基于simulink农用车辆abs滑移率控制分析

农作物秸秆沼气池出料及其机械的研发吕建强1，张满1，王连2，赵广义3，胡玉窄(1．淮阴工学院机械工程学院，江苏淮安223003；2．淮安市苏通市政机械有限公司，江苏淮安22300；3．淮安市滨湖机械有限公司，江苏淮安223000；4．淮安天工传动科技有限公司，江苏淮安223005)摘要：秸秆的沼气化处理为闲置秸秆资源提供了一条最佳的利用途径，但秸秆沼气池使用中需要进行定期换料和清池大换料，以保持沼气池的产气效率。

由于秸秆沼渣中含有大量的纤维质沼渣，如使用禽畜粪便类沼气池用抽吸式沼液沼渣出料车进行出料，工作中容易出现堵塞现象，难以适应秸秆沼气池的出换料工作需要，此问题正成为秸秆沼气推广使用的瓶颈。

为此，介绍了一种抓取式秸秆出料车，解决了农村户用秸秆沼气池的出料问题。

关键词：农作物秸杆；沼渣；沼气池；出料中图分类号：S216．4；s233．9文献标识码：A文章编号：1003—188×(2012)04—0210-030引言秸秆是发展现代农业的重要资源，农作物光合作用的产物大约50％在籽实中，50％在秸秆里，秸秆含有丰富的有机质、氮磷钾和微量元素，能够成为农业生产的重要有机肥源。

我国拥有l亿hm2多耕地，南北地理气候从热带到寒带地域分布辽阔，农作物主要为多熟生产方式(两年三熟、双熟和三熟)。

农作物秸秆数量大、种类多、分布广，每年农业生产产生8．2亿t秸秆，可收集量为6．87亿t。

其中，主要为稻草、玉米秸秆、麦草，其次为甘薯蔓、油菜秸、大豆秸、甘蔗梢、高粱秸、花生秧及壳等。

大约2．15亿t秸秆被焚烧…，这是一笔可观的自然资源，在秸秆的利用中要考虑将氮磷钾和生物质微量元素还于农业土地。

这些是无法用人工化肥达到的，对防止农业土地的贫脊化具有重要意义。

秸秆处理也是摆在世界各国政府面前的一个重大难题。

我国现秸秆的综合利用水平不高，农民参与秸秆利用的积极性不高，农村大量的秸秆积压闲置，并且出现大量焚烧秸秆现象，不仅对环境造成严重污染，而且也对资源造成了巨大的浪费。

秸秆沼气处理是解决秸秆问题的最佳途径之一。

沼气可充分利用农作物中的固碳供农村日用，秸秆沼气发酵比直接燃烧能量利用效率提高o．2～0．9倍，沼渣是一种天然收稿日期：2011一06一06基金项目：江苏省苏北科技发展计划项目资助(B c2010434)作者简介：吕建强(1966一)，男，江苏淮安人．高级工程师，(E—m ai l) l晒i卸qi n91@yal l∞．com．cno无公害有机肥料，且秸秆沼渣保留的氮、磷、钾等生物养分比常温堆肥的保留量要高，基本接近于高温堆肥的保留量旧J。

农作物秸秆沼气发酵与秸秆其它利用方式相比较，在改善农业生态系统内部物质循环方面有着无可比拟的优越性。

但秸秆沼气生产中产生的纤维质沼渣出渣更困难，这已成为秸杆沼气池推广应用的瓶颈问题。

到2008年底，全国农村地区已累计推广户用秸秆沼气13．8万户，秸秆沼气集中供气工程150处，2009年在全国示范建设了16处大型秸秆沼气集中供气工程。

秸秆沼气池出换料问题急需解决。

1秸秆沼气池沼渣特点及出料中存在的问题秸秆沼化处理后，一些难以分解的物质会变成沼渣残留在沼气池内。

沼渣的增加会使沼气池有效容积减少，影响产气量，所以沼气池使用中需要定期进行序批换料(每次出料30％)或大清池换料旧J，以保证沼气池的产气效率，满足沼气的实际使用要求。

秸秆中主要成分为纤维素、半纤维素、木质素H J，沼化发酵过程中难以彻底分解，会有大量的残留，虽然可使用预切断粉碎工艺，但秸秆发酵后残留的沼渣中短的纤维仍会聚积缠绕结块，且这一工艺增加了工序和秸秆沼气的成本，使秸秆粉碎中产生大量粉尘，不受农户的欢迎。

畜禽粪便沼气池所用的抽吸式出料车的结构及工作原理一。

不适用于秸秆沼渣的出料。

出料操作中很容易出现堵塞现象，尤其是放料时沉淀的纤维沼渣难以放出，虽然将放料口改在罐体的底端，加大放料口管尺寸，也难以解决所有问题，无法适2I O应秸秆沼气池的出换料工作需要。

