0、引言
    目前，隨著我國畜牧業(yè)的快速發(fā)展，飼草料短缺已成為農(nóng)牧區(qū)一個突出的問題。因此，各種牧草、農(nóng)作物秸稈、經(jīng)濟作物的副產(chǎn)品和灌木枝葉等經(jīng)加工調(diào)制成塊狀粗飼料后，縮小了體積，增加了密度，提高了動物的適口性和消化吸收率，明顯改善了動物的飼喂效果。粗飼料壓塊加工技術是解決當前我國農(nóng)牧區(qū)粗飼料不足問題的重要途徑之一。
    秸稈壓塊機是該生產(chǎn)技術的核心機械，混配后的牧草原料被連續(xù)不斷地推入壓縮室內(nèi)，再通過偏心壓輥的擠壓推向壓模孔。在原料前進過程中，由于壓輥的推力、壓模的阻力、牧草間相互摩擦及變形阻力等的共同作用，使秸稈原料發(fā)生一系列理化反應，如密度增大、溫度升高、有機成分發(fā)生變化、由生食變成熟食等。經(jīng)過高溫高壓的作用，原料不僅縮小體積、增大密度、殺滅有害霉菌、便于長期貯存運輸，而且原料中的淀粉和糖類物質(zhì)也發(fā)生了酶化反應，使飼料帶有濃郁的糊香氣味，增加了牲畜的適口性，提高了采食率。以9KS304顆粒壓塊機為試驗裝置，對其生產(chǎn)率與功率進行正交試驗研究，在含水率不同的情況下改變環(huán)模與壓輥之間的間隙、變換不同的環(huán)模轉(zhuǎn)速，并對生產(chǎn)率與功率兩個指標的試驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計、分析，找出它們隨著含水率、轉(zhuǎn)速和間隙變化的規(guī)律，確定最優(yōu)方案，為壓塊機工藝參數(shù)優(yōu)化提供理論依據(jù)。
1、試驗裝置（儀器）和試驗物料。
1.1試驗裝置
    以9KS304顆粒秸稈壓塊機為試驗裝置，它由進料斗、環(huán)模、壓棍、主軸、傳動裝置和機座等部件組成。工作時，物料通過喂入機構(gòu)連續(xù)、均勻地送人環(huán)模與壓輥間的溝槽內(nèi)，通過環(huán)模與壓棍的相對運動，將物料逐漸壓入環(huán)模的模孔內(nèi)。在強烈的擠壓下，物料克服孔壁的摩擦阻力，不斷從環(huán)模式孔中呈條狀擠出。擠出時，條狀的物料被安裝在模外的切刀切成長度適宜的草塊。
1.2試驗物料
    玉米秸稈是目前較為理想的飼料資源，牛、羊吃到胃里的消化率及降解率高于其他作物秸稈，而且玉米秸稈含單糖高、發(fā)酵快。風干的玉米秸稈中各種營養(yǎng)物質(zhì)含量為：粗蛋白質(zhì)3.9%，粗脂肪0.9%，粗纖維37. 7%，無氮浸出物48.0%，粗灰分9.5%。
2、試驗方法
2.1試驗因素及試驗水平的選取
    由于玉米秸稈在不同含水率、不同間隙（壓輥與環(huán)模間隙，以下簡稱間隙）、不同轉(zhuǎn)速（環(huán)模的轉(zhuǎn)速，以下簡稱轉(zhuǎn)速）下，壓塊的生產(chǎn)率和功率都要受到影響，所以把試驗因素確定為含水率、間隙、轉(zhuǎn)速。其中，含水率是根據(jù)實踐經(jīng)驗選取4個水平，具體如表1所示，壓塊機環(huán)模與壓輥之間的間隙大小影響壓塊機的生產(chǎn)率和功率。當間隙小于0. 2mm時，功率消耗的太大，同時生產(chǎn)率降低；當間隙大于0.8 mm時，物料難以成形。因此，選0.2～0. 8mm之間的4個水平。壓塊機在73 r/min以下時速度較慢且生產(chǎn)率較低，所以選定73 r/min為一個水平；164r/min是壓塊機的最高轉(zhuǎn)速；再選定兩個中等轉(zhuǎn)速的水平。因此，轉(zhuǎn)速也選擇四水平。
2.2試驗指標
    對喂人前物料和成品進行檢測，從以下指標對壓塊前后的玉米秸稈進行分析：生產(chǎn)率=成品的質(zhì)量( kg)/所用時間(h)。成品的質(zhì)量越高，壓塊時間越短，生產(chǎn)率就越高。電機的輸出功率由變頻裝置直接讀出。
