秸稈壓塊機是一種平模型秸稈壓塊成型機，加工原料為農(nóng)作物稻秸稈或麥秸稈，產(chǎn)品為直徑30mm、長度30～80mm的壓塊燃料。其主要技術參數(shù)為生產(chǎn)能力和功率消耗。
生產(chǎn)能力是以設備功率消耗為前提的，只有在設備功率消耗一定的前提下，提高生產(chǎn)能力才有意義。
生產(chǎn)能力指標的確定，應該考慮兩個基本點：
一是必須為用戶創(chuàng)造利潤。如果考慮生產(chǎn)成本由原料、電費、人員工資、設備折舊、維修費等組成，經(jīng)過測算，生產(chǎn)能力應該大于200kg/h。
二是必須在技術上可行。設備生產(chǎn)企業(yè)對設備的研制指標，應該高于現(xiàn)狀，但不能是一個短期內(nèi)達不到的指標。
根據(jù)調(diào)研和技術分析，9JYK-500秸稈壓塊成型機的生產(chǎn)能力確定為500kg/h，對應的功率消耗確定為30kW。由于9JYK-500秸稈成型機不使用電加熱，而輸送帶的電機功率相對較小，故功率消耗主要為主電機的消耗。
2、雙排孔平模的結構設計分析
2.1平模型秸稈成型機的結構及工作原理
平模型秸稈壓塊成型機主要由電動機、變速箱、主軸、壓輪、平模、成型套和上料輸送機等組成。壓輪安裝在同一個水平設置的擠壓輪軸的兩端，由主軸帶動旋轉(zhuǎn)。平模上均勻鑲嵌有若干個成型套。
2.2提高生產(chǎn)能力的途徑分析
在設計秸稈壓塊機之前，我們進行了市場調(diào)研。目前我國相同類型、相同功率的秸稈成型機的生產(chǎn)能力在300kg/h左右，要達到500kg/h的設計能力，只有改變兩個參數(shù)，一是增加成型套數(shù)量，二是提高出料流量。
2.2.1增加成型套數(shù)量的分析
根據(jù)平模型秸稈壓塊成型機的工作原理，平模上設計的用于安裝成型套的孔，必須分布在平模的同心圓上。如果采用單排孔結構，將成型套數(shù)量增加到170% (500/300)，必然使平模直徑也相應增加170%左右，但此方案會由于平模直徑的增大降低出料流量（在電機功率不變的情況下），其效果不大。另外一個方案是在平模直徑增大不多的情況下(5%)，設計雙排孔結構的平模，此方案由于孔口徑向跨度的增加，需要增加壓輪寬度，但增加的寬度有限，可以通過研究和攻關，在電機功率不變的情況下，提高成型效率，達到設計指標。
通過以上分析，增加成型套數(shù)量提高生產(chǎn)能力，有其可行性。
2.2.2提高出料流量的分析
為了驗證該方案的可行性，我們在電機功率不變的前提下，采取了改變壓輪設計參數(shù)、修改成型套長徑比、加大成型套直徑等技術措施，通過樣機進行試驗，其結果和設計目標相距較大。因此，放棄了該方案．
綜上所述，采用雙排孔結構的平模，是一個較好的技術措施，但需要對壓輪的工作特性進行分析，
以此指導平模的設計。
3、壓輪特性分析
將平模直徑增加5%，設計雙捧孔結構的平模，但不能簡單增加壓輪的寬度。為此，必須進行壓輪特性分析，只有壓輪的技術方案也是可行的，才能確定雙捧孔結構平模的方案。
壓輪在工作中并非整體在做純滾動，從其軸向上看，壓輪的里側(cè)與外側(cè)都會發(fā)生滑動。
3.1壓輪的運動分析
平模型壓塊成型機在工作時，壓輪上必定存在一條純滾動的圓周線H，在純滾動線H內(nèi)側(cè)，壓輪因轉(zhuǎn)速較快，相對于物科產(chǎn)生超前性滑動：在純滾動線外側(cè)，壓輪發(fā)生滯后性滑動．如圖2所示。
3.2壓輪的受力分析
在壓輪與物科接觸的任意點A．其受力如圖2所示，因擠壓物料而收到物料施加給壓輪的反作用力N．但總是沿半徑指向圓心方向，壓輪與物料之間還可能存在摩擦力F．F必定沿切線方向，指向斜上方。
