隨著我國畜牧業(yè)的發(fā)展，“人畜爭糧”的矛盾日益突出，開發(fā)新的飼料資源，促進(jìn)我國畜牧業(yè)向節(jié)糧型方向轉(zhuǎn)變已經(jīng)迫在眉睫。作為一個農(nóng)業(yè)大國，我國的農(nóng)作物秸稈資源極為豐富，年產(chǎn)6億多t，但一直都得不到有效利用，造成了嚴(yán)重的浪費(fèi)。而秸稈中大約有65%～80%的干物質(zhì)能夠被動物吸收利用，如秸稈中的可溶性糖類和蛋白質(zhì)等，動物對秸稈的消化率一般在40%～50%之間，因作物秸稈的種類不同而有所差異。因此，秸稈飼料有著很好的開發(fā)利用前景，若能夠形成商品化生產(chǎn)，跨區(qū)域利用的良好局面，將對緩解我國飼料壓力，促進(jìn)我國畜牧業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整產(chǎn)生深遠(yuǎn)的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。
農(nóng)作物秸稈生產(chǎn)的季節(jié)性和區(qū)域性決定了首先要解決其貯藏和運(yùn)輸問題，而秸稈在自然狀態(tài)下松散、容積密度小，貯運(yùn)輸成本太高，這大大妨礙了秸稈飼料的商品化生產(chǎn)。因此，第一步就是要對其進(jìn)行壓縮。秸稈壓縮理論的研究越來越得到重視，如應(yīng)力松弛特性的研究。各種壓縮設(shè)備也屢見報(bào)端：秸稈壓塊機(jī)，飼草打捆機(jī)等，但由于制造和生產(chǎn)成本以及加工效果等問題，致使秸稈壓縮飼料的有效推廣還不容樂觀。本文研制了一種秸稈大截面壓塊機(jī)，對揉碎的農(nóng)作物秸稈進(jìn)行大截面壓塊，效率高，成本低，便于運(yùn)輸和貯存。生產(chǎn)的大截面秸稈塊可以打散添加精飼料直接飼喂，也可以作為青貯或微貯等的前期加工。
1、基本設(shè)計(jì)思想
本壓塊機(jī)擬對揉碎后的秸稈物料進(jìn)行大截面中、高密度壓塊，密度為350～550 kg/m3，考慮到搬運(yùn)和堆放方便，草塊外形尺寸設(shè)計(jì)為200×400 mm×600 mm。在喂人方式上，采用人工多次定量喂人，這樣的設(shè)計(jì)雖然使得整機(jī)的自動化程度有所下降，但結(jié)構(gòu)簡單，加工和制造成本低。在動力傳輸上，采用液壓傳動方式，其優(yōu)點(diǎn)是：噪聲小，傳動平穩(wěn)，只要合理選擇液壓泵和液壓油缸，就能壓出符合要求的中、高密度秸稈塊。關(guān)于產(chǎn)品打包方式，考慮到秸稈物料的應(yīng)力松弛特性，擬采用尼龍袋整體包裝的方法，以有效防止散塊現(xiàn)象的發(fā)生。
2、總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
2.1 總體結(jié)構(gòu)及作業(yè)過程
液壓式大截面
秸稈壓塊機(jī)主要由油箱、液壓泵站、料箱、擠壓推板、推出板、壓蓋板和三個油缸組成，主要工作過程由三個液壓油缸順序的伸和縮共六個動作完成。其總體結(jié)構(gòu)示意圖見圖1。
首先，由人工完成秸稈物料的裝填工作，以添平料箱8為止。然后開啟液壓泵，料箱蓋在壓蓋油缸的推動下閉合，緊接著，主壓油缸推動擠壓推板將物料一次性壓縮至出料口處，這是壓塊機(jī)最關(guān)鍵的秸稈擠壓工作過程，此時(shí)壓力最大，能耗最高。所以電機(jī)功率的選取以該過程液壓泵的輸出功率為準(zhǔn)。參考飼草壓捆機(jī)的電機(jī)功率，并本著動力消耗最小化原則，選用7.5 kW的電機(jī)(額定轉(zhuǎn)速為1 450 r/min)。最后，由推出油缸推動推出板將成形秸稈塊推到出料口里，同時(shí)將上一個工作循環(huán)完成的秸稈料塊（已駐留一個工作循環(huán)時(shí)間）推出。
2.2料箱結(jié)構(gòu)尺寸
料箱的結(jié)構(gòu)尺寸主要是根據(jù)壓縮秸稈塊的規(guī)格和物料的原始密度來確定的。在合適的范圍內(nèi)，考慮人工搬運(yùn)草塊的能力，確定草塊的基本重為20 kg。根據(jù)秸稈碎料的體積質(zhì)量：80～120 kg／m3，則每次裝入的秸稈物料體積為0.25m3左右，考慮運(yùn)輸方便和外形美觀的需要，設(shè)計(jì)料箱的長度為1100 mm，寬度和高度分別為600、660 mm。
2,3工作部件設(shè)計(jì)
本機(jī)的工作運(yùn)動部件主要有料箱蓋、擠壓推板和推出板。為盡量縮短傳動鏈，分別由料倉啟閉油缸、主壓油缸和推出油缸直接推動。位置結(jié)構(gòu)如圖1中所示（推出油缸在出料口的后方）。在三個油缸的推動下分別完成料倉開啟、閉合，物料壓縮，物料推出等動作。
2.4出料口設(shè)計(jì)
