钢辊式圆捆机卷捆过程分析与试验研究

发布时间：2016-11-03 08:34

  本文关键词：钢辊式圆捆机卷捆过程分析与试验研究，由笔耕文化传播整理发布。

《东北农业大学》 2015年

钢辊式圆捆机卷捆过程分析与试验研究

雷军乐  

【摘要】：稻秆结构疏松,导致其运输及贮存成本高,回收利用难,要充分利用稻秆的价值,首先要解决回收难的问题,而稻秆的卷捆压缩成型是解决这一问题的关键。但是利用国产的中小型钢辊式圆捆机对完整稻秆进行打捆时,时常出现堵塞现象。为此,针对完整稻秆设计了钢辊式圆捆机,并综合利用力学分析、染色示踪技术、高速摄像研究及力学测试等技术对其进行了深入的试验研究与分析,为钢辊式圆捆机的创新设计及其研发提供理论与技术支持。研究取得主要成果和结论主要体现以下几点:(1)完整稻秆压缩特性研究。试验研究结果表明:将稻秆压缩至220kg/m3时,完整稻秆杂乱铺放比横向铺放所需压缩力明显大;完整稻秆杂乱、横向两种铺放状态下,各因素对最大压缩力的影响规律相似:稻秆含水率越大,最大压缩力越小;取样部位越靠近稻秆根部,最大压缩力越小;同一初始密度下随加料量的增加,最大压缩力先缓慢上升后缓慢下降;随加载速度的增加,最大压缩力缓慢上升后呈下降趋势,其中含水率对稻秆压缩特性的影响最显著,其次是取样部位。(2)不同含水率对完整稻秆滑动摩擦特性的影响。试验研究结果表明:随稻秆含水率的增加,完整稻秆与钢板间的滑动摩擦因数总体呈增大的趋势;含水率为12%~68%的完整稻秆与钢板间的滑动摩擦因数变动范围为0.47~0.66。(3)旋转草芯形成过程分析。结合完整稻秆受力分析、旋转草芯形成过程高速摄像研究及力学测试可知:旋转草芯形成过程实质上是稻秆在卷捆室内连续卷绕累积的过程,形成的旋转草芯可对后续喂入的稻秆产生较大的牵带作用;旋转草芯形成过程主要依靠钢辊对稻秆的摩擦牵引及后续喂入稻秆的持续推动完成的;旋转草芯形成过程所需扭矩呈线性增加,但所需扭矩总体较小,此时钢辊对草捆无挤压力。(4)草捆卷压过程分析。结合草捆受力分析、草捆卷压过程高速摄像研究及力学测试可知:草捆卷压过程实际上是后续喂入的稻秆在卷捆室内层层卷绕压缩的过程;在草捆充实阶段,钢辊对草捆无挤压力,卷捆所需扭矩缓慢增加,在草捆卷压阶段,草捆开始受到钢辊挤压,并呈先缓慢增加后快速上升的趋势,当草捆密度达一定值时后室侧拉力开始出现并随草捆质量增加而快速增大,卷捆所需扭矩呈先较快增加后快速上升的趋势,成型草捆的径向密度由外向内逐渐减小。(5)旋转草芯形成试验研究。试验结果表明:各因素对旋转草芯形成时的干物质质量贡献率大小顺序为:钢辊对稻秆的摩擦作用、捡拾器弹齿端点线速度、稻秆喂入量,当因素参数组合为钢辊与稻秆间的滑动摩擦因数约0.65、捡拾器弹齿端点线速度2.23m/s、稻秆喂入量1.5kg/s时,旋转草芯形成时的干物质质量为1.58kg。(6)完整稻秆卷压过程应力松弛试验研究。以稻秆含水率、草捆干物质质量、卷捆钢辊转速、稻秆喂入量为试验因素,并以应力松弛时间和平衡弹性模量作为应力松弛特性评价指标进行了试验研究。试验结果表明:完整稻秆卷压过程应力松弛模型可用1个Maxwell单元和1个弹簧并联组成的3元件方程表示;各因素对应力松弛时间贡献率依次为稻秆含水率、草捆干物质质量、稻秆喂入量、卷捆钢辊转速;对平衡弹性模量贡献率依次为草捆干物质质量、稻秆含水率、稻秆喂入量、卷捆钢辊转速;当稻秆含水率为65%、草捆干物质质量为17kg、卷捆钢辊转速为257r/min、稻秆喂入量为1.6kg/s时,应力松弛时间和平衡弹性模量可分别达最佳值17.08s和4.01KPa。(7)完整稻秆卷压功耗试验研究。以稻秆含水率、草捆干物质质量、卷捆钢辊转速、稻秆喂入量为试验因素,以比扭矩为评价指标进行了试验研究。试验结果表明:本试验范围内比扭矩的变化范围为0.29~0.64N·m4·kg-1;各因素对比扭矩贡献率为:草捆干物质质量卷捆钢辊转速稻秆含水率稻秆喂入量,在试验范围内较优参数组合(稻秆含水率为65%、草捆干物质质量为17kg、卷捆钢辊转速为254r/min、稻秆喂入量为0.55kg/s)下,比扭矩为0.282N·m4·kg-1。(8)钢辊式圆捆机工作参数的确定。结合旋转草芯形成、完整稻秆卷压过程应力松弛特性及功耗试验的优化结果,确定了两组钢辊式圆捆机较优工作参数:①稻秆青贮打捆时的较优工作参数为:稻秆含水率68%、草捆干物质质量17kg、卷捆钢辊转速260r/min、稻秆喂入量1.5kg/s,此时的比扭矩、应力松弛时间和平衡弹性模量分别为0.36N·m4·kg-1、21.36s和4.17KPa。②稻秆正常情况下打捆时的较优工作参数为:稻秆含水率14%、草捆干物质质量16kg、卷捆钢辊转速250r/min、稻秆喂入量1.6kg/s,此时的比扭矩、应力松弛时间和平衡弹性模量分别为0.41N·m4·kg-1、55.86s和3.97KPa。

