1、引言
農(nóng)作物秸稈是農(nóng)作物的副產(chǎn)品，含有豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，是很好的粗飼料資源。經(jīng)過加工后也是具有良好燃燒性能的生物質(zhì)燃料。我國有豐富的秸稈資源，年產(chǎn)6.4億多噸，由于秸稈利用技術(shù)的開發(fā)和利用滯后，其中只有1.8億噸用于造紙，2.7億噸作為燃料燒掉，剩余近2億噸直接還田。飼料資源是發(fā)展畜牧業(yè)的物質(zhì)基礎(chǔ)，是家畜能量和營養(yǎng)的來源，農(nóng)作物秸稈是一種很好的飼料資源。秸稈壓塊技術(shù)在拓展秸稈利用方面有巨大的應(yīng)用前景。然而，我國現(xiàn)有的
秸稈壓塊機(jī)存在許多不足，如生產(chǎn)率低、作業(yè)成本偏高、設(shè)計(jì)效率低等問題，急需要在技術(shù)上有所突破才能真正被廣泛的推廣與應(yīng)用。
1.1選題的意義
1.1.1秸稈壓塊機(jī)適應(yīng)未來發(fā)展趨勢
目前發(fā)達(dá)國家飼料的加工生產(chǎn)等過程均實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化作業(yè)、規(guī)�；a(chǎn)，養(yǎng)育實(shí)現(xiàn)工廠化，提高了單位面積的飼養(yǎng)率，因此工廠化養(yǎng)畜是畜牧業(yè)發(fā)展的必然趨勢。我國是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國，每年生產(chǎn)的農(nóng)作物秸稈是一種不可忽視的可再生資源，因此開發(fā)利用秸稈己成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資源開發(fā)的新方向。自然狀態(tài)下的秸稈容積大、不便于儲存、運(yùn)輸費(fèi)用高，而且容易腐爛，造成營養(yǎng)大量流失，且直接飼喂采食率低。若將秸稈粉碎后與精飼料按一定比例要求制成顆粒，不但可以大大縮減存放空間，秸稈塊體積是同等質(zhì)量秸稈的1/12-1/15，而且可以保證飼料顆粒營養(yǎng)成分的均一性，避免牲畜的挑食、厭食。成型后的顆粒飼料能有效地保存秸稈的營養(yǎng)成分，減少養(yǎng)分流失，便于貯藏運(yùn)輸，降低運(yùn)輸費(fèi)用，提高飼養(yǎng)效果，便于機(jī)械化作業(yè)，適于規(guī)�；a(chǎn)，可以作為商品進(jìn)行流通，為實(shí)現(xiàn)工廠化養(yǎng)育奠定了基礎(chǔ)。
1.1.2改善我國秸稈利用落后狀況和秸稈塊作為替代能源的需求
長期以來我國大部分地區(qū)對秸稈的利用是很不理想的，利用的主要方式有：一、原始秸稈做飼料，農(nóng)戶式直接的飼喂牲畜，這樣采食率、消化率均低；二、作為工業(yè)原料，用于造紙或建材；三、堆漚肥料；四、粉碎直接還田，由于目前秸稈粉碎細(xì)度不夠，在土壤里有效轉(zhuǎn)化周期長，這不但給土地耕作帶來不便，影響作物生長，同時(shí)還加重了農(nóng)民經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)；五、作為燃料取暖或做飯，僅能利用其中一點(diǎn)熱能，有效資源大量損失并造成污染。以上諸多方式對秸稈的利用只占少部分，其余大部分卻表現(xiàn)為另一種形式，那就是在田里大量焚燒，造成極大的資源浪費(fèi)與環(huán)境問題。為了解決上述問題，國家七部委，2003年4月份聯(lián)合發(fā)文，要求加強(qiáng)秸稈的綜合利用和禁燒。
隨著國民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，用能問題變得十分突出。成型后的生物質(zhì)壓塊燃料具有類似于型煤的良好燃燒性能陽1，農(nóng)作物秸稈纖維中的碳占絕大部分，小麥、玉米等主要糧食作物秸稈的含碳量約占40%以上，秸稈的能源密度為13- 1aMJ·kg-1，但沒有煤所固有的含硫量大、灰分多、對環(huán)境污染的缺點(diǎn)。1988年，丹麥建成了世界上第一座專門利用秸稈的發(fā)電廠，目前，英國、荷蘭、丹麥等國家己采用大型秸稈鍋爐用于供暖、發(fā)電或熱電聯(lián)產(chǎn)。
1.1.3緩解我國糧食短缺的重要途徑
目前我國畜牧養(yǎng)殖業(yè)存在的主要問題之一就是，過分依賴糧食，這是由于養(yǎng)殖業(yè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)長期不合理造成的。長期以來，養(yǎng)豬業(yè)一直是我國畜牧業(yè)發(fā)展的主流，而牛羊和禽類的數(shù)量相對較少。一般來說，豬的飼料轉(zhuǎn)化率比較低，養(yǎng)豬又以精料為主，這就必然造成我國畜牧業(yè)對糧食的過分依賴。糧食問題一直也是我國面臨的主要問題之一。由于我國人多地少，糧食問題始終是眾所關(guān)心的大事。我國有14億人口，占世界人口的1/4，如果我們食物供應(yīng)出現(xiàn)問題，將會影響全世界。目前我國面臨著人口劇增，耕地銳減，食物質(zhì)量不斷提高，糧食缺口越來越大的巨大壓力。在這種情況下，飼料用糧也在增加。如果我國每年產(chǎn)出的秸桿，能用其1%作成飼料，便可增加大約6千萬頭牛的載畜量，因此充分開發(fā)利用豐富的農(nóng)作秸稈，可緩解飼料短缺的問題，是進(jìn)一步發(fā)展畜牧業(yè)的重要飼料資源。因此飼養(yǎng)牛羊等草食類家畜，可以少用糧食，少用精料，這樣有利于緩解我國糧食的緊張局面。
1.1.4提高秸稈壓塊生產(chǎn)率的需求
現(xiàn)在的秸稈飼草壓塊機(jī)還存在許多不足，尤其是市場上急需的小型機(jī)存在生產(chǎn)效率較低，功耗高的問題。影響壓塊機(jī)的因素有物料的含水率、喂入速度、環(huán)模轉(zhuǎn)速、壓縮間隙以及物料本身的特性等諸多因素。以往的研究多集中在理論層次，缺乏試驗(yàn)數(shù)據(jù)，本研究對秸稈壓塊機(jī)核心部分進(jìn)行受力分析，對結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，并對影響壓塊機(jī)功耗的壓縮力進(jìn)行試驗(yàn)研究，降低壓塊機(jī)的功率，為壓塊機(jī)工藝參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化提供理論依據(jù)。
1.2秸稈壓塊理論的發(fā)展
秸稈壓塊工藝的理論研究始于上個(gè)世紀(jì)60年代，布斯(Busse)對柱塞式壓塊機(jī)的壓塊過程進(jìn)行分析研究，在大量研究的基礎(chǔ)上得出了壓塊時(shí)柱塞比壓的經(jīng)驗(yàn)公式。
在秸稈的壓縮過程中，秸稈的體積變化很大，相應(yīng)的秸稈的彈性特征也將有很大的變化。了解秸稈在壓縮過程中的物理機(jī)械特性（秸稈的抗剪強(qiáng)度、彈性模量等）的變化，對于指導(dǎo)壓塊機(jī)的設(shè)計(jì)具有重要意義。
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