃燒性能，提高熱力強度[2]，可代替煤炭等化石能源作為生產(chǎn)、生活中的燃料；同時可避免焚燒秸稈造成大氣污染。秸稈致密的主要方式有柱塞沖壓、螺旋擠壓、環(huán)模擠壓和平模擠壓4種。平模擠壓靠秸稈自重進料，無堵塞堆積，喂料輥的碾壓揉搓使秸稈柔軟細化有利于致密成型，該種方式還具有結(jié)構(gòu)簡單，單位功率產(chǎn)量高，模具壽命長，工作穩(wěn)定可靠，噪音小等優(yōu)點[3]。

1整機結(jié)構(gòu)設(shè)計

秸稈平模致密機由臥式電機、變速動力箱、主軸箱、致密室、平模、喂料輥組、電控制箱構(gòu)成，如圖1所示。電機選用同步轉(zhuǎn)速為760rpm的三相鼠龍式異步電機，功率大小根據(jù)產(chǎn)量確定，每1KW功率可生產(chǎn)60kg/h，電機采用變頻器進行軟啟動和調(diào)速，以便生產(chǎn)中根據(jù)不同的秸稈原料調(diào)節(jié)主軸轉(zhuǎn)速，提高致密效率。動力變速箱速比6～7∶1。

2喂料輥的設(shè)計

喂料輥須成對對稱布置，喂料輥的外徑由致密?？椎拇笮〖敖斩捘Σ撂匦詻Q定，必須保證喂料輥能將秸稈帶入?？變?nèi)，即要求模孔進入喂料輥最低點a(見圖2)時，該孔最遠點b上方的秸稈必須在摩擦力的作用下進入?？?，而不是推到孔外。喂料輥上與b 點垂直對應c點處秸稈受到的力如圖3所示，來自喂料輥的壓力P和摩擦力F及秸稈自重,水平方向的分力分別是Px和Fx,成功將秸稈喂入?？讛D壓致密的前提是Fx大于Px，F(xiàn)=μP, Px=Psinβ, Fx=Fcosβ=μPcosβ，即tanβ<,秸稈對鋼的滑動摩擦系數(shù)μ為0.3～0.7，取值0.3，查三角函數(shù)表，β<16.7°,R=,R>3.5125d。喂料輥的厚度B，?？诪閱闻艜rB=1.1d,?？诪閚(n≥2)排時B=1.1d+(n-1)×(d+s),s為相鄰兩排模孔口之間的距離。

圖1　秸稈平模致密機

圖2　喂料輥工作示意圖

圖3　物料受力示意圖

3平模設(shè)計

平模是秸稈致密的關(guān)鍵部件之一，它關(guān)系到秸稈致密的效果和效率。為保證喂料輥對秸稈的碾壓揉搓效果，其外徑為喂料輥直徑的2倍，在保證有足夠剛度的前提下厚度為模孔直徑的2～2.5倍。?？状笮「鶕?jù)產(chǎn)品需要而定,但孔徑不能太大或太小，?？走^大則秸稈在孔內(nèi)不能堆積，?？走^小則秸稈不易壓入孔內(nèi)，致密效率降低，一般秸稈致密?？字睆綖?5～40mm，?？卓诘菇菫?5°，其大小為相臨孔間隙的一半。模孔應布置在喂料輥碾壓區(qū)域環(huán)形帶內(nèi)靠外側(cè)，?？组g隙在保證強度的條件下越小越好，以減少喂料阻力，提高致密效率。

4秸稈致密工藝

秸稈平模致密機對原料含水率和切碎長度有較嚴格的要求。秸稈含水率影響致密的成敗，秸稈含水率高時，?？妆谂c秸稈之間模擦力小，秸稈在?？變?nèi)不能堆積；秸稈含水率太低時，秸稈內(nèi)部摩擦力小，不能擠聚成團，成型后易裂開。經(jīng)試驗研究，秸稈含水率在18%～25%時較有利于致密，不同種類的秸稈稍有差異。新鮮秸稈可晾曬或烘干到要求的含水率后切碎，也可先切碎后晾曬。秸稈平模致密機對原料粉碎度要求低，秸稈切碎長度低于50mm即可，無須將秸稈打成粉末，這樣既提高了效率又節(jié)約了成本。致密后的秸稈壓塊含水率降至15%以下后即可打包存放，或采取防潮措施后堆放，切忌受潮。

5結(jié)論

秸稈平模致密機結(jié)構(gòu)簡單新穎，設(shè)計合理，工作平穩(wěn)，在整個試驗過程中，平模成型機滿載或空載時的最高噪聲均低于90dB。同時，該機投入成本低，效率高，具有顯著的經(jīng)濟效益，對開發(fā)和利用以秸稈為主的生物質(zhì)能源提供了有效途徑。此外，該機的推廣使用既有利于增加農(nóng)民收入，又可減輕作物秸稈直接燃燒造成的環(huán)境污染，具有顯著的經(jīng)濟效益和環(huán)保效益。

參考文獻：

[1]谷志新,鄭文超,趙林.秸稈燃料平模成型機平模?？追抡嫜芯縖J].生物質(zhì)化學工程,2013,47(3):44-47.

[2] 錢海燕,季建華,支建沖.9JYK-500型秸稈壓塊成型機結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計[J].農(nóng)業(yè)機械,2010,27:87-90.

[3] 睢利銘.平模式生物質(zhì)成型機的改進設(shè)計與試驗分析[D].河南:河南農(nóng)業(yè)大學,2012.

收稿日期：2016-02-12

基金項目：四川省科研院所科技成果轉(zhuǎn)化資金(14010201)

作者簡介：劉征明(1964-)，男，四川大邑人，高級工程師，E-mail：158661926@qq.com