秸秆压块机的设计

摘要

秸秆压块能够使秸秆便于储存。用机械加压的方法将秸秆压缩成具有一定形状、密度较大的块状，已越来越受到人们的重视。

本文对秸秆压块机的结构进行了分析.采用环模秸秆压块机的设计，通过对含水率,环模转速进行多因素综合研究，得出合理的参数及其尺寸。

然后用solidworks等软件工具,进行实体建模。对秸秆压块机的压缩部分采用了优化设计计算,并对其结构进行进一步分析。同时，采用了螺旋进料装置提高了输送效率。

最后综合考虑了适合生产状况的尺寸及相关参数，是秸秆压块机能够更高效的进行工作。

本文从秸秆压块机的发展和特征等方面入手，进一步引出了对秸秆压块机结构的结构的研究，对国内外秸秆压块的发展情况进行了简单的介绍，这将帮助读者更好的了解秸秆压块机的相关情况。

关键词: 秸秆；压块机；压块结构；环模

ABSTRACT

It is important to make straw to compressed maize stalk fodder. It can be used for cooking and be stocked easily. Pressure of mechanism can make corn straw to be nubbly that is high-density and shaping, it is popular for people.

The structure of the pressing machine should be analyzed. Loop compress structure was adopted. The moisture content and compress speed were studied individually in case of the other factors unchanged，so that we can get the best parameter.

Secondly, some software, such as solidworks was used for the solid modeling. At the same time, optimize design was used in the process of the part of compress, and disclosure ‘s relevant analysis are also made . At the same time, screw feed set was adopted in this machine.

Finally, verify that all aspects of machine design elements are suitable for the condition, and whether the cube can promote more efficiency and stability.

This article started from the pressing mac hine’s development, structure and further, lead to introduction of the characteristics of cube. It makes a general overview of the cube development situation in and abroad. It will help readers understand the steps of the development of cube more.

Keyword straw pressing machine compress structure loop module

目录

第1章前言 (1)

1.1 研究秸秆压块的意义 (1)

1.2 国外秸秆压块的发展现状 (1)

1.3 国内秸秆压块的发展现状 (1)

1.4 秸秆压块机的工作原理 (2)

1.5 设计的提出及设计说明书的主要工作 (2)

1.6 本章小结 (3)

第2章秸秆压块机整体及其关键部件的设计 (4)

2.1 秸秆压块机参数的确定 (4)

2.2 整体设计方案 (5)

2.3 压块机构 (6)

2.3.1 确定环模与压辊 (6)

2.3.2 环模压缩比 (7)

2.3.3 模辊间隙 (7)

2.4 动力与传动机构 (8)

2.4.1 带轮的选择 (8)

2.4.2 中间传动轴的设计 (11)

2.4.3 主轴的设计 (11)

2.4.4 键联接的选择和验算 (12)

2.5 机架机构的选择及其尺寸制定 (12)

2.6 喂料机构 (13)

2.6.1 螺旋送料杆 (14)

2.6.2 料斗 (15)

2.7 本章小结 (16)

第3章易损件及使用须知 (17)

3.1 环模的使用和保养 (17)

3.2 使用注意事项 (17)

3.3 本章小结 (18)

致谢 (19)

参考文献 (20)

第1章前言

1.1 研究秸秆压块的意义

秸秆压块是指秸秆或牧草经铡切后进行高密度压缩成块状，它有着很多优势与特点，秸秆压块后可以使其便于存储，而且压块后的秸秆能够在农村家庭中用来烧火、取暖。

农作物秸秆是农作物产品的剩余产物，有些含有丰富的营养物质，是宝贵的粗饲料资源。同时也是具有良好燃烧性能的生物质燃料。农作物秸秆压缩后便于存放、储运。我国有丰富的秸秆资源，年产6亿多吨，所以秸秆压块技术在拓展秸秆利用方面有巨大的商业前景。然而，我国现有的秸秆压块机价格偏高，难于实现农村普通家庭使用。急需要在技术上有所改进，设计适合与家庭使用的小型秸秆压块机。

