秸稈切割破碎與揉切機(jī)刀片耐用性試驗(yàn)研究

【摘要】：農(nóng)作物秸稈資源的開(kāi)發(fā)利用于國(guó)于民、乃至對(duì)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展都具有重要意義。秸稈的機(jī)械破碎加工是秸稈飼用和實(shí)現(xiàn)秸稈飼料商品化生產(chǎn)的首要環(huán)節(jié)。秸稈破碎加工直接影響著加工機(jī)具的能量消耗,也是造成機(jī)具工作刀片材料損耗的重要原因,還會(huì)對(duì)秸稈加工質(zhì)量產(chǎn)生影響。秸稈物料的力學(xué)性質(zhì)與工程材料相比存在很大差異,是設(shè)計(jì)、改進(jìn)加工機(jī)具與加工工藝的重要依據(jù)。為此,首先研制了可模擬秸稈切割破碎加工工況的秸稈力學(xué)特性研究試驗(yàn)臺(tái),為解決秸稈加工機(jī)具參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。同時(shí),從加工刀片的材料和材料處理工藝入手,對(duì)不同材料、不同結(jié)構(gòu)和不同工藝刀片的耐磨性和可靠性進(jìn)行了研究,完善了設(shè)計(jì)制造工藝。 1.利用掃描電鏡(SEM)觀察分析了玉米秸稈的組織結(jié)構(gòu)特征。采用三點(diǎn)彎曲法研究了玉米秸稈在彎曲載荷下的力學(xué)特性。在材料實(shí)驗(yàn)儀上進(jìn)行了玉米秸稈彎曲斷裂實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明,秸稈的力學(xué)性能與其組織結(jié)構(gòu)密切相關(guān),秸稈組織結(jié)構(gòu)的差異是造成秸稈力學(xué)性能變化的內(nèi)在原因。玉米秸稈彎曲斷裂過(guò)程分為線性和非線性階段;斷裂過(guò)程中,玉米秸稈所需折斷力最大達(dá)到215.44N,變形范圍超過(guò)15mm。秸稈所需折斷力的變化受到截面積、節(jié)位和存放時(shí)間的影響。 2.模擬秸稈切割破碎加工工況,研制了秸稈破碎加工試驗(yàn)臺(tái)。試驗(yàn)臺(tái)主要包括加速系統(tǒng)、力學(xué)參數(shù)采集系統(tǒng)、高速攝影及圖像運(yùn)動(dòng)分析系統(tǒng)和總體控制系統(tǒng)四部分。能夠?qū)崿F(xiàn)高速切割和切割速度連續(xù)可調(diào),自動(dòng)采集力學(xué)參數(shù)、實(shí)時(shí)記錄切割運(yùn)動(dòng)圖像等功能,便于操作,安全可靠,是研究秸稈力學(xué)特性的有效工具和手段。 3.利用高速攝像機(jī)在線拍攝了秸稈切割破碎加工運(yùn)動(dòng)過(guò)程,采用圖像運(yùn)動(dòng)分析系統(tǒng)分析了切割過(guò)程中秸稈的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。切割速度、支撐方式和定刀等因素對(duì)秸稈切割破碎加工運(yùn)動(dòng)過(guò)程均有重要的影響。 4.利用自制的秸稈破碎加工試驗(yàn)臺(tái),全面研究了各項(xiàng)因素對(duì)玉米秸稈切割破碎加工力學(xué)特性的影響規(guī)律。對(duì)于麥秸、稻秸這類細(xì)長(zhǎng)柔韌性高的秸稈,切割速度、動(dòng)定刀間隙是切割阻力和切斷率的重要影響因素,刃口的鋒利程度對(duì)切斷率和切割阻力也有重要影響。 5.選取影響秸稈破碎加工過(guò)程的四個(gè)主要因素,包括切割速度、動(dòng)定刀間隙、切割根數(shù)和含水率,安排了四因素二次回歸正交組合試驗(yàn),利用SPSS計(jì)算分析,建立了切割阻力的回歸模型和切斷率的回歸模型。采用線性加權(quán)和法對(duì)兩個(gè)回歸模型進(jìn)行了優(yōu)化。利用Matlab計(jì)算得到優(yōu)化方案,確定了比較理想的秸稈破碎加工工藝條件。 6.利用9RZ-60型秸稈揉切機(jī)對(duì)加工刀片進(jìn)行了磨損試驗(yàn);采用掃描電鏡(SEM)對(duì)刀片進(jìn)行了磨損微觀形貌分析和斷裂刀片的成分分析與失效分析。結(jié)果表明,刀片的裝機(jī)位置、刀片材料以及秸稈物料對(duì)刀片的耐磨性均有顯著影響。原有刀片刃口局部材料的硬度不夠,材質(zhì)脆性過(guò)大,有過(guò)熱現(xiàn)象。制造刀片的65Mn材料組織很不均勻,表明鍛造后未經(jīng)用以消除鍛造組織不均的專門的正火處理。最后確定選用65Mn材料,采用新的熱處理工藝方案,對(duì)揉切機(jī)刀片在工作室的配置方式進(jìn)行了改進(jìn)。結(jié)果表明,結(jié)構(gòu)改進(jìn)顯著提高了刀片的耐用性能,降低了單位生產(chǎn)量的刀片材料損耗,提高了揉切機(jī)的生產(chǎn)率,加工質(zhì)量也得到相應(yīng)改善。 【關(guān)鍵詞】：秸稈 力學(xué)特性 切割 試驗(yàn)臺(tái) 高速攝影 失效分析
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2005
【分類號(hào)】：S817.12
【目錄】：

