0、引言
    隨著化石能源的日益枯竭，其替代品新能源和可再生能源的開發(fā)及利用成為各國研究的重點(diǎn)，而對(duì)中國這樣人均能源資源占有量很低，且分布極不均勻的發(fā)展中國家來說則顯得尤為重要。目前，作為能源的生物質(zhì)主要指農(nóng)業(yè)、林業(yè)及其他廢棄物，如各種農(nóng)作物秸稈、油料作物及木材加工廢棄物、城市工業(yè)有機(jī)廢棄物以及動(dòng)物糞便等。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國現(xiàn)在每年的秸稈產(chǎn)量約為7億t，扣除一部分用作飼料和其它原料，作為能源利用的達(dá)3.76億t。
    植物秸稈原料質(zhì)地松散、體積大、熱值低、不便運(yùn)輸和貯存，采用秸稈壓塊機(jī)使秸稈致密成型，便可成為高品位燃料。秸稈成型燃料具有密度高、便于運(yùn)輸和儲(chǔ)存、形狀和性質(zhì)均一、燃燒性能好、熱值高、適應(yīng)性強(qiáng)、燃料操作控制方便等優(yōu)點(diǎn)，可用于鍋爐和煤氣發(fā)生爐，也可用于工業(yè)、家庭和農(nóng)業(yè)、園林的暖房取暖。我國作為農(nóng)業(yè)大國，植物秸稈資源豐富，因此，秸稈能源將會(huì)成為一種發(fā)展前景非常可觀的替代能源。
    目前，秸稈壓塊機(jī)主要分為螺旋擠壓式成型機(jī)、活塞沖壓式成型機(jī)和環(huán)模式成型機(jī)3種機(jī)型，本文主要對(duì)環(huán)模式秸稈壓塊機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析研究。
1、環(huán)模式壓塊機(jī)的總體結(jié)構(gòu)與工作原理
    秸稈壓塊機(jī)主要由電機(jī)、進(jìn)料機(jī)構(gòu)、進(jìn)料斗、皮帶輪、皮帶、保護(hù)罩、環(huán)模壓縮室和底座組成，總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

    環(huán)模式秸稈壓塊機(jī)工作時(shí)的擠壓方式屬于開式壓縮，利用環(huán)模、壓輪和物料3者間的摩擦擠壓作用使短段散狀物料成型。電機(jī)1通過皮帶5帶動(dòng)皮帶輪4轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)。由于主軸與壓輪機(jī)構(gòu)和進(jìn)料機(jī)構(gòu)相連，進(jìn)而帶動(dòng)壓輪機(jī)構(gòu)和進(jìn)料機(jī)構(gòu)2運(yùn)轉(zhuǎn)。散狀物料經(jīng)進(jìn)料斗3進(jìn)入帶有不等螺距的螺旋進(jìn)料機(jī)構(gòu)機(jī)體腔內(nèi)，通過螺旋葉片將物料連續(xù)均勻喂人環(huán)模壓縮室7內(nèi)。環(huán)模和壓輪的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，將物料逐漸壓人環(huán)模的成型孔，物料在壓輪壓力與孔壁摩擦作用下逐層成型。由于模塊的數(shù)量和電機(jī)的功率不同，環(huán)模式壓塊機(jī)的產(chǎn)量一般為500～2 000 kg/h，較為合適的主軸轉(zhuǎn)速為130 r/min。
2、傳動(dòng)與進(jìn)料機(jī)構(gòu)分析
    壓塊機(jī)的傳動(dòng)方式采用皮帶傳動(dòng)。皮帶傳動(dòng)具有過載保護(hù)和緩沖吸振的能力。由于進(jìn)料有時(shí)不均勻，壓塊機(jī)的載荷變化較大且頻繁，在工作過程中可能出現(xiàn)過載情況，皮帶傳動(dòng)可以降低過載帶來的影響，保護(hù)壓塊機(jī)。壓塊機(jī)核心部件是進(jìn)料機(jī)構(gòu)和環(huán)模壓縮室。目前，常用進(jìn)料機(jī)構(gòu)與環(huán)模壓縮室的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是分開的，俗稱“兩根軸”，即壓輪杌構(gòu)傳動(dòng)由連接帶輪的主軸帶動(dòng)，螺旋進(jìn)料機(jī)構(gòu)由另一根軸帶動(dòng)，所以使得機(jī)器機(jī)構(gòu)復(fù)雜，體積龐大，能耗較大。
    為簡化機(jī)構(gòu)、提高效率，本文傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和進(jìn)料機(jī)構(gòu)采用“一根軸”的形式，如圖2所示。在皮帶輪的帶動(dòng)下，主軸1經(jīng)后擋板6與壓輪2同時(shí)旋轉(zhuǎn)，再經(jīng)前擋板5帶動(dòng)進(jìn)料軸4和螺旋進(jìn)料筒3-起旋轉(zhuǎn)，這樣一組電機(jī)可帶動(dòng)壓輪機(jī)構(gòu)和進(jìn)料筒同時(shí)工作。

3、壓縮室結(jié)構(gòu)分析
    壓縮室結(jié)構(gòu)如圖3所示。秸稈原料的壓縮是靠環(huán)模1與壓輪3間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的。環(huán)模通過螺栓固定在機(jī)體上，兩個(gè)壓輪由前擋板4和后擋板5固定連結(jié)，后擋板5與主軸連結(jié)由電機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，由于物料的摩擦壓輪在公轉(zhuǎn)的同時(shí)而自轉(zhuǎn)。