综上所述，为了实现秸秆的容易存储，容易输运，增加秸秆的利用率，减少燃烧秸秆对环境的污染以及相应国家的号召，秸秆压块技术的研究势在必行，而且具有重要的意义。

1.2 国外秸秆压块的发展现状

秸秆饲料压块是50年代中期出现的一种新工艺。秸秆饲料压块设备在欧美许多国家已研究生产多年，产品已定型并大批量生产，出口世界各国。

1954年美国约翰迪尔公司成功研制了世界上第一台移动式压块机。从1965年先后生产了400型、425型和429型秸秆饲料压块机。后来在美国被普及使用的类型是环模式压块机。

日本时代制铁所也生产工厂化加工草块的成套设备。可实现重计量、烘干、分离、除尘、压块及草块的输送、草块的冷却、包装等。也可加工稻麦秸秆等，成品的含水率在10％-13％。

前苏联从60年代开始引进和研制饲草压块机，制定了加工革块的标准工艺流程，设计了相应的成套设备。把压块设备的一般技术要求、型式、基本参数列为国家标准。标准代号：F 0CT23168一1978和F 0CT23169—1978。

丹麦的JF Fabriken公司、Masi nfabri ken公司、英国的Fandhand公司、Vni lever 公司、西德的kahl公司也生产秸秆饲料压块设备。

秸秆压块机的主要类型有环模式、柱塞式、圆锥螺旋推进型、旋转滚筒式以及缠绕式压块机。设备的作业型式主要有两种：一种是田间流动作业式，一种是工厂化固定作业式。其发展趋势为：提高生产率，降低成本，节省能源，实现微机自动控制等。

1.3 国内秸秆压块的发展现状

我国自90年代各科研院所、生产厂家开始研究秸秆饲料压块设备。内蒙古农牧学院

等研究了9KU-650型干草压块机，山西大同农牧机械厂生产了SCBJ一500草块压制机，江西红星机械厂生产了93KCT一0．5(1)粗饲料压块成套设备。

现在国内使用的压块机类型主要是环模式压块机。具有代表性的有牧羊集团生产的MYYK800型饲草压块机、河北富润公司生产的9JYS3—2000型秸秆压块机和吉林省农林局组织研发的9FYY-1200型多功能秸秆压块机等。

国内虽有几十家企业和科研单位根据中国国情研制了不少设备。但技术成熟、生产稳定的设备不多。主要原因是生产率低、功耗和成本高，普通的秸秆压块机通常也要几万甚至几十万元。

1.4 秸秆压块机的工作原理

秸秆压块要根据产品用途来进行原料的选择。秸秆压块块可选用小麦、玉米、高粱、花生、谷草、牧草、树叶、薯蔓等牲畜可食用的秸秆。且要选用不腐烂，没有霉变，不带泥土，末被污染的秸秆。燃料压块各种秸秆均可使用，只要是不腐烂草本植物和直径小于2 cm的木本植物原料都使用。生产秸秆压块，要有足够大的场地来存放所需原料，同时，要制定严格的防火措施，并准备好足够的防火物料。压块原料含水量应保持在15％-30％之间。含水率高的要晾干或烘干，含水率低于14％的要加水。压块前要先把秸秆粉碎揉搓，然后再进行晾晒。

秸秆压块机在电动机带动下转动，机器中的压模、压辊作相对运动，在运转中与喂入的物料产生摩擦，把物料挤入环模孔内，随着物料的不断挤压摩擦产生高温，秸秆中的淀粉被糊化，半纤维素、纤维素、木质素在高温高压下软化，镶嵌结构部分受到破坏。被压入压模的物料初始变形为弹性变形，在高温高压下被固定成塑性变形，在触摸过程中随着温度的逐步降低而形成形状固定，成型牢固的块状物体。

其压块部分是由转动的单列圆模孔的环模和只有自转的偏心压辊组成。秸秆经铡切、揉碎成30mm左右的散装物料，经喂料口进入带有螺旋型喂料机构的机体腔仓中，随着主轴体的转动将物料推至环模腔中，并布满环模沟槽，通过环模与压辊的相对运动把物料带入环模与压辊的间隙中，物料被旋转的压辊不断地挤入环模孔内。在强烈的挤压下，物料克服孔壁的摩擦阻力，不断从环模孔中呈条状挤出。挤出时，条状的物料被机体外壳上的切片切成长度适宜的草块。

