秸稈壓塊飼料機成型區(qū)的研究與分析

【摘要】： 本文以玉米秸稈壓塊飼料為研究著眼點，對玉米秸稈的結(jié)構(gòu)特性，壓縮特性、流動規(guī)律進行了研究和分析，對成型秸稈的特性進行了測定，并對秸稈在機械壓扎成型區(qū)秸稈的運動情況進行了動態(tài)模擬。 首先通過對我國秸稈的利用現(xiàn)狀，以及畜牧業(yè)存在的問題出發(fā)論述了秸稈壓塊的意義，本文認(rèn)為我國各類農(nóng)作物秸稈資源十分豐富，但是秸稈利用存在著很大的弊端，焚燒的現(xiàn)象屢禁不止，而秸稈可以作為牛、羊等反芻動物的重要飼料資源。將豐富的作物秸稈變廢為寶，轉(zhuǎn)換為塊狀飼料，是保護生態(tài)環(huán)境，促進農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要課題。塊狀飼料能提高牛、羊的采食率，消化率，對我國現(xiàn)在糧食緊缺，減少飼料用糧有著重要的意義。用機械加壓的方法將秸稈壓縮成具有一定形狀、密度較大的顆粒飼料，已越來越受到人們的重視。 本文對玉米秸稈的結(jié)構(gòu)特性與成分進行了分析，主要論述了秸稈的壓縮特性和對秸稈的物理機械性能測試，以及對秸稈的前期處理。 論文并描述了機械壓扎充型區(qū)和成型區(qū)秸稈的運動狀況，并且描述了秸稈的變化規(guī)律。在進入機體的物料之間，物料與殼體之間，物料與推運器之間都發(fā)生摩擦，使機腔內(nèi)溫度迅速上升，當(dāng)達到一定值后，粉碎秸稈中的木質(zhì)素開始軟化，粘結(jié)力開始增加，在一定程度上充當(dāng)了成型時的粘結(jié)劑。再經(jīng)過一定的壓力、溫度作用使物料經(jīng)過成型孔后形成顆粒飼料。 通過單因素試驗考察了秸稈不同含水率、不同粒度、及壓縮速度對最大成型壓力和密度的影響。隨環(huán)模轉(zhuǎn)速升高、成型孔長度的增加、原料粒度的增加成型秸稈壓塊密度增加；隨含水率的增加壓塊密度增加，最大成型壓力先降低后升高。 最后是計算機仿真部分，利用UG／Motion模塊建立成型區(qū)機構(gòu)的運動仿真模型，通過對這個運動仿真模型進行運動學(xué)或動力學(xué)運動分析，動態(tài)地觀察成型區(qū)機構(gòu)的運動狀況，驗證該運動機構(gòu)設(shè)計的合理性，并且壓輪和壓模的轉(zhuǎn)速、和力的變化情況及物料的運動和受力可以以圖表的形式輸出，同時可以方便地修改仿真模型的參數(shù)，實現(xiàn)驅(qū)動實體模型的更新，達到優(yōu)化設(shè)計的目的。 得出結(jié)論： (1)粉碎后的秸稈在不添加任何粘結(jié)劑的情況下可經(jīng)螺旋擠壓成型為顆粒飼料，有利于秸稈資源的重復(fù)利用，實現(xiàn)秸稈的飼料化，為壓塊機械的發(fā)展奠定一定的基礎(chǔ)。 (2)通過對秸稈在環(huán)模中的運動分析得出物料在壓縮過程中經(jīng)歷三個階段：物料的松散階段；密度快速增長階段；滑移階段。 (3)通過對成形顆粒飼料進行特性測定，得出隨環(huán)模轉(zhuǎn)速升高、成型孔長度的增加、原料粒度的增加成型秸稈壓塊密度增加；隨含水率的增加壓塊密度增加，最大成型壓力先降低后升高。 (4)通過對成型區(qū)中壓輪及模塊的受力分析來說明設(shè)備在工作過程中的易損部件部位，并分析了目前環(huán)模材料的應(yīng)用情況，為設(shè)計壓模提供了理論依據(jù)。 (5)仿真系統(tǒng)針對性強，對秸稈壓塊機成型區(qū)機構(gòu)的運動狀態(tài)進行了動態(tài)模擬，具有很強的實用性，為秸稈飼料壓塊機的生產(chǎn)設(shè)計提供理論依據(jù)。 【關(guān)鍵詞】：秸稈 壓塊飼料 粒度 成型機理 仿真
【學(xué)位授予單位】：河北農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號】：S817.1
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 1 引言11-17
• 1.1 研究的目的和意義11-12
• 1.2 國內(nèi)外研究進展12-16
• 1.2.1 秸稈壓縮理論的發(fā)展12-15
• 1.2.2 國內(nèi)外壓縮設(shè)備概況15-16
• 1.3 課題的研究內(nèi)容和研究方法16-17