    環(huán)模的轉(zhuǎn)速由變頻裝置調(diào)整。環(huán)模與壓輥之間的間隙應保持很小，一般為0.1~0. 8mm，有時也增大到1mm。調(diào)節(jié)壓輥一般采用裝在壓輥與其回轉(zhuǎn)軸之間的偏心結(jié)構(gòu)。調(diào)節(jié)此偏心結(jié)構(gòu)，可得到大小不同的壓粒間隙。壓力間隙過大，會影響壓塊機的生產(chǎn)率，甚至壓塊不成型；間隙過小，會加速壓輥與壓模之間的磨損，減少使用壽命。當有兩個以上的壓輪時，各間隙應相等。
    本試驗以9KS304顆粒飼料機為試驗裝置，經(jīng)過改裝后進行壓塊試驗。原料為玉米秸稈，用揉碎機揉碎成2—5cm的草段，調(diào)成40%一60%的4種含水率草料。未壓塊前取樣測取初始密度，壓塊后隨機取樣測得不同轉(zhuǎn)速、間隙及物料的含水率下的生產(chǎn)率，試驗程序如圖1所示。
3、試驗數(shù)據(jù)
    試驗時，按照正交表L16安排試驗，結(jié)果分析如表2所示。
    當含水率、間隙選為較優(yōu)方案中的48. 55%和0. 80mm時，轉(zhuǎn)速、間隙、含水率與生產(chǎn)率、消耗電功率之間的關系如圖2-圖7所示。
4、分析與討論
    1)因素顯著性檢驗結(jié)果顯示：間隙、轉(zhuǎn)速和含水率的改變對生產(chǎn)率有著顯著的影響。間隙的改變對生產(chǎn)率和功率的影響最大，其次是轉(zhuǎn)速；含水率對生產(chǎn)率和功率影響最小。
    2)隨著轉(zhuǎn)速的提高，破碎程度會增大，生產(chǎn)率減小，功率會增大。由此可知，轉(zhuǎn)速不是越高越好。
    3)由方差分析的直觀圖得出，試驗的最佳水平組合為含水率在49%左右、轉(zhuǎn)速在164r/min、間隙在0. 8mm時，壓塊機的生產(chǎn)率和消耗的功率較優(yōu)。這一水平組合經(jīng)試驗得出生產(chǎn)率為331.3kg/h，功率為13. 89kW。每公斤消耗功率為0.042kW/kg，濕密度為0. 83g/cm2，干密度為0.44g/cm3。雖然其他幾組試驗消耗功率低于0. 042kW/kg，但生產(chǎn)率偏低。
    4)為了直觀起見，因素的水平作為橫坐標，指標作為縱坐標，得出因素與指標的趨勢圖。間隙一定時，轉(zhuǎn)速、含水率與生產(chǎn)率、功率的關系曲線如圖4、圖7所示；轉(zhuǎn)速一定時，間隙與生產(chǎn)率（功率）的關系曲線如圖3、圖6所示；含水率一定時，轉(zhuǎn)速、間隙與生產(chǎn)率（功率）的關系曲線如圖2、圖5所示。
5、結(jié)論
    1)利用9KS304顆粒壓塊機對玉米秸稈進行壓塊試驗的研究結(jié)果表明：試驗因素對生產(chǎn)率和功率的影響由大到小依次為間隙、轉(zhuǎn)速、含水率。
    2)玉米秸稈在含水率為49%、轉(zhuǎn)速為164r/min、間隙為0.8 mm時，生產(chǎn)率達到了最大值，且電機輸出功率較低，干、濕密度都較高。經(jīng)檢測，以玉米秸稈為代表的牧草在不同條件下壓塊，其生產(chǎn)率和功率都不同。在含水率為49%，轉(zhuǎn)速為164r/min，間隙為0．8mm時，生產(chǎn)率和功率是較優(yōu)的。
    3)隨著含水率的增加，破碎程度會增大，成品質(zhì)量會減小，生產(chǎn)率降低，功率隨之增大。
6、展望
    在本次試驗中，關于壓縮過程中的動態(tài)性能以及改變環(huán)模、壓輥直徑和不同農(nóng)業(yè)物料條件下對生產(chǎn)率、功率的影響問題，由于時間經(jīng)費有限，沒有進行分析，有待于以后深入探討，富通新能源生產(chǎn)銷售秸稈顆粒機、秸稈壓塊機等生物質(zhì)成型燃料機械設備。