【关键词】：
【学位授予单位】：东北农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S225
【目录】：

下载全文 更多同类文献

CAJ全文下载

(如何获取全文？ 欢迎：购买知网充值卡、在线充值、在线咨询)

CAJViewer阅读器支持CAJ、PDF文件格式

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

1 王琛;黄东明;周益君;张加清;林宇钢;赵剑波;;9YY―550型小型秸秆捡拾圆捆机的设计[J];中国农机化;2008年04期

2 ;Estimation of emissions from field burning of crop straw in China[J];Chinese Science Bulletin;2008年05期

3 曹国良,张小曳,王丹,郑方成;秸秆露天焚烧排放的TSP等污染物清单[J];农业环境科学学报;2005年04期

4 房骏;尚力;王庆莹;;我国牧草收获机械的发展现状及存在问题[J];农机质量与监督;2006年01期

5 杨明韶,韩宝生;草类物料压缩过程中流变学研究的最新进展[J];农机化研究;2005年03期

6 王洪波;王春光;;不同因素对牧草可压缩性的影响[J];农机化研究;2007年12期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 吴德格吉乐胡;9YG-1.2型圆捆机喂入机构及成捆室分析研究[D];内蒙古农业大学;2014年

【共引文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 徐秀英;;中国牧草收获机械发展现状及其趋势[J];安徽农业科学;2007年08期

