我國（guó）是農業大國，秸稈能源相當豐富，它不僅是優良的燃料資源（yuán），還是寶貴的粗飼料資源。但是在農村，由於秸稈所占麵積較大，很多被當（dāng）即焚燒，造（zào）成了秸稈能（néng）源的浪費。而秸（jiē）稈經壓（yā）縮之後，不僅提高（gāo）熱效率（lǜ），還便於存放、儲存，牲畜采食率（lǜ）也高，而其排放的汙染物低於煤（méi）。大量燃燒一次性能源（yuán），會排放大量的S02和C02等，秸稈中硫的質量分數遠小於煤炭，僅為0.12%～0.18%，煤（méi）炭中硫的質量（liàng）分數一般在0.8%左右（yòu）。因此秸稈壓實技術具有廣闊的發展前景。但是目前的秸稈壓塊機存在著很多的不足，如產出率低、生產成本（běn）偏高等（děng），從而（ér）限製（zhì）了成型機（jī）的推廣。因此，如何提高秸稈燃料產出率、降低生產成本，就成了它能否在市場上應用的關鍵。 1、旋轉式秸稈燃料（liào）壓塊機的工作原（yuán）理 以農（nóng）作物秸稈為原材料，設計一種高產加工植物作物機器。這種機器可以將農作物秸稈原材料壓成圓柱體狀的成品。它的優點是將自然界（jiè）植物作物的廢料加工成燃料，消耗自然界的可再生資源，無汙（wū）染，有利於環保。為了提（tí）高秸稈燃料生產率，降低生產成本（běn），設計了一種旋轉式秸稈燃料（liào）成型機，然後為進一步提高秸稈燃料生產率，對成型機的幾個重要參數進行（háng）了（le）優化。旋轉式秸稈燃料成型機（jī）與以往的成型機有著很大的不同。以往的秸稈燃料成型機主要有兩個成型缸：預（yù）壓缸和壓實缸，這兩個缸是固定不（bú）動的。其成型過程一般分為兩個階段，送料預壓階段（duàn）和壓實（shí）推出階段，而且這兩個階段（duàn）是在相互垂直的兩個（gè）方向上（shàng）進行的（de），即預壓完成之後，把預（yù）壓的燃料推到成型缸內進行壓實然（rán）後推出。這樣增加很多的等（děng）待時間，造成時間浪費，從而使產（chǎn）出率偏低。 旋轉式秸稈成型機是液壓驅動活塞杆衝壓成型的，主要由三個相（xiàng）同的壓縮棒、三個等大的成型缸、工作台、料鬥及輸送裝置組成。 因為三個成型缸是（shì）相同而且旋轉的，故把在輸送裝置下半部位置的缸作為推出缸。推出（chū）缸下麵（miàn）的工作台有一個和成型缸直徑等大（dà）的孔，便於秸稈成品推出。秸稈成型流程圖如圖l。成型原理如下：第一個周期，粉碎好的秸稈原料輸送到預壓缸並（bìng）進行預壓，預壓動作完成之後，三（sān）個成型缸（gāng）旋轉1200，即預壓缸旋轉到壓實缸的位置，壓實缸旋轉到推出缸的位置，推出（chū）缸旋轉到（dào）預壓缸（gāng）的位置，旋（xuán）轉結束，預壓缸再（zài）進料預壓，同時，壓實缸進行壓實，此（cǐ）時，推出缸是空的，兩個動（dòng）作完成之後再旋轉1200，此時，預壓（yā）缸進料預（yù）壓，壓（yā）實缸進行壓實，推出缸推出秸稈成品。再旋轉1200回到初始位置，完成第一個周（zhōu）期；第（dì）一個周期隻（zhī）推出一次成品，在（zài）以後的每個周期，三（sān）次推出成品。秸稈壓（yā）塊機工藝流程圖 2、秸稈成（chéng）型機的參數優化 2.1數學建模在旋轉式（shì）秸稈成型機（jī）成型原理的基礎上（shàng），為了進一（yī）步提高成產率，降低生產（chǎn）成本，對幾個重（chóng）要（yào）沒計參（cān）數進行優化。