玉米秸稈莖葉分離特性研究及其分離機(jī)研制

【摘要】：玉米秸稈占我國(guó)農(nóng)作物秸稈的27.39%,占我國(guó)農(nóng)作物秸稈可收集資源的46%,但綜合利用率較低,尚處在低效利用階段,大多數(shù)玉米秸稈只是被簡(jiǎn)單地處理和利用。玉米秸稈的葉和髓含有豐富的營(yíng)養(yǎng)成分,適于肥料化或飼料化利用,而玉米秸稈皮含有豐富的纖維素、半纖維素和木質(zhì)素,適于能源化或秸稈代木化利用。只有將玉米秸稈葉、皮和髓進(jìn)行分離,才能達(dá)到高效利用的目的。玉米秸稈的莖葉分離是其綜合高效利用的關(guān)鍵技術(shù)之一 選取鄭單958、陜單136和沈單16三個(gè)品種的鮮玉米秸稈為研究對(duì)象,研究了品種、葉位、含水率對(duì)玉米秸稈莖葉結(jié)合強(qiáng)度的影響；研究了玉米秸稈在不同壓扁厚度下其莖葉結(jié)合強(qiáng)度的變化規(guī)律和壓扁對(duì)玉米秸稈節(jié)位處結(jié)構(gòu)的破壞。在此基礎(chǔ)上提出一種玉米秸稈莖葉分離方法——“壓扁碾搓法”。根據(jù)“壓扁碾搓法”的原理,設(shè)計(jì)并研制出一種玉米秸稈莖葉分離試驗(yàn)機(jī)。通過(guò)玉米秸稈莖葉分離試驗(yàn),對(duì)莖葉分離機(jī)進(jìn)行了參數(shù)優(yōu)化和分離效果評(píng)價(jià)。研究得到以下結(jié)論： (1)秸稈品種間莖葉結(jié)合強(qiáng)度差異不大。三個(gè)品種的秸稈最大莖葉結(jié)合強(qiáng)度出現(xiàn)的節(jié)位有所不同,但都集中在雌穗穗位上下。三個(gè)品種的最大莖葉結(jié)合強(qiáng)度差異較小,在10.1 N/mm到10.3 N/mm之間。節(jié)位對(duì)莖葉結(jié)合強(qiáng)度的影響較為明顯。各品種莖葉結(jié)合強(qiáng)度總體上由下到上依次增大,到雌穗穗位或其上一節(jié)達(dá)到最大值,此后下降。 (2)隨著含水率的降低,秸稈最大莖葉結(jié)合強(qiáng)度明顯減小。未干燥時(shí)沈單16的含水率為82.56%,其最大莖葉結(jié)合強(qiáng)度為10.15N/mm。經(jīng)80℃干燥12h后,含水率降至55.26%,其最大莖葉結(jié)合強(qiáng)度降至2.67N/mm。最大莖葉結(jié)合強(qiáng)度降至未干燥試樣的26.3%。比較莖稈含水率和葉鞘含水率分別對(duì)莖葉結(jié)合強(qiáng)度的影響發(fā)現(xiàn),葉鞘含水率與莖葉結(jié)合強(qiáng)度隨節(jié)位的變化趨勢(shì)具有一致性。 (3)壓扁可明顯減小玉米秸稈莖葉結(jié)合強(qiáng)度。壓扁程度越大,莖葉結(jié)合強(qiáng)度越小。不壓扁時(shí)的莖葉結(jié)合強(qiáng)度最大。當(dāng)含水率為17%左右,將秸稈分別壓扁至4 mm、6 mm、8mm和10mm,其平均莖葉結(jié)合強(qiáng)度分別減小到未壓扁時(shí)的9.2%、24.9%、35.9%和90.8%?？紤]到壓扁程度越大能耗越大,沈單16玉米秸稈的合理壓扁厚度取為8mm。 (4)樣品經(jīng)壓扁后,所有樣品的葉鞘與莖稈連接處,葉鞘均出現(xiàn)不同程度的橫向斷裂,且壓扁程度越大,葉鞘橫向斷裂越嚴(yán)重。這證明壓扁可顯著降低莖葉結(jié)合強(qiáng)度。 (5)設(shè)計(jì)研制的玉米秸稈莖葉分離試驗(yàn)機(jī)的試驗(yàn)參數(shù)調(diào)整靈活,能滿足莖葉分離試驗(yàn)。選用含水率為21.68%的中科11號(hào)玉米秸稈進(jìn)行莖葉分離正交試驗(yàn),結(jié)果表明,秸稈莖葉分離影響因素的主次順序依次是壓輥間隙、剝輥速比和壓輥轉(zhuǎn)速。玉米秸稈莖葉分離的優(yōu)選方案為：壓輥轉(zhuǎn)速200r/min,壓輥間隙8mm,剝輥速比1.6,在此條件下,試驗(yàn)機(jī)剝?nèi)~率達(dá)到92.9%。 (6)用“壓扁碾搓法”對(duì)玉米秸稈進(jìn)行莖葉分離具有理想的分離效果；研制的玉米秸稈莖葉分離試驗(yàn)機(jī)具有良好的試驗(yàn)性能。該研究為玉米秸稈莖葉分離開辟了新途徑,為玉米秸稈高效綜合利用奠定了基礎(chǔ)。 【關(guān)鍵詞】：玉米秸稈 力學(xué)特性 莖葉分離 去葉機(jī) 壓扁碾搓法
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號(hào)】：S513
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 前言12-23
• 1.1 選題的目的和意義12-20
• 1.1.1 引言12-13
• 1.1.2 我國(guó)秸稈綜合利用現(xiàn)狀13-18