2秸秆沼气池出料车的研发思路基于秸秆沼气池沼渣的特点，对农村户用秸秆沼气池中纤维质沼渣宜用抓取的方式进行出换料，同时采用这一出料方式秸秆无需进行切断粉碎即可使用．可简化秸秆沼气的生产工艺流程，减少粉尘污染，降低秸秆沼气的生产成本。

针对这一思路，利用自主授权专利旋转式抓斗(Z L200420062844．o)、金属网组台高压油管缆绳(z也004200628436．6)等技术，采用抓取的工作方式进行农村户用秸秆沼气池清秸秆出料车(以下简称秸秆出料车)的研发。

农村户用沼气池多设置在农户的庭院后、洼地等交通不便处，沼气池体积一般在6～12m3，其每次出渣工作量不大，秸秆出料车的体积及工作幅度都不需要设计得太大，但对秸秆出料车的机动灵活性要求较高，秸秆出料车需适应在不同地况的工作环境。

目前我国的农村经济还不发达，农民的经济承受力还不高，因此秸秆出料车的价格定位不能太高，且要考虑使用人群的特殊性。

为此，秸秆出料车的结构要做到简沽实用，功能要齐全，操作要易于掌握，安全可靠性要高，以保证能在广大农村得到推广使用。

3秸秆出料车的工作原理3．1秸秆出料车的旋转和变幅基于以上情况的分析，以手扶拖拉机、小四轮拖拉机等为动力源．以拖车箱为主要载体。

在拖车箱底盘上设置旋转底盘，在旋转底盘座卜设置液压马达。

液压马达通过双联变速齿轮驱动旋转底盘的滚动体转动，实现出料机械部分的旋转操作”…。

在底盘上设置一可上下转动的主动臂，通过两只油缸控制其转动；在主动臂上端再设置一可上下转动的副转动臂，通过一只油缸控制其转动，主动臂和副转动臂的转动实现出料机械的变幅操作；通过旋转与变幅配合；实现出料抓斗对沼气池出料口和运输车辆的定位。

出料车结构如图1所示。

由于拖车箱以两轮及拖挂点为支撑，无法满足秸秆出料车出料工作时对平稳性的要求，因此在拖车箱的四角设置了4个可调节的刚性支撑腿。

秸秆出料车到达工作场地开始工作前，先抽出4根支撑腿，转动调节丝杠，使4根支撑腿着地形成支撑，同时调整到场拖车箱底盘至水平状态，保证秸秆出料车工作时对平稳性的要求。

3．2秸秆出料车抓斗的升降和抓卸在主转动臂上设置一抓斗升降油缸，通过抓斗升降油缸活塞杆的伸长或缩短以及牵引抓斗升降钢丝绳伸长或缩短，以实现抓斗的升降操作。

抓斗升降钢丝绳一端固定在主动臂上端，然后钢丝绳绕过固定在升降油缸活塞杆顶端的定滑轮、固定在主动臂上的定滑轮、固定在副转动臂顶端的定滑轮，最后钢丝固定在抓斗的吊环上。

活塞杆的往复运动使钢丝绳伸长、缩短，实现抓斗上升或下降任务。

抓斗的开合抓取和放卸秸秆沼渣的动作通过设置在抓斗上端的开合油缸的活塞杆推动抓斗架上的连杆机构实现。

通过以上旋转、变幅、升降和开合等各机械部分的功能组合，最终实现了可升降、转动的秸秆沼渣出料工作，示意图如图2所示。

秸秆出料车全套机械的操作全部通过液压动力来实现．以适应秸秆沼气池实际进出料工作环境的需要。

8I液压马达2主动臂3变幅油缸I4抓斗升降油缸5变幅油缸Ⅱ6副转动臂7抓斗开合油缸8抓斗图1秸秆沼气池出料车机械结构示意图Fi g11k glm cl删heme of t he咖chi m如r Btr州ge一6“g pt di孵ha‘ge图2秸秆稆气池出料军工作乐意图Fl g21k幽a n of山…hine如r sLm”Ee帅【‘Il g pi t出scha昭…w o^hg 3．3秸秆出料车的液压工作原理秸秆沼气池进出料工作环境中无法利用电力等固定动力源，因此其各项操作的动力要靠动力车提供。

液压系统是本机械实现秸秆沼渣出料功能的主要动力源提供部分，其工作原理为：以动力车的发动机为动力源。

发动机动力传至离合器，由离合器控制，经过操作拨叉分离或结合动力控制齿轮泵工作；齿轮泵上作产生液压油产生液压动力，液压油由多路阀进行操作控制，分别驱动液压马达和各油缸工作。

