1、HPB-Ⅱ型秸稈壓塊機的總體設計
1.1 HPB-I型秸稈壓塊機存在的問題
在長期生產、試驗中發現，HPB-I型生物質壓塊機存在著很多需要改進的問題，這些問題包括：①HPB-I型xing壓ya塊kuai機ji液ye壓ya係xi統tong的de設she計ji沒mei有you考kao慮lv秸jie稈gan成cheng型xing的de特te點dian。由you於yu秸jie稈gan鬆song散san，在zai開kai始shi壓ya縮suo階jie段duan所suo需xu壓ya力li較jiao小xiao，在zai成cheng型xing階jie段duan所suo需xu壓ya力li較jiao大da，定ding量liang泵beng的de使shi用yong使shi電dian機ji在zai成cheng型xing的de前qian半ban周zhou期qi內nei負fu荷he嚴yan重zhong不bu足zu，在zai成cheng型xing的de後hou半ban周zhou期qi內nei使shi電dian機ji滿man負fu荷he甚shen至zhi短duan時shi間jian超chao載zai運yun行xing，影ying響xiang電dian機ji的de使shi用yong壽shou命ming，也ye影ying響xiang了le整zheng個ge設she備bei的de出chu力li。②油溫過高。在運行過程中發現，壓塊機每運行2—3 h就會由於油溫過高引起油缸內露而被迫停止工作。HPB-I型壓塊機用時間繼電器控製衝杆換向，成型周期較難控製。成型周期短，會造成衝杆運行不到前死點位置，使壓塊機不能正常工作；成(cheng)型(xing)周(zhou)期(qi)長(chang)，可(ke)以(yi)保(bao)證(zheng)衝(chong)杆(gan)運(yun)行(xing)到(dao)前(qian)死(si)點(dian)，但(dan)由(you)於(yu)在(zai)前(qian)死(si)點(dian)停(ting)留(liu)的(de)時(shi)間(jian)段(duan)壓(ya)力(li)最(zui)大(da)，定(ding)量(liang)泵(beng)泵(beng)出(chu)的(de)高(gao)壓(ya)油(you)全(quan)部(bu)經(jing)過(guo)溢(yi)流(liu)閥(fa)流(liu)回(hui)油(you)箱(xiang)，造(zao)成(cheng)功(gong)率(lv)損(sun)失(shi)。雖(sui)然(ran)一(yi)個(ge)成(cheng)型(xing)周(zhou)期(qi)內(nei)的(de)時(shi)間(jian)很(hen)短(duan)，但(dan)由(you)於(yu)液(ye)壓(ya)油(you)的(de)流(liu)量(liang)大(da)和(he)壓(ya)力(li)高(gao)，因(yin)此(ci)該(gai)時(shi)間(jian)段(duan)造(zao)成(cheng)的(de)功(gong)率(lv)損(sun)失(shi)很(hen)大(da)，這(zhe)是(shi)引(yin)起(qi)油(you)溫(wen)升(sheng)高(gao)的(de)主(zhu)要(yao)原(yuan)因(yin)。③生產率低。為了探索進料口與生產率及生產率和功耗之間的關係，作者根據HPB-I型生物質壓塊機的實際情況，選取6個衝杆套內徑水平(分別為51，56，61，66，71，83 mm)，對其成型部件進行了改造：選取經自然幹燥後含水率為12%～140/0．原料粒度為2～10mm的玉米秸稈作為試驗對象，成型密度為1.1t/m3左右，試驗結果見圖1。
試驗表明，該壓塊機單位能耗高，其能耗和成型設計參數有關。由圖1可以看出，衝杆套內徑的增大使生產率增加，單位能耗減少。因此，改進喂料設施，增大原料可喂入量是提高設備生產率、降低設備能耗的主要途徑。
1.2 HPB-Ⅱ型液壓壓塊機的設計
(1)液壓係統設計
根據HPB-1型秸稈壓塊機生產、試驗結果，總結了液壓成型的規律和特點，並根據這些規律和特點進行了HPB -Ⅱ型xing生sheng物wu質zhi壓ya塊kuai機ji的de設she計ji，在zai新xin設she計ji的de液ye壓ya係xi統tong中zhong用yong變bian量liang泵beng代dai替ti了le原yuan來lai的de定ding量liang泵beng，用yong行xing程cheng開kai關guan代dai替ti了le時shi間jian繼ji電dian器qi，為wei得de到dao兩liang級ji預yu壓ya的de目mu的de，還hai相xiang應ying地di增zeng加jia了le順shun序xu閥fa，液ye壓ya係xi統tong見jian圖tu2。
(2)成型部件的設計