• 第一章 緒論10-22
• 1.1 目的意義10-11
• 1.2 國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究進(jìn)展11-19
• 1.2.1 秸稈力學(xué)特性及其實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備的研究11-15
• 1.2.2 秸稈加工機(jī)具與設(shè)備的研究15-17
• 1.2.3 秸稈加工機(jī)具工作刀片的研究17-19
• 1.3 主要研究?jī)?nèi)容19-21
• 1.3.1 玉米秸稈組織結(jié)構(gòu)分析與力學(xué)特性19-20
• 1.3.2 秸稈切割破碎加工試驗(yàn)臺(tái)的研制20
• 1.3.3 秸稈切割破碎加工運(yùn)動(dòng)分析20
• 1.3.4 秸稈切割破碎加工力學(xué)試驗(yàn)20
• 1.3.5 秸稈揉切機(jī)刀片耐用性試驗(yàn)20-21
• 1.4 研究思路框圖21-22
• 第二章 玉米秸稈的組織結(jié)構(gòu)與力學(xué)特性22-36
• 2.1 玉米秸稈的組織結(jié)構(gòu)分析22-25
• 2.1.1 材料與方法22-23
• 2.1.2 結(jié)果與討論23-25
• 2.2 玉米秸稈彎曲斷裂時(shí)的力學(xué)性能25-29
• 2.2.1 材料與方法25-27
• 2.2.2 結(jié)果與討論27-29
• 2.3 玉米秸稈截面積大小對(duì)所需折斷力變化的影響29-31
• 2.3.1 材料與方法29
• 2.3.2 結(jié)果與討論29-31
• 2.4 玉米秸稈節(jié)位對(duì)所需折斷力變化的影響31-33
• 2.4.1 材料與方法31-32
• 2.4.2 結(jié)果與討論32-33
• 2.5 玉米秸稈存放時(shí)間對(duì)所需折斷力變化的影響33-35
• 2.5.1 材料與方法33-34
• 2.5.2 結(jié)果與討論34-35
• 2.6 小結(jié)35-36
• 第三章 秸稈切割破碎加工試驗(yàn)臺(tái)的研制36-51
• 3.1 總體方案設(shè)計(jì)36-37
• 3.1.1 基本要求36-37
• 3.1.2 總體構(gòu)成與工作原理37
• 3.2 主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及功能37-49
• 3.2.1 加速系統(tǒng)37-39
• 3.2.2 力學(xué)參數(shù)采集系統(tǒng)39-47
• 3.2.3 高速攝像及圖像運(yùn)動(dòng)分析系統(tǒng)47-48
• 3.2.4 總體控制系統(tǒng)48-49
• 3.3 試驗(yàn)臺(tái)技術(shù)規(guī)格及主要性能指標(biāo)49
• 3.4 小結(jié)49-51
• 第四章 秸稈切割破碎加工運(yùn)動(dòng)分析51-62
• 4.1 秸稈切割破碎過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)分析51-60
• 4.1.1 材料與方法51-53
• 4.1.2 結(jié)果與討論53-60
• 4.2 小結(jié)60-62
• 第五章 秸稈切割破碎加工力學(xué)試驗(yàn)62-106
• 5.1 單因素試驗(yàn)63-85
• 5.1.1 材料與方法63-65
• 5.1.2 結(jié)果與討論65-85
• 5.2 回歸正交試驗(yàn)85-104
• 5.2.1 材料與方法85-88
• 5.2.2 結(jié)果與討論88-104
• 5.3 小結(jié)104-106
• 第六章 秸稈揉切機(jī)刀片耐用性試驗(yàn)106-130
• 6.1 影響刀片耐磨性的因素分析107-115
• 6.1.1 材料與方法107-109
• 6.1.2 結(jié)果與討論109-115
• 6.2 刀片的磨損失效分析115-119
• 6.2.1 材料與方法116
• 6.2.2 結(jié)果與討論116-119
• 6.3 刀片的斷裂失效分析119-124
• 6.3.1 材料與方法119-120
• 6.3.2 結(jié)果與討論120-124
• 6.4 刀片選材和熱處理工藝方案的確定124-125
• 6.4.1 選材原則與要求124
• 6.4.2 熱處理工藝方案的確定124-125
• 6.5 刀片改進(jìn)與應(yīng)用效果125-128
• 6.5.1 材料與方法125
• 6.5.2 刀片配置方案的確定125-127
• 6.5.3 結(jié)果與討論127-128
• 6.6 小結(jié)128-130
• 第七章 結(jié)論與進(jìn)一步研究設(shè)想130-133
• 7.1 結(jié)論130-132
• 7.2 進(jìn)一步研究設(shè)想132-133
• 參考文獻(xiàn)133-137
• 致謝137-138
• 作者簡(jiǎn)歷138

