引言
资源匮乏和环境恶化是当今世界人类面临的重大问题,各种污染对地球环境的损害日益严重,人类只有尽快摆脱对矿物燃料的依赖,合理开发利用再生能源,才能净化自己的生存环境,而大力发展再生能源,变废为宝,是国务院提出的重大课题,同时也是科技发展的必然趋势。
近年来,农作物秸秆成为农村污染的新源头。每年夏收和秋冬之际,总有大量的小麦、玉米等秸秆在田间焚烧,产生了大量浓重的烟雾,不仅成为农村环境保护的瓶颈问题,甚至成为殃及城市环境的罪魁祸首。
新疆地处我国西北地带,面积 166 万平方公里,约占全国面积的六分之一,主要经济作物为棉花、甜菜。大面积的秸秆如何解决成为新疆地区紧要解决的问题。饲料颗粒机的研发成功,有效解决了传统秸秆焚烧所造成的环境污染、土壤板结、耕地质量下降等问题。
1 饲料颗粒机的工作原理
传统的饲料颗粒机主要分为两大类:环模颗粒机和平模颗粒机。其中环模颗粒机的工作原理:压模是一个多孔圆柱筒,靠传动而回转,筒内有2~4个带沟纹的自由转动或从动自转滚轮(压辊)。原料进入钢模,被转动的滚轮压入工作区,嵌入模孔内,并从钢模外壁挤出,被切刀切成圆柱形颗粒。平模颗粒机工作原理:其主要部件是一块平圆形的钢模和一组(2~4 个)带沟纹的自由转动的滚轮。原料自上而下落入滚轮间隙,被旋转滚轮压入模孔,从模孔下方挤出长圆柱状物,由切刀切断成颗粒状。
2 环模与平模的区别
喂料方式:环模颗粒机采用机械强迫式入料,高速旋转利用离心力把物料送入制粒室,通过刮刀将挤压的物料切割成不同长度的颗粒,其最大的缺点是压辊与环模高速旋转磨损严重,喂料不均匀;平模颗粒机是靠物料自身的重量垂直进入压入室,优点是压辊与平模是垂直运动,避免了高速旋转的磨损,喂料均匀。
压力:在同等直径下的模具内,环模压轮直径的大小受到模具的限制,所以压力大小被限制;平模压轮直径不受模具的限制,可以加大安装轴承的空间,选取大号轴承增加压轮的承受能力,这不仅提高了压轮的压制力,而且还延长了使用寿命。
3 环模颗粒饲料机核心部件
3.1环模
环模是颗粒饲料机的主要部件之一。其材料选取多为高铬合金钢,硬度为HRC45,抗拉强度≥980MPA,环模进行热处理后表面硬度可达 60,环模多为圆筒多孔部件,其孔的形状多为直孔。在实际生产加工中多采用模孔为5°~10°的楔形孔,这样比圆形孔更容易脱模,更便于旋转滚刀的切削。
3.2压辊
颗粒机多采用单辊结构,压辊主要由偏心轴、 压辊壳、 滚动轴承等组成,如图 1 所示。
1原料;2压辊;3旋转轴;4环模;5滚刀;6成品物料图
图1 压辊与环模工作原理图
压辊随着电动机旋转轴逆时针旋转,将物料压入环模中挤压,与滚刀相对运动,将环模中的物料切割。
3.3环模与压辊尺寸分析
颗粒饲料机中环模与压辊是整套设备的关键部件,如何选取环模与压辊尺寸成为制粒成败的关键因素。因而选择最佳的模辊径比λ=rR是设计颗粒饲料机的关键问题,解决这一问题不仅有助于进一步了解制粒过程中的一些基本规律,还为以后颗粒饲料机的设计与参数优化提供理论依据。
4 未来与展望
4.1新农村建设的需要
目前的农作物秸秆,大多堆放在农家的房前屋后,这不仅不卫生,而且也是极大的安全隐患。在新农村的建设过程中,这一现状必须得到改变,因为街道式的新农村,不可能再有堆放秸秆的地方。将秸秆压块或打捆,方便了秸秆的存放,也让秸秆得到增值利用。
4.2节能与环保的需要
随着农村经济的发展,农民生活水平的提高,煤
炭、液化气、天然气进入农村家庭。秸秆在一些农村地区失去了作为燃料的用途,很多地区的农户将秸秆直接露天焚烧处理,造成了多起火灾,严重污染环境,危及公共安全设施。例如:燃烧的浓烟影响飞机的正常航线,同时对能源也是极大的浪费。
4.3畜牧业发展的需要
一方面畜禽的“饮食结构”没有随着社会和科技的进步得到根本改善,制约着畜牧业的发展步伐;另一方面为了保护环境,很多牧民采用圈养方式,在冬季植被覆盖率低,畜禽类食物缺乏,秸秆制作的颗粒饲料能够极大地满足需求。
4.4新的致富产业
秸秆的开发利用,是国家政策重点支持的产业,可享受多项优惠政策支持。办秸秆生物打捆厂、 秸秆压块厂,可享受国家农机购置补贴,企业可以免除税费,增加农民收入,提高就业率。
作者:新疆农业大学机械交通学院 柴新君 新疆农牧业机械管理局 马俊贵