當機器進入穩(wěn)態(tài)時，壓輪處于平衡狀態(tài)，建立如圖2所示的柱坐標系，以壓輪軸心為Z軸，壓輪最外截面圓心為Z軸0點，以豎直方向半徑為角坐標0點，因平模壓輪的自轉(zhuǎn)是從動的，不存在驅(qū)動力矩，故其自身力矩之和為零，可以得到其力矩平衡方程：
顯然．(2)式右側(cè)表示純滾動區(qū)外側(cè)的合力矩，左側(cè)表示純滾動區(qū)內(nèi)側(cè)合力矩，兩個合力矩等大反向．在純滾動區(qū)外側(cè)，壓輪因轉(zhuǎn)速較快，相對于物科產(chǎn)生滑動，因此力F沿切線指向上，合力矩方向為逆時針，則由力矩平衡關系可推得，(2)式左邊描述的純滾動區(qū)內(nèi)側(cè)所受合力矩必定為順時針方向，因此該區(qū)內(nèi)的大部受力點所受摩擦力F應沿切線指向下方（如圖3所示）。
明確了壓輪的受力情況，就可以分析物料受力，物料受力情況如圖3所示，在壓輪擠壓物料的任意一點B，物科受壓輪對其施加的力N。在與平模接觸的平面，物料受到水平方向上的摩擦力S和鉛直方向上的支撐力。
以上從理論上對壓輪的運動和受力分析可知，壓輪內(nèi)外側(cè)均存在滑動，加快了壓輪的磨損，增強了壓塊成型機的擠壓性能，外側(cè)優(yōu)于內(nèi)側(cè)．
這結論，為設計雙排孔平模提供了理論基礎．
4、雙排孔平模的壓輪設計
從上述的壓輪運動情況和物料受力情況分析如下：
(1)與純滾動區(qū)相比，其外側(cè)和內(nèi)側(cè)在豎直方向和水平方向?qū)ψ饔昧M行了重新分配，在純滾動區(qū)內(nèi)側(cè)，物料在水平方向上受力增加，因此水平方向的擠壓作用增強。在純滾動區(qū)外側(cè)，物料在豎直方向I：受力增加，豎直方向的擠壓作用增強．
(2)由運動分析知，在純滾動區(qū)外側(cè)，壓輪產(chǎn)生超前性滑動，因此對平模徑向上單位長度的物料面言，在壓輪上的擠壓行程增加，這相當于在豎直方向增長了物料的預壓縮行程。在純滾動區(qū)內(nèi)側(cè)，壓輪產(chǎn)生滯后性滑動，對于平模徑向上單位長度的物料，在平模上的擠壓行程增加，相當于在水平方向上增長了預壓縮行程。
(3)兩種滑動作用導致了摩擦力的產(chǎn)生，摩擦力F使壓輪和物料之問產(chǎn)生了兩種剪切作用．純滾動區(qū)外側(cè)的超前性滑動使壓輪在豎直方向?qū)ξ锪袭a(chǎn)生了較強的剪切作用，純滾動區(qū)內(nèi)側(cè)的滯后性滑動使壓輪在水平方向?qū)ξ锟飘a(chǎn)生了較強的剪切作用．
(4)滑移滾動和滑轉(zhuǎn)滾動的存在會導致壓輪平模等零件的磨損程度增加。
因此，應盡量減少壓輪的寬度。在這一理論的指導下，將與雙排孔對應的寬壓輪分成兩個壓輪，這樣可以是每一壓輪最大限度地工作在純滾動區(qū)狀態(tài)下．如圖4所示．
5、試驗驗證
產(chǎn)品試制后，在進行生產(chǎn)試驗時，情況如下：
(1)外圈成型孔出料快，里圈成型孔出料慢。這是由于外翻擠壓力大．
(2)內(nèi)圈的成型孔中擠出的物抖不易自動斷裂．這是由于兩種剪切作用的存在，外側(cè)的物料受較大剪切力，物科粒子被充分地揉搓，成型密實，出料越緩慢．
6、結論
秸稈壓塊機采用了雙壓輪結構，對農(nóng)作物稻秸稈或麥秸稈進行擠壓成型，達到了設計指標要求，已投放市場，結論如下：
(1)采用雙排孔的平模結構，在電機功率不變的情況下，能有效提高秸稈擠壓成型效率．
(2)采用雙排孔的平摸結構，應該使用兩對壓輪的設計方案。
(3)通過攻關，秸稈壓塊成型生產(chǎn)中的關鍵技術得到突破，與國外同類設備相比，具有價格低、效率低的優(yōu)勢。
富通新能源生產(chǎn)銷售秸稈壓塊機、木屑顆粒機等生物質(zhì)顆粒燃料成型機械設備。