通过三位四通换向节流阀控制液压马达的转向．实现转盘的左右两个方向转动。

转盘通过自锁油缸达到固定的目的，转动时液压油通过单向阀打开自锁油缸，以利转动操作。

变幅油缸和升缩油缸、抓斗升降油缸、抓斗开闭油缸都是通过各三位四通换向节流阀控制其驱动工作方向的。

秸秆沼渣出料中工作精度无特殊精密的定位要求，为控制本机械的总体成本。

液压回路采用简单结构，操作中通过控制操作速度，实现减小液压冲击的作用，秸秆沼气池出料车液压工作原理如图3所示。

(童幅)(变幅)(伸缩)(抓斗升降)(抓斗开台图3液压原理图Fi g 31、egt ⅢcI ㈣hef 岫0f h ，dr aI 血如i 啷d 山em 扯h I ne breI 伯”詈e 一“ng 西Idi 跎h a 7皋e4抓吸料一体车的工作原理根据众多资料介绍和实际考查显示，目前我国农村户用秸秆沼气实质上是秸秆与粪便混合使用的综合沼气生产方式”4，其沼渣中既有纤维质沼渣，又有颗粒类沼渣。

基于目前我国农村户用秸秆沼气池沼渣的特点，秸秆沼渣的出料应分步进行，即先进行纤维质沼渣的出料清理，再进行颗粒类沼渣及沼液的出料清理‘1”。

基于这一实际情况，将禽畜粪便类沼气池出料用沼液清渣出料车和秸秆沼气用沼气池清秸秆出料车两项技术进行嫁接，研发出适合现农村户用秸秆沼气池出料的秸秆沼气池抓吸料一体车。

先用抓取的方法清除秸秆沼气池中纤维质沼渣。

再用抽吸的方法清除剩余的沼液、沼渣。

为防止残余纤维质沼渣的影响，将吸排口设置于罐体的下端，同时增大其尺寸，以防止堵塞现象的产生。

田4抓暖料一体车示意图F 培4necha^of Ⅱk 啦chi 旭脚蛐d 丑II 唧““g 眦Ien —ofB hw b ；‘’目口啷idu ∞4结论农作物秸秆沼气化利用，在改善农业生态系统内部物质循环方面有着无可比拟的优越性。

沼气池清秸杆出料车实现全机械化清除池中长短作物秸秆。

这一项目成功解决了农村户用秸秆沼气池的出料难题，极大地推进了农村户用秸秆沼气池的推广进程，为农业循环经济建做出了极大的贡献。

但随着农村土地使用的规模化、集中化，农村居住格局也将产生重大变化(集中化、小区化趋势)，而农村户用秸秆沼气池也将向大中型秸秆沼气池转型。

对于大中型秸秆沼气池，由于其池体面积大、深度深(一般都在数百立方以上)，本机械工作范围及工作效率都难以适应其要求。

从目前大中型秸秆沼气池试点使用情况看，现试点中的大型秸秆沼气池的出料主要使用工程挖掘机械完成这一作业，但其使用费用太高，且操作中容易损坏沼气池池壁，针对大中型秸秆沼气池的出换料机械有待开发，以保障大中型秸秆沼气池的推广。

参考文献：[1]农业部新闻办公室．全国农作物秸秆资源调杳与评估报告[EB ／O L ]“20l l 一0l 一2I ]ht t p ：／／w w w ．Phf l m 。