2 高利伟;王方浩;马林;张卫峰;马文奇;张福锁;;河北省作物秸秆资源及其利用状况分析[J];安徽农业科学;2009年23期

3 邵世禄;韩正晟;魏宏安;;我国牧草收获机械发展[J];草业科学;2010年05期

4 于建国;赵洪刚;;饲草压捆机饲草喂入机构位置方程的建立及仿真[J];东北林业大学学报;2006年03期

5 张政涛;陈惠苏;袁海峰;邱克超;;秸秆-氯氧镁水泥墙体保温材料配合比设计方法[J];东南大学学报(自然科学版);2010年S2期

6 高焕文;李洪文;姚宗路;;轻型高防堵性能免耕播种机研究[J];中国工程科学;2007年09期

7 王丽;李雪铭;许妍;;中国大陆秸秆露天焚烧的经济损失研究[J];干旱区资源与环境;2008年02期

8 王芳;李友宏;赵天成;陈晨;;宁夏CO_2、CH_4、N_2O温室气体排放量估算及减排措施[J];干旱区资源与环境;2008年11期

9 曹杰,于影辉,赵永满;芨芨草收获机具的设计与研究[J];中国农机化;2004年03期

10 赵春花;曹致中;韩正晟;张锋伟;;不同刈割期低纤维苜蓿茎秆生物力学试验研究[J];中国农机化;2011年01期

中国重要会议论文全文数据库 前6条

1 刘伟峰;赵满全;曹玉;;滚筒式铡草机的分析与改进措施[A];中国农业工程学会2011年学术年会论文集[C];2011年

2 刘庆庭;区颖刚;卿上乐;王万章;;农作物茎秆力学研究[A];农业工程科技创新与建设现代农业——2005年中国农业工程学会学术年会论文集第一分册[C];2005年

3 杨加庆;郭玉明;;植物切割特性与切割装置研究与应用[A];纪念中国农业工程学会成立30周年暨中国农业工程学会2009年学术年会（CSAE 2009）论文集[C];2009年

4 郭维俊;王芬娥;张锋伟;黄高宝;吴建民;;小麦茎秆承载能力及其微观结构研究[A];走中国特色农业机械化道路——中国农业机械学会2008年学术年会论文集（上册）[C];2008年

5 赵建宁;张贵龙;杨殿林;高尚宾;;中国粮食作物秸秆焚烧释放碳量的估算[A];发展低碳农业 应对气候变化——低碳农业研讨会论文集[C];2010年

6 田宏伟;邓伟;申占营;陈海波;杜子璇;;生物质燃烧的环境影响研究进展[A];第27届中国气象学会年会大气物理学与大气环境分会场论文集[C];2010年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 陈勇;陕西省农业非点源污染评价与控制研究[D];西北农林科技大学;2010年

2 邓丛蕊;中国大气气溶胶中生物质燃烧的源追踪及灰霾的形成机制[D];复旦大学;2011年

3 罗钰翔;中国主要生物质废物环境影响与污染治理策略研究[D];清华大学;2010年

4 杨中平;玉米秸秆主要组分的气流分离及模压成型流变特性研究[D];西北农林科技大学;2011年

5 廖庆喜;免耕播种机防堵与排种装置试验研究[D];中国农业大学;2003年

6 蒋金琳;玉米免耕播种机切茬挖茬装置研究[D];中国农业大学;2004年

7 孟海波;秸秆切割破碎与揉切机刀片耐用性试验研究[D];中国农业大学;2005年

8 李旭英;草物料压缩流变动力学特性研究及压缩过程优化[D];内蒙古农业大学;2006年

9 何秋生;我国炼焦生产过程排放的颗粒物和挥发有机物的组成特征、排放因子及排放量初步估计[D];中国科学院研究生院（广州地球化学研究所）;2006年

10 谷洁;酶活性及微生物在农业废弃物静态高温堆腐过程变化的研究[D];西北农林科技大学;2006年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 张京;风干淡水鱼鱼松压缩成型特性研究[D];华中农业大学;2010年