由衝杆套內徑對生產率和單位能耗的影響可知，衝杆套內徑是影響壓塊機生產率的關鍵因素。由於秸稈碎料的堆積密度很小（隻有30～50 kg/m3），並且秸稈在進料過程中的填充率也隻有0.6左右，因此，單靠增大衝杆套內徑來保證壓塊機的生產率是不現實的。取衝杆套內徑D=160 mm，長度=250 mm．要使生產率達到500 kg/h，則進入衝杆套內的秸稈量必須達到預壓量的9倍。為此，本機采用垂直和水平兩級預壓來輔助進料。
成型錐套的錐度和錐長是影響成型密度的關鍵因素之一。試驗結果表明：在成型錐套大、小端直徑確定的情況下，改變其錐度和錐長，成型密度將隨著錐度的減小和錐長的增加而增加：成型直徑不同時，成型錐套的大、小端直徑的差值相同時，成型直徑大的錐套的大、小端端麵麵積比減小（見表1），導致成型密度降低。因此，增加成型直徑的同時，應增加成型錐套大、小端的端麵麵積比，才能保證成型密度達到設計要求。當成型直徑為55～130 mm時，成型錐套的大、小端的端麵麵積比應在1.23～1.778為宜。HPB-Ⅱ型液壓秸稈壓塊機成型錐套選取的參數：大端直徑160 mm，成型直徑130 mm，錐長160 mm。
表1 成型錐套錐度、錐長與成型密度的關係
| 成型直徑/mm | 大端直徑/mm | 錐度° | 錐長mm | 密度g/cm3 |
| 55 | 61 | 8.53 | 20 | 1.0217 |
| 55 | 61 | 5.71 | 30 | 1.0539 |
| 55 | 61 | 4.50 | 40 | 1.0875 |
| 65 | 71 | 8.53 | 20 | 0.7256 |
| 65 | 71 | 4.00 | 50 | 0.7439 |
| 65 | 85 | 2.86 | 60 | 0.7679 |
| 75 | 85 | 11.31 | 25 | 0.8341 |
| 75 | 85 | 7.13 | 40 | 1.025 |
| 75 | 160 | 4.76 | 60 | 1.132 |
| 120 | 160 | 14.04 | 80 | 0.840 |
| 120 | 160 | 11.31 | 100 | 0.976 |
| 120 | 160 | 7.80 | 150 | 1. 107 |
| 120 | 160 | 5.44 | 210 | 1.207 |
| 130 | 160 | 8.53 | 100 | 0.951 |
| 130 | 160 | 6.58 | 130 | 1.087 |
| 130 | 160 | 5.36 | 160 | 1.172 |
HPB-Ⅱ型液壓秸稈壓塊機采用熱壓成型工藝，即將物料加熱到200℃左右，並施與一定的=壓力擠壓成型。圖3為HPB-Ⅱ型壓塊機結構簡圖，它是由風力輸送裝置、成型部件、動力裝置、2級預壓裝置、儲料鬥、電氣櫃、主油缸、油箱、加熱裝置、防護罩等組成。
該機的突出特點是增加了2級預壓喂人機構，液壓泵輸出壓力，通過電液閥、順序閥、行程開關控製，使雙出杆油缸帶動左右衝杆作往複運動。物料由風力輸送裝置送入儲料鬥（旋風分離器）後進入下部的一級預壓室（垂直方向），物料在一級預壓油缸作用下預壓並被送至二級預壓室（水平方向）；在二級預壓油缸作用下，將經過2次ci預yu壓ya的de物wu料liao分fen別bie送song至zhi壓ya塊kuai機ji兩liang端duan的de衝chong杆gan套tao筒tong內nei。主zhu油you缸gang兩liang端duan的de衝chong杆gan開kai始shi擠ji壓ya衝chong杆gan套tao筒tong內nei的de生sheng物wu質zhi，使shi原yuan料liao顆ke粒li重zhong新xin排pai列lie位wei置zhi，並bing在zai調tiao定ding溫wen度du的de成cheng型xing套tao內nei發fa生sheng機ji械xie變bian形xing和he塑su性xing流liu變bian。在zai垂chui直zhi於yu最zui大da應ying力li方fang向xiang上shang，粒li子zi主zhu要yao以yi相xiang互hu齧nie合he的de形xing式shi結jie合he：在zai垂chui直zhi於yu最zui小xiao應ying力li方fang向xiang上shang，粒li子zi主zhu要yao以yi相xiang互hu靠kao緊jin的de形xing式shi結jie合he，從cong而er使shi生sheng物wu質zhi的de體ti積ji進jin一yi步bu減jian小xiao，密mi度du顯xian著zhu增zeng大da。成cheng型xing棒bang內nei部bu咬yao合he，外wai部bu焦jiao化hua，具ju有you一yi定ding的de形xing狀zhuang和he強qiang度du，並bing由you兩liang端duan成cheng型xing套tao簡jian中zhong交jiao替ti擠ji出chu，成cheng為wei棒bang狀zhuang產chan品pin。
2、試驗結果分析