印v ．c ∥fLi cl e ／C18蜡14／20110l ／7118．hl m l ．[2]庞风梅．农作物秸秆沼气发酵与直接利用效益比较[J]中国沼气，2008(02)：34—37[3]焦瑞莲秸秆沼气生产关键技术[Jj 科学种养，2010(7)：52[4]刘冰稻秸秆化学成分分析及研究[J ]．河北纺织．20l o(4)：22—25．【5]薛民琪．任彬，陆胜龙秸秆沼气关键技术研究与应用[J]．农业环境与发展．2009(6)：34—38(下转第23l 页)2012年4月农机化研究第4期[14]岳冬菊．陕南秦巴山区农业持续发展问题探讨[J]．咸[15]程根伟．我国西南地区的水供应和粮食生产潜力[J]阳师范学院学报，200l，16(4)：72—74．山地学报，2000，18(5)：408～414．A nal yze on t he U t i l i zat i on of A gr i cul t ur a I R esour ces and t heG r a i n Pr oduct i on Pot e nt i a i n Sout hw es t Pl at eauShi R uj i e(Col l Pge of A gr o nom y and B i ot e chnol ogy，S out hw es t U ni V er s i t y，C hongqi ng400716，Chi na)A bs t r a c t：Thi s pa pe r di s cusses t he s t a t u s of a鲥cul t ur al r es ou r ces a nd t he exi s t i ng pm hl P m s，cur r e nt s i t uat i on of gr ai n pr oduct i on a nd pm duct i ve pot ent i al i t y．Funhe珊or e，s o m e basi c i deas on t he i m pm vf I m ent of伊ai n pr oduc t i on pot ent i aL I ar e concl ude d，i ncl udi ng pos i t i V el y deV e l ops t he zoni ng r ot at i on pr act i ce sys t em and i m pr ove m ul t i pl e cr o p i ndex；pay at t ent i on t o t he i m pm v em ent of i nt em a l pr()duct i V i t y of铲a i n cm ps popul at i ony，i nc r ease s ci e nce and t e chnol ogy i nnova—t i on，s t r engt hen t he s uppor t i ng e正f．e ct of agr i cul t ur e sci ence and t echnol og，，t o gr ai n pr oduct i on；r e duc e t he no—t ar get out—put i n a咖cul t ur aI r unof f s of t he sl opi ng f a肿l and；pay at t ent i on t o t he c ons t l l l ct i on of qual i t y of ar abl e l and，i m pr ove t he s ecur i t)，of cul t i V at ed l and of gr ai n pr oduct i on abi l i t y．K ey w or ds：ut i l i za t i on of a萌cul t ur al r es our ce s；铲a i n pr oduct i on pot en t i al；ar ea of sout hw est pl a t eau(上接第212页)[6]倪圣亚．秸秆沼气技术研究与应用展望[J]．江苏农业科学，2010(3)：458—459．[7]方淑荣．我国农村沼气产业化发展的制约因素及对策[J]．农机化研究，2010，32(2)：216—219．[8]陈羚．我国秸秆沼气工程发展现状与趋势[J]．可再生能源，2010(3)：145一148．[9]吕建强．机械式沼液清渣出料车的研发[J]．农机化研A bs t r a ct l D：l003一188X(2012)04一02l O—E A [10][12]究，201l，33(3)：223—226．淮安市苏通市政机械有限公司．沼气池清秸杆出料车：中国，z L2009l0024725．3[P]．2010—0l一01．淮安市苏通市政机械有限公司．旋转式抓斗：中国，z L200420062844．0[P]．2005—09—21．淮安市苏通市政机械有限公司．沼气池抓吸料一体车：中国，Z L200920231433．2[P]．2010一08一04．T he St udy of C l eani ng M acl l i ne U s e d t o C l ean t heM et hane R es i duar v Sol ut i onLv J i anqi an91，Zhang M anl，W ang“an2，Zhao G uangyi3，H u Y uj un4(1．D epar t m ent of M e c hani cal E ngi ne e r i ng，H uai yi n I ns t i t ut e of Technol og)r，H uai’肌223003，C hi na；2．H uai’an Shi Sut ong S hi zheng Ji xi e C o．，Lt d，H uai’an223200，C hi na；3．H uai’a n B i nhu J i xi e C o．，Lt d，H uai’an223200，C hi na；4．H uai’a n Ti angong1'r ans m i s s i o n Tec hni c al C o．，L t d．，H uai’an223005，C hi na)A bst r act：I t i s t he bes t w ays t o sol ve t he pm bl e m of i dl e s t r a w r es o ur ce t hat t he s t r a w is bm ken dow n t o f o珊m et hane．B ut t he s t r a w bi ogas gene m t i ng pi t needs r ef uel i ng pe r i odi c aU y t o en s ur e t he gas gener a t i ng V el oci t y and em ci e ncy．M or e—over，bec ause t her e a r e a gr eat deal of f i br es i n t I l e s t r aM w ast e，i t i s eas y t o bl ock up i n t he oper a t i on pm ces s w hen ex-t ract i on cl ean i ng m achi ne i s use d t o cl e卸t he m et hane r es i duar y s ol ut i on of l i V es t ock excr em ent．It i s di m c ul t t o adj ust t o t he r ef uel i ng r e qui r em ent s of t he st r ar w bi ogas gener at i ng pi t．T he pr obl em of s t r a w bi ogas gener a t i ng pi t di s cha哂ng h鹪been t he bot de ne ck of t he s t m w bi ogas ext ensi on．Thi s pa pe r br i eny i nnD duce s a ki nd of gr a s p—t y pe cl e ani ng m achi ne w hi ch ca n s ol V e t he pr obl e m of s t“，w gener a t i ng pi t di scharge．K ey w D r‘l s：cr o p st r aw；bi ogas r es i dues；bi ogas geneI at i ng pi t；di schar|画ng23l。