藤茎类秸秆滚筒式切割装置及性能试验研究

发布时间：2017-12-09 14:22

  本文关键词：藤茎类秸秆滚筒式切割装置及性能试验研究

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【摘要】：在农作物籽实收获后,残留物中蕴含大量的有机质、无机质及其他微量元素,是一种用途广泛且再生能力强的生物资源,也是农业活动中利用较高的有机肥源。切割粉碎是秸秆各种资源化处理最基本的工艺手段之一。目前市面上的秸秆切割粉碎装置存在功耗大、成本高,切割不完全、粉碎不均匀,工作环境粉尘污染严重等缺点,极大限制了秸秆资源化处理的应用与推广,秸秆焚烧时有发生,造成环境污染、资源浪费,且严重威胁交通安全,成为社会关注焦点之一。尤其是近年来随着大棚温室等设施农业生产普及,产生数量巨大的藤茎类秸秆,其切割处理更难,对现代设施农业健康绿色生产带来巨大压力。本文结合秸秆基质化对切割工艺的要求,针对目前藤茎类秸秆切割困难、功耗高等难题,基于滚筒式切割与一般切割粉碎方式相比,具有效率高、能耗低、噪音低等优点,提出藤茎类秸秆滚筒式切割直接切碎方法。在此基础上,以茄子藤秸秆为切割对象,针对滚筒式切割对不同秸秆适应性存在不足的问题,开展专用切割装置及性能试验研究,对促进秸秆资源化利用具有十分重要工程应用价值和实践指导意义。主要研究的内容和结果如下:(1)滚筒式切割装置设计计算及理论分析。分析了滚筒式切割装置的基本工作原理,确定了秸秆滚筒式切割装置的技术要求,对切割装置主要部件设计计算分析。结果表明:螺旋刃口等滑切角的切割方式有利于韧性较大的藤茎类秸秆切割;综合分析得到切割参数为:切割转速为9.16m/s,切割器安装4把动刀,定刀为平口开刃式刀片,切割间隙为0.1-0.4mm时,切割性能较好、稳定性高。对皮带输送装置和压料装置进行设计分析,结果表明:皮带输送装置、压料装置与切割器配合工作,可对形状不规则、分支多的秸秆进行压紧压实均匀连续,稳定输送并切割,从而提高切割效率。(2)不同秸秆切割层数下动定刀切割有限元仿真分析。结果表明:动定刀的应变及应力值随着秸秆切割层数的增加而增大;且应变与应力增加幅度随着秸秆切割层数增加而变缓;动定刀所受的切割力均匀,使得应力应变分布均匀,切割稳定。利用离散元软件对不同长度的秸秆颗粒仿真试验分析。结果表明:较长的秸秆颗粒(大于24mm)抛送至滚筒下方的刀片区较多,少数长秸秆颗粒被抛送至刀外区。(3)分析滚筒式切割性能主要影响因素以及之间关系,建立切割长度控制数学模型。运用机械工程测试技术与传感器技术,以LabVIEW虚拟仪器为平台,采用模块化设计方法,设计了滚筒式切割装置的性能试验系统。试验系统对采集到的切割转速、扭矩和输送速度等信号进行处理,通过计算获得功耗和生产效率等性能指标,并在虚拟仪器平台上显示和分析。通过对切割转速和输送速度的调控,实现对秸秆切割长度稳定准确控制。(4)滚筒式切割装置切割试验研究。对装置进行切割试验,分析在不同秸秆层数、切割转速及皮带转速下的切割性能:验证了螺旋刃口刀片的切割器与压料装置、皮带输送装置配合工作时,降低切割功耗、提高切割效率;秸秆切割层数的增加提高了生产效率,降低了切割功率,且切割长度保持不变;增大切割转速可以增加切割长度、降低切割功率;增加皮带输送速度可降低功率、提高切割效率。通过茄子藤秸秆滚筒式切割装置多因素交叉切割试验,分析得到最佳切割性能:在切割转速度为700rpm、皮带输送速度为200rpm,切割层数为5层,含水率为8%时,秸秆切割长度稳定在30mm,切割功率约1.2KW,切割生产效率为1248Kg/h。在相同切割功率下,生产效率有显著提高。
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S226

【参考文献】

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本文编号：1270718