• 1.3.1 課題的研究內(nèi)容16
• 1.3.2 課題的研究方法16-17
• 2 玉米秸稈的加工特性及加工前的準(zhǔn)備17-22
• 2.1 秸稈基本物理機械特性測定17-20
• 2.1.1 秸稈的成型機理分析17
• 2.1.2 含水率的測定17-18
• 2.1.3 摩擦特性的測定18-19
• 2.1.4 滑動摩擦角的測定19
• 2.1.5 容積密度的測定19-20
• 2.2 秸稈原料機械處理要求20-22
• 2.2.1 原料切碎前的清理20
• 2.2.2 原料的切碎20
• 2.2.3 原料的暫存回性20
• 2.2.4 原料混合調(diào)質(zhì)的基本要求20-21
• 2.2.5 秸稈原料的定量供給21
• 2.2.6 營養(yǎng)和非營養(yǎng)物的添加21
• 2.2.7 原料的混合攪拌21
• 2.2.8 原料的調(diào)質(zhì)21-22
• 3 物料運動規(guī)律分析22-28
• 3.1 物料在充型區(qū)的運動分析22-26
• 3.1.1 秸稈擠壓成型的工作原理22
• 3.1.2 秸稈螺旋擠壓成型機理分析22
• 3.1.3 螺旋推運器運動學(xué)分析22-24
• 3.1.4 螺旋推運器擠壓壓力分析24-25
• 3.1.5 充型區(qū)參數(shù)25-26
• 3.2 物料在成型區(qū)的運動分析26-28
• 3.2.1 壓縮過程分析27
• 3.2.2 壓縮變形產(chǎn)生原因分析27-28
• 4 成型區(qū)的性能研究28-40
• 4.1 環(huán)模秸稈壓塊機的工作原理28-29
• 4.2 秸稈壓塊的成形機理分析29-30
• 4.3 成型區(qū)受力分析30-33
• 4.3.1 壓輪的受力分析30-31
• 4.3.2 壓模的受力分析31-32
• 4.3.3 物料的受力分析32-33
• 4.4 成型區(qū)的溫度33-34
• 4.5 概念與參數(shù)34-35
• 4.5.1 壓縮比和粗糙度34
• 4.5.2 環(huán)模線速度34
• 4.5.3 環(huán)模安裝方式34
• 4.5.4 模棍直徑比與壓模轉(zhuǎn)速34-35
• 4.5.5 模棍間隙35
• 4.5.6 壓縮密度35
• 4.6 環(huán)模的結(jié)構(gòu)與材料35-38
• 4.6.1 環(huán)模結(jié)構(gòu)35-36
• 4.6.2 環(huán)模材料和強化處理36-37
• 4.6.3 失效形式及失效分析37-38
• 4.7 環(huán)模的使用和保養(yǎng)38-40
• 5 影響環(huán)模式粗飼料壓塊機成形的因素及試驗分析40-48
• 5.1 試驗方案40
• 5.2 測試系統(tǒng)40-41
• 5.3 試驗結(jié)果及分析41-48
• 5.3.1 物料密度及壓縮比41-42
• 5.3.2 環(huán)模的轉(zhuǎn)速與壓力的形成42-43
• 5.3.3 環(huán)模的直徑與壓輥直徑對最大壓力的影響43-44
• 5.3.4 原料粒度的影響44-45
• 5.3.5 原料含水率對成型的影響45-47
• 5.3.6 溫度對成型的影響47-48
• 6 壓塊機成型區(qū)動態(tài)模擬48-59
• 6.1 動態(tài)技術(shù)簡介48
• 6.2 Ug簡介48-50
• 6.2.1 Modeling造型模塊49
• 6.2.2 Assembly裝配模塊49-50
• 6.3 機械系統(tǒng)運動仿真的一般過程50-51
• 6.3.1 總體設(shè)計50
• 6.3.2 建立三維模型50-51
• 6.3.3 建立運動方案、設(shè)置運動環(huán)境51
• 6.3.4 運動、動力分析51
• 6.4 秸稈壓塊機成型區(qū)三維運動仿真51-59
• 6.4.1 零件的建模51-53
• 6.4.2 成型區(qū)的裝配53-55
• 6.4.3 成型區(qū)運動分析55-59
• 7 結(jié)論59-60
• 參考文獻60-65
• 在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文65-66
• 作者簡歷66-67
• 致謝67-68
• 附錄68-72

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