2 刘永;纤维混凝土夹心秸秆压缩块砌块墙的研究与开发[D];山东农业大学;2010年

3 赵何;碎玉米秸秆卷压特性的研究[D];山东农业大学;2010年

4 范修文;玉米收获机主要工作部件试验台的设计与试验[D];山东农业大学;2010年

5 杜现军;棉秆力学特性研究与切割实验台的研制[D];山东农业大学;2011年

6 包伟;玉米青贮打捆收获机关键部件设计[D];山东农业大学;2011年

7 马飞;混凝土夹心秸秆块砌块干燥工艺与力学性能研究[D];山东农业大学;2011年

8 陈声显;玉米秸秆力学模型及压缩成型设备研究[D];吉林大学;2011年

9 刘丽玲;玉米秸秆皮瓤叶分离试验研究[D];东北农业大学;2011年

10 王志强;4YB-I型甘蓝收获机的总体设计[D];甘肃农业大学;2011年

【二级参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 徐秀英;;中国牧草收获机械发展现状及其趋势[J];安徽农业科学;2007年08期

2 前田良之;出本明治;吉田则人;吴晶;;大圆捆干草的热害[J];国外畜牧学.草原与牧草;1990年04期

3 安国邦，，计守信;奔驰88—A型高密度固定式干草压捆机的研制[J];东北农业大学学报;1994年02期

4 刘建新,杨振海,叶均安,史占全,吴跃明;青贮饲料的合理调制与质量评定标准(续)[J];饲料工业;1999年04期

5 余臻;福州市农作物秸秆资源化处理发展趋势[J];福建环境;2003年05期

6 王琛;黄东明;周益君;张加清;林宇钢;赵剑波;;9YY―550型小型秸秆捡拾圆捆机的设计[J];中国农机化;2008年04期

7 华荣江;唐遵峰;叶红艳;王瑛瑶;贾晶霞;;国内外圆捆机械研究与发展趋势[J];中国农机化;2012年03期

8 李向林;;英国的大圆草捆机[J];国外畜牧学.草原与牧草;1987年02期

9 杭维琦,陈建江;野外燃烧秸秆对环境质量的影响与防治[J];环境监测管理与技术;2000年02期

10 朱凤芹;;纽荷兰牧草与青贮机械[J];养殖技术顾问;2006年04期

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 李旭英;草物料压缩流变动力学特性研究及压缩过程优化[D];内蒙古农业大学;2006年

2 赵洪刚;饲草压捆机动态特性仿真研究[D];东北林业大学;2007年

中国硕士学位论文全文数据库 前3条

1 刘志杰;饲草压捆机的设计及结构分析[D];东北林业大学;2004年

2 潘虹;基于虚拟样机技术的轧辊系动力学仿真[D];西安建筑科技大学;2006年

3 阳程;基于SolidWorks的机构分析系统研究与开发[D];西华大学;2007年

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 冯新,孔维栋,毛小云,廖宗文;化学生物联用技术对稻秆腐熟的影响及红外光谱研究[J];华南农业大学学报;2003年02期

2 黎毓干;康必鉴;冯永新;黄德坚;伍德标;李廷芳;李聂耳;司徒凯超;;水稻秆腐病研究简报[J];广东农业科学;1984年05期

3 黎起秦,陈育新,韦绍兴;赤霉素与稻秆瘟的发生之间关系研究[J];广西植保;1989年03期

4 林碧珊;广东省稻秆还田的效果及方式方法[J];热带亚热带土壤科学;1995年04期

5 陈鹏生 ,张钦洲,陈发;微生物催腐稻秆还田技术[J];中国农技推广;2000年05期

6 金秀英;稻秆栽培双孢菇高产新技术[J];微生物学杂志;2002年04期

7 李红艳;岳福顺;方喜和;王文辉;骆寅涛;;水稻秆腐病的发生特点及防治措施[J];吉林农业;2011年07期

8 李红艳;方喜和;岳福顺;王文辉;骆寅涛;;水稻秆腐病的发生特点及防治措施[J];中国农业信息;2012年06期

9 ;试验示范 推广技术[J];广西农业科学;1978年02期

10 黎起秦;陈育新;韦绍兴;;赤霉素对稻秆抗瘟性影响的分析[J];广西农学院学报;1990年01期

中国重要会议论文全文数据库 前5条

1 庄新姝;徐明忠;袁振宏;孙永明;许敬亮;孔晓英;吴创之;;稻秆的高温液态水预处理研究[A];中国化学会第26届学术年会新能源与能源化学分会场论文集[C];2008年