• 1.1.3 亟待解決的問(wèn)題18-19
• 1.1.4 國(guó)內(nèi)外秸稈莖葉分離的研究現(xiàn)狀19-20
• 1.2 研究的理論依據(jù)20-21
• 1.3 研究的內(nèi)容與技術(shù)路線21-23
• 1.3.1 研究?jī)?nèi)容21
• 1.3.2 技術(shù)路線21-23
• 第二章 玉米秸稈的莖葉分離特性研究23-38
• 2.1 材料和方法23-26
• 2.1.1 試驗(yàn)內(nèi)容23
• 2.1.2 試驗(yàn)材料23
• 2.1.3 試驗(yàn)裝置23-24
• 2.1.4 試驗(yàn)方法24
• 2.1.5 莖葉分離特性評(píng)價(jià)指標(biāo)24
• 2.1.6 試驗(yàn)方案24-26
• 2.2 試驗(yàn)結(jié)果及分析26-37
• 2.2.1 秸稈品種和葉位對(duì)莖葉結(jié)合強(qiáng)度的影響26-28
• 2.2.2 含水率對(duì)莖葉結(jié)合強(qiáng)度的影響28-29
• 2.2.3 壓扁對(duì)莖葉結(jié)合強(qiáng)度的影響29-30
• 2.2.4 壓扁對(duì)莖葉結(jié)合處結(jié)構(gòu)破壞30-37
• 2.3 本章小結(jié)37-38
• 第三章 莖葉分離機(jī)整機(jī)設(shè)計(jì)38-46
• 3.1 莖葉分離機(jī)設(shè)計(jì)方案38-41
• 3.1.1 設(shè)計(jì)方案的提出38-40
• 3.1.2 設(shè)計(jì)方案論證40-41
• 3.2 整機(jī)設(shè)計(jì)41-44
• 3.2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)41-43
• 3.2.2 主要參數(shù)設(shè)計(jì)43-44
• 3.2.3 傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)44
• 3.3 莖葉分離機(jī)工作原理44-45
• 3.4 本章小結(jié)45-46
• 第四章 莖葉分離機(jī)關(guān)鍵零部件設(shè)計(jì)46-55
• 4.1 壓輥的設(shè)計(jì)46-50
• 4.1.1 壓輥工作的條件46-47
• 4.1.2 壓輥直徑的確定47-48
• 4.1.3 壓輥的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)48-49
• 4.1.4 壓輥間隙調(diào)整機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)49-50
• 4.2 剝輥設(shè)計(jì)50
• 4.3 刷輥設(shè)計(jì)50-51
• 4.4 關(guān)鍵參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算51-52
• 4.4.1 壓輥轉(zhuǎn)速51-52
• 4.4.2 壓輥間隙52
• 4.4.3 剝輥轉(zhuǎn)速52
• 4.4.4 刷輥轉(zhuǎn)速52
• 4.5 電機(jī)滑軌設(shè)計(jì)52-53
• 4.6 試驗(yàn)機(jī)研制53-54
• 4.7 本章小結(jié)54-55
• 第五章 玉米秸稈莖葉分離試驗(yàn)55-63
• 5.1 試驗(yàn)材料和設(shè)備55
• 5.1.1 試驗(yàn)材料55
• 5.1.2 試驗(yàn)設(shè)備55
• 5.2 試驗(yàn)方法55-57
• 5.2.1 莖葉分離效果評(píng)價(jià)指標(biāo)55-56
• 5.2.2 試驗(yàn)參數(shù)的選擇56
• 5.2.3 分離機(jī)試驗(yàn)參數(shù)的調(diào)整方法56-57
• 5.2.4 試驗(yàn)參數(shù)的測(cè)量方法57
• 5.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)57-58
• 5.3.1 因素水平設(shè)計(jì)57-58
• 5.3.2 試驗(yàn)方案編制58
• 5.4 試驗(yàn)結(jié)果及分析58-61
• 5.4.1 試驗(yàn)結(jié)果58-59
• 5.4.2 結(jié)果分析59-61
• 5.5 驗(yàn)證試驗(yàn)61-62
• 5.6 本章小結(jié)62-63
• 第六章 結(jié)論及展望63-65
• 6.1 結(jié)論63-64
• 6.2 展望64-65
• 參考文獻(xiàn)65-68
• 致謝68-69
• 作者簡(jiǎn)介69

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