随着化石能源的日益枯竭，其替代品新能源和可再生能源的开发及利用成为各国研究的重点，而对中国这样人均能源资源占有量很低，且分布极不均匀的发展中国家来说则显得尤为重要。目前，作为能源的生物质主要指农业、林业及其他废弃物，如各种农作物秸秆、油料作物及木材加工废弃物、城市工业有机废弃物以及动物粪便等。据统计，我国现在每年的秸秆产量约为7亿t，扣除一部分用作饲料和其它原料，作为能源利用的达3.76亿t。
植物秸秆原料质地松散、体积大、热值低、不便运输和贮存，采用秸秆压块机使秸秆致密成型，便可成为高品位燃料。秸秆成型燃料具有密度高、便于运输和储存、形状和性质均一、燃烧性能好、热值高、适应性强、燃料操作控制方便等优点，可用于锅炉和煤气发生炉，也可用于工业、家庭和农业、园林的暖房取暖。我国作为农业大国，植物秸秆资源丰富，因此，秸秆能源将会成为一种发展前景非常可观的替代能源。
目前，秸秆压块机主要分为螺旋挤压式成型机、活塞冲压式成型机和环模式成型机3种机型，本文主要对环模式秸秆压块机的结构进行分析研究。
1、环模式压块机的总体结构与工作原理
秸秆压块机主要由电机、进料机构、进料斗、皮带轮、皮带、保护罩、环模压缩室和底座组成，总体结构如图1所示。
环模式秸秆压块机工作时的挤压方式属于开式压缩，利用环模、压轮和物料3者间的摩擦挤压作用使短段散状物料成型。电机1通过皮带5带动皮带轮4转动，从而带动主轴转动。由于主轴与压轮机构和进料机构相连，进而带动压轮机构和进料机构2运转。散状物料经进料斗3进入带有不等螺距的螺旋进料机构机体腔内，通过螺旋叶片将物料连续均匀喂人环模压缩室7内。环模和压轮的相对运动，将物料逐渐压人环模的成型孔，物料在压轮压力与孔壁摩擦作用下逐层成型。由于模块的数量和电机的功率不同，环模式压块机的产量一般为500～2 000 kg/h，较为合适的主轴转速为130 r/min。
2、传动与进料机构分析
压块机的传动方式采用皮带传动。皮带传动具有过载保护和缓冲吸振的能力。由于进料有时不均匀，压块机的载荷变化较大且频繁，在工作过程中可能出现过载情况，皮带传动可以降低过载带来的影响，保护压块机。压块机核心部件是进料机构和环模压缩室。目前，常用进料机构与环模压缩室的传动机构是分开的，俗称“两根轴”，即压轮杌构传动由连接带轮的主轴带动，螺旋进料机构由另一根轴带动，所以使得机器机构复杂，体积庞大，能耗较大。
为简化机构、提高效率，本文传动机构和进料机构采用“一根轴”的形式，如图2所示。在皮带轮的带动下，主轴1经后挡板6与压轮2同时旋转，再经前挡板5带动进料轴4和螺旋进料筒3-起旋转，这样一组电机可带动压轮机构和进料筒同时工作。
3、压缩室结构分析
压缩室结构如图3所示。秸秆原料的压缩是靠环模1与压轮3间的相对运动实现的。环模通过螺栓固定在机体上，两个压轮由前挡板4和后挡板5固定连结，后挡板5与主轴连结由电机带动旋转，由于物料的摩擦压轮在公转的同时而自转。
压缩室采用双压轮机构，两个压轮以主轴为中心线成对称布置，使压轮受力均匀，物料能够均匀及时地进入环模沟槽，不仅使产量增加，而且可保证主轴和进料轴的同心度。压轮每完成一次公转周期就将布满环模沟槽内的物料压人模孔内，从而形成了物料块的一个压层。随着物料的不断喂人，在压轮的压力作用下，物料被接连不断地挤入模孔中，通过模孔后便形成了物料压块。
环模与压轮之间的间隙对压块机的产量和性能有重要影响。当环模与压轮之间的间隙较小时，因为物料在压轮和模块的挤压过程中容易被切断，不至于藕断丝连而消耗功率。但是间隙过小，会导致金属之间的摩擦，加快环模与压轮表面的磨损，特别是在压块机启动和停止时的空运转期间，这种磨损作用更加强烈。当环模与压轮之间的间隙较大时，摩擦作用减小，但会对压块机的产量有很大影响。通过调整齿套，转动偏心轴即可改变压轮与环模问的距离，达到调整压轮和模块间距离的目的。
4、环模结构分析
环模式压块机最重要的构件之一，其性能好坏直接影响压块机性能。由于环模、压轮和物料3者之间挤压摩擦．尤其是物料在环模孔内受到的高压摩擦和物料本身受力变形，消耗的能量以热能的方式放出。使环模和物料温度升高，导致环模的磨损加快，使用寿命缩短。
环模有整体锻造式和组合式两种形式。整体锻造式环模采用合金钢整体锻造环模坯，然后用钻头加工多个圆孔，再用铣刀铣削出4个角，使圆孔成为方孔。铣削加工时需要多次对刀，致使加工面上留有刀痕，孔内表面难以达到设计要求，大大增加了物料在孔内运动时的阻力，导致模孔磨损加快和在工作中的堵塞现象。另外，由于环模体壁较厚，使模孔加工周期较长，并且热处理工艺难以达到预期效果，表面硬度低，造成工作时环模磨损加快，严重时只能整体报废，使得维修费用很高。
组合式环模由多个单独的小模块拼装而成，本文环模采用多个单体制造的“工”字形模块组合而成，模孔为矩形方孔，如图4所示。模块用螺栓与机体紧固在一起，这样便于维修更换。此种结构在加工工艺、材料消耗以及安装精度上更具有优越性，加工精度易于保证，孔内的表面质量明显高于整体式环模。一个优质环模的使用寿命达800～1000h，这是指环模正常使用压制物料产生疲劳破坏的寿命。由于组合式模块热处理的效果明显好于整体式环模，工作面硬度易于保证，延长了环模的使用寿命。此外，可只更换磨损严重的模块．与整体环模式结构相比，维修费用大大降低。
5、结语
环模式秸秆压块机传动机构采用“一根轴”设计，简化了整体设备的结构，压缩室采用双压轮机构，提高了压块机的生产率和机器的稳定性，采用组合式环模便于维修和更换，成本较低。通过对环模式秸秆压块机的总体结构、传动机构、压缩室和环模结构进行分析研究，为压块机的优化设计提供了重要理论基础。
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