    壓縮室采用雙壓輪機(jī)構(gòu)，兩個(gè)壓輪以主軸為中心線成對(duì)稱布置，使壓輪受力均勻，物料能夠均勻及時(shí)地進(jìn)入環(huán)模溝槽，不僅使產(chǎn)量增加，而且可保證主軸和進(jìn)料軸的同心度。壓輪每完成一次公轉(zhuǎn)周期就將布滿環(huán)模溝槽內(nèi)的物料壓人模孔內(nèi)，從而形成了物料塊的一個(gè)壓層。隨著物料的不斷喂人，在壓輪的壓力作用下，物料被接連不斷地?cái)D入模孔中，通過模孔后便形成了物料壓塊。
    環(huán)模與壓輪之間的間隙對(duì)壓塊機(jī)的產(chǎn)量和性能有重要影響。當(dāng)環(huán)模與壓輪之間的間隙較小時(shí)，因?yàn)槲锪显趬狠喓湍�塊的擠壓過程中容易被切斷，不至于藕斷絲連而消耗功率。但是間隙過小，會(huì)導(dǎo)致金屬之間的摩擦，加快環(huán)模與壓輪表面的磨損，特別是在壓塊機(jī)啟動(dòng)和停止時(shí)的空運(yùn)轉(zhuǎn)期間，這種磨損作用更加強(qiáng)烈。當(dāng)環(huán)模與壓輪之間的間隙較大時(shí)，摩擦作用減小，但會(huì)對(duì)壓塊機(jī)的產(chǎn)量有很大影響。通過調(diào)整齒套，轉(zhuǎn)動(dòng)偏心軸即可改變壓輪與環(huán)模問的距離，達(dá)到調(diào)整壓輪和模塊間距離的目的。
4、環(huán)模結(jié)構(gòu)分析
    環(huán)模式壓塊機(jī)最重要的構(gòu)件之一，其性能好壞直接影響壓塊機(jī)性能。由于環(huán)模、壓輪和物料3者之間擠壓摩擦．尤其是物料在環(huán)模孔內(nèi)受到的高壓摩擦和物料本身受力變形，消耗的能量以熱能的方式放出。使環(huán)模和物料溫度升高，導(dǎo)致環(huán)模的磨損加快，使用壽命縮短。
    環(huán)模有整體鍛造式和組合式兩種形式。整體鍛造式環(huán)模采用合金鋼整體鍛造環(huán)模坯，然后用鉆頭加工多個(gè)圓孔，再用銑刀銑削出4個(gè)角，使圓孔成為方孔。銑削加工時(shí)需要多次對(duì)刀，致使加工面上留有刀痕，孔內(nèi)表面難以達(dá)到設(shè)計(jì)要求，大大增加了物料在孔內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)的阻力，導(dǎo)致模孔磨損加快和在工作中的堵塞現(xiàn)象。另外，由于環(huán)模體壁較厚，使模孔加工周期較長，并且熱處理工藝難以達(dá)到預(yù)期效果，表面硬度低，造成工作時(shí)環(huán)模磨損加快，嚴(yán)重時(shí)只能整體報(bào)廢，使得維修費(fèi)用很高。

    組合式環(huán)模由多個(gè)單獨(dú)的小模塊拼裝而成，本文環(huán)模采用多個(gè)單體制造的“工”字形模塊組合而成，模孔為矩形方孔，如圖4所示。模塊用螺栓與機(jī)體緊固在一起，這樣便于維修更換。此種結(jié)構(gòu)在加工工藝、材料消耗以及安裝精度上更具有優(yōu)越性，加工精度易于保證，孔內(nèi)的表面質(zhì)量明顯高于整體式環(huán)模。一個(gè)優(yōu)質(zhì)環(huán)模的使用壽命達(dá)800～1000h，這是指環(huán)模正常使用壓制物料產(chǎn)生疲勞破壞的壽命。由于組合式模塊熱處理的效果明顯好于整體式環(huán)模，工作面硬度易于保證，延長了環(huán)模的使用壽命。此外，可只更換磨損嚴(yán)重的模塊．與整體環(huán)模式結(jié)構(gòu)相比，維修費(fèi)用大大降低。
5、結(jié)語
     環(huán)模式秸稈壓塊機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用“一根軸”設(shè)計(jì)，簡化了整體設(shè)備的結(jié)構(gòu)，壓縮室采用雙壓輪機(jī)構(gòu)，提高了壓塊機(jī)的生產(chǎn)率和機(jī)器的穩(wěn)定性，采用組合式環(huán)模便于維修和更換，成本較低。通過對(duì)環(huán)模式秸稈壓塊機(jī)的總體結(jié)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、壓縮室和環(huán)模結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析研究，為壓塊機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了重要理論基礎(chǔ)。
     三門峽富通新能源銷售顆粒機(jī)、秸稈壓塊機(jī)、飼料顆粒機(jī)等生物質(zhì)燃料飼料成型機(jī)械設(shè)備，同時(shí)我們還有大量的生物質(zhì)顆粒燃料出售。