1.5 设计的提出及设计说明书的主要工作

首先对秸秆压块机的几个重要参数, 如环模转速, 机架高度, 环模与压辊的半径比等方面进行优化。

其次关于压块结构的设计，在输送秸秆时，采用了螺旋输送机构，既可以有效地输送，而且可以对秸秆起到很好的搅拌作用，使其均匀。

1.6 本章小结

本章对秸秆压块机的工作原理和结构及发展状况做了大体的介绍，从而引出了设计秸秆压块机的各参数，为以后的的优化设计提供了依据。

第2章秸秆压块机整体及其关键部件的设计2.1 秸秆压块机参数的确定

图2.1 秸秆压块机外观整体图

图2.2 秸秆压块机分解图

1．机座 2．压辊 3．环模 4．喂入螺旋装置 5．料斗

作为一名设计人员，在设计一台机器之前，需要详细了解该结构的性能参数、使用场合、特殊要求等。

由环模的转速及其成型块的产量，初步选取电机功率为15kw ，额定转速为970r/min 。 由此可以确定带轮的减速比为1：4，由于带轮的减速范围为1：2，故可以选用两级带轮减速。每级的减速比为1：2。通过电机及其带轮的外型尺寸便可确定。

2.2 整体设计方案

秸秆压块机的整体三维图如下所示

图2.3 秸秆压块机三维效果图 表2- 1秸秆压块机基本参数的确定

项目

数值 单位 电机功率

15 kw 产量

300-500 kg/h 成型尺寸和形状

直径30圆柱 mm 固体成型密度

0.8-1.4 g/cm3 物料含水量

10-25 % 适用物料长度

15-25 mm 整机外形尺寸 1000*800*600 Mm3

结构简要介绍：

本秸秆压块机有压块机构，动力机构，机架机构以及喂料机构四大部分组成。其中机架支撑着整个秸秆压块机的运作，而压块机构和喂料机构则分别通过不同的电机及其减速装置带动实现配合工作，一般说来，喂料速度与压块的速度应当基本一致，是考虑到二者之间的连接不太方便以及两轴承载的扭矩相差很大，故采用两个电机带动，而电机和其中的带轮减速机构也就构成了该压块机的动力机构。下面将对各个机构进行详细的分析及说明。

2.3 压块机构

2.3.1 确定环模与压辊

压块部件是工作的关键部件，也是该机设计的核心，要求压块工作部件必须具有足够的压人能力和成型作用，同时压块工作部件必须具有良好的通过性，保证机具作业时不堵塞。

1 环模。环模是压块机的核心部件，其设计合理与否直接关系到整机的作业效果。本机采用圆柱孔式，压模随工作圆盘转动，为秸秆提供压人空间，并形成压块。环模的工作外径由传动大带轮确定，略小于大带轮直径。压盘的工作内径由挤压轮位置确定;同时，挤压模孔不宜过长，防止饲料块与压模摩擦力过大。

2 压辊。压辊作用于揉丝后的秸秆，挤压揉丝后的秸秆进人环模，并排出压模。压辊与环模的间隙不确定，根据挤压饲料种类的不同，通过偏心装置调节。同时，考虑受力均匀，在对称方向上安装一对挤压轮或者是只安装一个偏心轮（本结构采取了只安装一个偏心轮的形式，可以尽量提高压块的效率，降低能耗）。通过对秸秆饲料试验前后的数据进行比较、分析可以得出:秸秆的平均密度为0.065g/cm3，块状饲料存放的平均密度为0.75g/ cm3，块状饲料的密度是秸秆密度的15倍，从而大大减少了饲料的堆放体积。压制出的块状饲料，由于体积小，含水率适中，便于长途运输和储存，完全可以满足农艺上的技术要求。

当环模转速低时，压力减小，使物料与环模、压辊间的摩擦作用减弱，环模温度不易上升，从而延长成形时间，成形率降低，所以此时生产率低，成块密度低：随着环模转速的提高，成块密度、环模温度及生产率相应提高；但当环模转速高时，挤压区的物料形成断层，制粒不连续造成生产率相反下降，同时摩擦减小，所以环模温度相应有少许降低；转速过高时，物料开始打滑，生产率下降，在压缩室中停留时间变长，环模与物料之间的摩擦力增大，环模温度迅速增高，部分物料烧焦，加上有大量水蒸气产生，所以此时有大量的烟雾产生。