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秸稈發(fā)電：多贏產(chǎn)業(yè)為何冷眼相看    古文洪

秸稈壓塊飼料有啥優(yōu)勢(shì)    

我市為秸稈找到五條出路    

蔬菜“吃”秸稈產(chǎn)量高    本報(bào)記者 蘭俊君 實(shí)習(xí)生 吳明新

秸稈可作清潔能源    李玉芳　閆艷 高杰

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我省“秸稈法規(guī)”正式出臺(tái)    

6月1日起露天焚燒秸稈將受罰    記者 許兵 通訊員 楊麗

富民板業(yè) 小秸稈做出大文章    本報(bào)記者 周璐璐　周慧敏

秸稈能源化項(xiàng)目將受扶持    記者 何彭鵬

秸稈切割破碎與揉切機(jī)刀片耐用性試驗(yàn)研究    孟海波

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秸稈熱化學(xué)液化工藝和機(jī)理的研究    梁凌云

秸稈固態(tài)發(fā)酵酒精的研究    李雪

秸稈壓塊飼料機(jī)勻料充型區(qū)的物流分析與計(jì)算機(jī)仿真    隋美麗

白腐菌降解秸稈木素及飼料化研究    齊剛

秸稈對(duì)球形棕囊藻生長(zhǎng)的抑制作用及其機(jī)理研究    高潔

北方地區(qū)玉米秸稈復(fù)合堿化和快速氨化技術(shù)及其在幼羊生長(zhǎng)中應(yīng)用的研究    賀永惠

秸稈發(fā)酵劑的研究    蔡興旺

型鋼混凝土柱受力性能有限元分析    李建清

棉稈壓縮成型特性的試驗(yàn)研究    徐新惠

三偏心金屬密封蝶閥的力學(xué)特性分析及結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究    邵亞雄

考慮應(yīng)力路徑變化的路基土的力學(xué)特性研究及工程應(yīng)用    計(jì)招紅