2 徐培智;解开治;陈建生;杨少海;张发宝;唐拴虎;黄旭;顾文杰;;稻秆还田配伍不同促腐剂对稻田土壤肥力及其水稻产量的影响[A];土壤资源持续利用和生态环境安全——中国土壤学会第十一届二次理事扩大会议暨学术会议论文集[C];2009年

3 梅全喜;;稻秆的药用历史与现代应用概况[A];2006第六届中国药学会学术年会论文集[C];2006年

4 陈晓菲;古文涛;刘小贝;黄纯洁;黄志雄;王世杰;伍林;宗志敏;魏贤勇;;稻秆粉末超临界醇解产物中长链脂肪酸酯的GC/MS分析[A];湖北省化学化工学会第十一届分析化学专业年会论文集[C];2007年

5 罗举;陈峰;赖凤香;傅强;;用稻秆浸渍法和点滴法对越南和我国褐飞虱种群抗吡虫啉和噻嗪酮特性的监测[A];植物保护科技创新与发展——中国植物保护学会2008年学术年会论文集[C];2008年

中国重要报纸全文数据库 前8条

1 沈浩铎;[N];潮州日报;2009年

2 唐文;[N];上饶日报;2010年

3 潘永东;[N];金融时报;2010年

4 记者何德功;[N];人民日报;2003年

5 记者 何德功;[N];新华每日电讯;2003年

6 李玉娇 张世群;[N];梅州日报;2013年

7 杨振华;[N];粮油市场报;2013年

8 郑永春、赵瑞波;[N];唐山劳动日报;2010年

中国博士学位论文全文数据库 前4条

1 雷军乐;钢辊式圆捆机卷捆过程分析与试验研究[D];东北农业大学;2015年

2 赵德英;梨园树盘覆盖的土壤生态效应及树体生理响应研究[D];中国农业科学院;2013年

3 王晓玉;以华东、中南、西南地区为重点的大田作物秸秆资源量及时空分布的研究[D];中国农业大学;2014年

4 杨璐;中国大田作物茬高—茬重模型的建立及东北、华北和西北地区秸秆能源利用可获得性[D];中国农业大学;2014年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 李秋菊;广西秸秆综合利用研究[D];广西大学;2013年

2 陈雯雯;稻秆的微生物转化及其在红壤旱地花生种植中的应用[D];南京师范大学;2012年

3 邢丽欣;离子液体溶解和降解稻秆纤维素制备还原糖的研究[D];哈尔滨理工大学;2011年

4 程大千;稻秆流化床气化及灰渣热物性实验研究[D];南京师范大学;2012年

5 朱易佳;复合酶水解玉米皮和稻秆的工艺研究[D];暨南大学;2007年

6 王艳;稻秆编织物覆盖对坡耕地红壤水土流失和理化性状的影响[D];云南农业大学;2009年

7 车莉;农作物秸秆资源量估算、分布与利用潜力研究[D];大连理工大学;2014年

8 李秉硕;源头调质生物航空燃油制备及改性研究[D];沈阳航空航天大学;2014年

9 刘丹钰;微波/化学预处理用于稻秆制备可发酵还原糖的研究[D];哈尔滨理工大学;2011年

10 吴谙宇;离子液体处理稻秆纤维素制备乙醇的研究[D];哈尔滨理工大学;2014年

  本文关键词：钢辊式圆捆机卷捆过程分析与试验研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：162679