通過大型優化設計．HPB-Ⅱ型秸稈液壓成型機生產率可達400～500 kg/h，產品能耗60～80kWh/t，達到了預定的設計指標，如表2所示。該裝置保留了HPB-1型生物質壓塊機的優點，顯著地提高了磨損件的使用壽命，其維修周期可達200—300 h．並在成型套筒內安裝了可方便拆卸的耐磨鑄鐵套。與HPB-1型秸稈成型機相比HPB-Ⅱ型秸稈壓塊機還具有以下顯著特點。
表2 秸稈壓塊機試驗測試結果
| 原料 | 生產率kg/h | 單位能耗kwh/t | 成型棒密度t/m3 | 成型周期s | 維修周期h |
| 玉米秸稈 | 400～460 | 60～80 | 1.0～1.2 | 15～20 | 200～300 |
| 小麥秸稈 | 430～480 | 60～80 | 0.9～1.0 | 15～20 | 200～300 |
| 稻杆 | 440～500 | 60～80 | 0.9～1.0 | 15～20 | 200～250 |
N=PQ/ (60n)
式中P為泵的實際使用壓力，MPa；
Q為泵的實際流量1/min；
N為泵的總效率，可近似地取0.85～0.9。
該泵的選取符合秸稈成型的特點，即預壓縮時，秸稈鬆散，所需壓力較小而流量大，使一次預壓和二次預壓過程分別在1s和2 s內完成：在zai成cheng型xing階jie段duan所suo需xu壓ya力li較jiao大da時shi，其qi流liu量liang相xiang對dui降jiang低di。整zheng個ge過guo程cheng不bu僅jin保bao證zheng了le成cheng型xing壓ya力li，而er且qie使shi電dian機ji運yun行xing穩wen定ding，同tong時shi由you於yu其qi輸shu出chu功gong率lv與yu負fu載zai工gong作zuo速su度du和he負fu載zai大da小xiao相xiang適shi應ying，沒mei有you節jie流liu調tiao速su那na樣yang的de溢yi流liu損sun失shi和he節jie流liu損sun失shi．加之行程開關的使用使衝杆到達預定位置後迅速換向，所以係統工作效率高，發熱少，能耗低。
②該設備對原料粒度的要求大大放寬，玉米秸稈和稻草隻需用鍘草機進行簡單切碎，長度小於30 mmdemaijiezebuxuyaofensuibiankezhijieshuruchengxingjijiyachuchengxingranliao。zhebudanjiangdilefensuijiegandenenghao，jianshaoleshengchanhuanjiehelaodongli，haiyouxiaoditigaoleshengchanxiaolv。
③生物質熱壓成型的基本條件是要有合適的成型溫度，螺旋式成型還要求原料的含水率小於13%。采用活塞套筒往複機構，原料的含水率在18%左右仍可正常成型，原料經過簡單的晾曬即可達到該含水率，不需要烘幹，降低了原料烘幹的能耗；在成型過程中，如果加熱溫度過高或原料含水率超標，就會發生“放氣”或“放炮”現象。為保證裝置運行過程中的安全性，在成型部件前部加裝了防護安全罩。
④該gai設she備bei充chong分fen利li用yong液ye壓ya傳chuan動dong易yi於yu控kong製zhi的de特te點dian，增zeng設she了le兩liang級ji預yu壓ya機ji構gou，使shi生sheng產chan率lv在zai很hen大da程cheng度du上shang得de到dao了le提ti高gao。該gai設she備bei采cai用yong風feng力li自zi動dong上shang料liao機ji構gou，不bu僅jin節jie約yue了le人ren力li，同tong時shi也ye改gai善shan了le勞lao動dong者zhe的de勞lao動dong環huan境jing。
3、結論
①HPB-Ⅱ型液壓秸稈壓塊機改進了HPB-l型液壓秸稈壓塊機的的不足。其中變量泵和行程開關的應用，適合秸稈成型的特點，使能量利用更為合理：液壓係統的發熱現象得到明顯的改觀，使液壓壓塊機比能耗大大降低，解決了螺旋式和機械衝壓式成型工藝存在的突出問題。
②HPB-Ⅱ型液壓秸稈壓塊機采用自動上料方式，節約了人力，提高了勞動生產率，也改善了勞動者的工作環境。
③HPB-Ⅱ型液壓秸稈壓塊機運行穩定，生產率可達400～500 kg/h，產品能耗為60～80kWh/t，gaishebeimuqianzhengchuyuzhongshijieduan。gaishebeidetuiguangyingyong，jianshaolenongminhuangshaojieganzaochengdewuran，youxiaodiliyonglejieganleishengwuzhi，zheduiwoguoshixiannengyuandekechixufazhanjuyouzhongyaodexianshiyiyiheshenyuandelishiyiyi。
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