本機(jī)在料箱前部設(shè)計(jì)一長方筒形的出料口（見圖1），其結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)的草塊相同，為利于草塊推出，尺寸稍稍大于草塊。在工作過程中，出料口中始終存有一草塊，這樣不但解決了飼草外流的問題，草塊包裝也變得簡單易行；尼龍袋本身有一定的彈性，只需在草塊推出之前，將其套在方形出料口上，在尼龍袋和出料口的摩擦阻力作用下，成形草塊被推出的同時(shí)，就自然地裝入袋中，最后人工封口即可。更重要的是，按照應(yīng)力松弛的結(jié)論，草塊平均需要13.3 s才能完成快速應(yīng)力松弛過程，而草塊在出料槽中的滯留時(shí)間理論上是一個工作循環(huán)的時(shí)間，將遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于13.3 s。這一設(shè)計(jì)使得草塊有充裕的松弛時(shí)間，可以有效地避免由于內(nèi)應(yīng)力過大而造成的散塊問題。
3、液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)
液壓系統(tǒng)是大截面壓塊機(jī)完成壓塊作業(yè)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，本部分設(shè)計(jì)的合理與否，將直接影響到草塊的質(zhì)量，能量的消耗和生產(chǎn)率，甚至?xí)绊懙綁簤K機(jī)工作的安全性。本機(jī)壓塊作業(yè)主要由翻蓋油缸、主壓油缸和推出油缸的伸和縮共六個動作完成，其工作循環(huán)如圖2所示。各個動作之間既不能有空閑時(shí)間浪費(fèi)，又不能產(chǎn)生不良干涉，以保證作業(yè)的效率和機(jī)器的可靠性。在充分考慮到實(shí)際工作的可行性及系統(tǒng)的造價(jià)等因素后，理論確定每個工作循環(huán)的周期為1 min。另外，液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要考慮到多塵和高溫等環(huán)境因素，以減少故障發(fā)生。因此，本液壓系統(tǒng)采用變量式柱塞泵提高電機(jī)效率；分別設(shè)有溢流閥防止系統(tǒng)超載，電磁換向閥實(shí)現(xiàn)每個油缸的雙向運(yùn)動，液控單向閥保證主壓油缸保壓。另外，油箱上設(shè)有液位計(jì)、空氣濾清器、冷卻器、回油過濾器以滿足正常的使用功能，保證油液的清潔度，降低系統(tǒng)油溫，使系統(tǒng)安全可靠的運(yùn)行。
主要工作參數(shù)
外形尺寸：1 500 mm×800 mm x1300 mm；
電機(jī)功率：7.5 kW；
設(shè)計(jì)生產(chǎn)率：1 200 kg/h；
液壓油缸最大工作壓力：1.023 MPa；
一個工作循環(huán)時(shí)間：60 8。
5、樣機(jī)性能試驗(yàn)
5.1試驗(yàn)原料
河北承德產(chǎn)優(yōu)質(zhì)玉米秸稈，經(jīng)9SC400B型揉搓機(jī)揉搓加工，晾曬至含水率低于20%。原因是若含水率高于20%，壓塊后保存時(shí)容易發(fā)霉變質(zhì)或者風(fēng)干后草塊變松把捆繩拉斷。
5.2壓塊試驗(yàn)
本試驗(yàn)共分五組進(jìn)行，所得試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表1。
分別對5個組試驗(yàn)進(jìn)行位移和壓力的數(shù)據(jù)采集。用sPss軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，得到三次多項(xiàng)式回歸方程，再利用該回歸方程進(jìn)行功耗的計(jì)算。計(jì)算結(jié)果見表2。
由表1、表2可見，隨著草塊密度的增大，壓塊功耗、壓塊時(shí)間和壓塊過程最大壓力也呈上升趨勢，并與理論設(shè)計(jì)值基本符合。這證明了測試數(shù)據(jù)的可靠性及機(jī)器運(yùn)行的可靠性。
試驗(yàn)過程中，第5組壓塊出現(xiàn)了推出油缸推料不暢的問題，影響了工作效率，這主要是由于裝料量大，而電機(jī)輸出功率不足，進(jìn)而導(dǎo)致主壓油缸壓力不足。但前4個組試驗(yàn)，壓塊密度完全達(dá)到要求；因此，只要控制裝料量，7.5 kW電機(jī)可以滿足該機(jī)中、高密度壓塊的需要。
6、結(jié)論
(1)本機(jī)電機(jī)選型合理，機(jī)器運(yùn)行可靠；壓塊產(chǎn)品符合設(shè)計(jì)規(guī)格。
(2)本機(jī)能夠滿足對揉碎秸稈物料的中、高密度壓縮的要求，其壓縮密度為350～550 kg/m3，使秸稈密度提高5～7倍，大大降低了秸稈飼料的貯運(yùn)成本。
(3)本機(jī)的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理，通過對三個液壓缸的控制，可以安全有效地完成對秸稈的中、高密度壓縮。
(4)本機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，生產(chǎn)和加工成本低，適合在廣大農(nóng)村推廣應(yīng)用。
三門峽富通新能源生產(chǎn)銷售
秸稈顆粒機(jī)、秸稈壓塊機(jī)、
木屑顆粒機(jī)等生物質(zhì)燃料顆粒成型機(jī)械設(shè)備。