優化的目（mù）標可以是單位時間的生產率最大，也可以是生產一定質量的秸稈所用的時（shí）間最小。本論文以（yǐ）生產一定質量的秸稈所用（yòng）的時（shí）間（jiān）為（wéi）目標函數（shù），以一（yī）定的動力為約束條件進行優化。由於成型的三個階段同時（shí）進（jìn）行，隻有三個（gè）動作都完成之後，成型缸才（cái）能旋轉，因此（cǐ）成型（xíng）周期取決於（yú）最（zuì）慢的那個階段。優化目標函（hán）數即為： min(max(t1，t2，t3)）式中：tI為進料預壓階（jiē）段（duàn）所（suǒ）用的時間，s；t2為壓實（shí）階段所用（yòng）的時間（jiān），s；t3為推出階段所（suǒ）用的時間，s。 旋轉式秸稈燃料成型機的總體框架如圖2所示。由於（yú）秸稈具有很高的壓實比，所以預壓階段壓縮位移較大，因此我（wǒ）們把預壓（yā）筒分為兩部分，上（shàng）半部分和輸（shū）送裝置連在一起，上半部分的長度即為預壓位移，預壓後秸稈燃料的長度即為預壓缸下半部（bù）分的（de）長度（dù），這樣能減少壓縮缸的長度（dù），從而（ér）減少了壓縮和推（tuī）出時間。旋轉式秸稈（gǎn）成（chéng）型機（jī）是由（yóu）液壓係統驅動的，功率一定，為提高成型機的（de）產出率．將給定的功率通過參（cān）數優化分配給三個階段。因此（cǐ）本文考慮預壓位移（預壓筒上半部分（fèn）的長度），壓實階段的位移、推出階段的位移以及三個工作和非（fēi）工作（zuò）階段（成型缸後退階段（duàn））所需的動（dòng）力這八個量作為自變量。可以列出如（rú）下方程：秸稈壓塊機（jī）秸稈壓塊機秸稈壓塊機 由式(1)可以看出，壓實時問和推出時間都是由（yóu）進（jìn）給和後退（tuì）兩部分組成（chéng）的，隻有壓實棒退出成型（xíng）缸後，成型缸才能旋轉，而預壓時，預壓棒隻需運行到成型缸的頂端即可，無需後退，成型缸也可以旋轉，因此預壓時間隻包括預壓進給時間。旋轉式（shì）秸稈成型機的生產周期為T： 2.2仿真（zhēn）實例 由北京林（lín）業大學對生物質燃料常溫高壓致密成型技術及成型（xíng）機理（lǐ）研（yán）究（jiū）可知，玉米秸（jiē）稈的壓縮比一（yī）般在7.95～8.74之間，本文取8。研究的成（chéng）品燃料棒直徑約為100 mm，長（zhǎng）度約為（wéi）80 mm。因此這（zhè）三（sān）個成型缸的直徑也是100 mm。由於預壓（yā）階段秸稈鬆（sōng）散，壓縮位移較大，而（ér）壓實階（jiē）段（duàn）壓縮位（wèi）移較小，推（tuī）出（chū）位移就是壓實位移和成型棒的長度和。取旋轉式秸稈成型機的電機功率為36 kW，目標函數為： 傳統秸稈成型機分為（wéi）兩個階段：預壓和壓實。秸稈（gǎn）成品的推出（chū）力是（shì）依靠後一個（gè）秸稈的壓實力擠出的，所以相同（tóng）情況下，傳統式秸稈成型機單個秸稈成品所用的（de）時間是預（yù）壓（yā）時間與壓（yā）實時間的（de）和，即： t"=t1+t2 =18.5s 由此可見，優（yōu）化設計之後（hòu）的產出率大大（dà）增加。 4、結論 以減少（shǎo）成型等待時間來提高（gāo）成型機產出率為目標，提出壓實缸旋轉（zhuǎn）的新設汁方案，並通過參數優（yōu）化設（shè）計實現了成型機的三個成型階段的功率合理分（fèn）配（pèi）。對成型機的研究具有很好的理論和實際（jì）意義。