甘蔗叶秸秆压缩特性研究

收稿日期：2019年1月4日 修回日期=2019年1月21日 *基金项目：广西自然科学基金(2017GXNSFBA198077)；桂林理T•大学博士启动基金 第一作者：李徐勇•男，1994年生，浙江丽水人.硕士研究生；研究方向为农业机械机理分析与应用。E-mail： lixuyongl994@163.com 通讯作者：雷军乐，女.1982年生，广西南宁人.博士.副教授.硕导；研究方向为农业机械机理分析与应用。E-mail： xiaole_616@163. com
第40卷第6期 2019年6月
中国农机化学报 Journal of Chinese Agricultural Mechanization
DOI： 10. 13733/j. jcam. issn. 2095-5553. 2019. 06. 22
甘蔗叶秸秆压缩特性研究
Vol. 40 No. 6 Jun. 2019
0引言
甘蔗为禾本科植物.是重要的糖料作物和经济作 物，可提炼乙醇作为能源替代品在我国的广西、 广东、云南、海南等地处热带及亚热带地区，在气候 条件上相较于我国其他省份具有得天独厚的优势. 因此都有广泛的种植。目前，我国食糖总产量仅次 于巴西和印度，其中广西是我国最大的甘蔗种植区 域。据统计，广西每年甘蔗种植达到1 000多khm2, 糖产量占全国一半以上。因此，我国每年都有相当 大的甘蔗产量，每当甘蔗收获时，就会产生数量巨大 的甘蔗叶秸秆。一般可产生6 000- 10 500 kg/hm2 (以15%蔗茎重计算)的甘蔗叶秸秆"期。国内外普 遍采用直接田间焚烧的传统方式来处理废弃的甘蔗 叶秸秆，综合利用率不到20%。由于田间焚烧弊大 于利，会对环境造成严重污染•甚至会引发火灾。因 此国内外开始重视对甘蔗叶秸秆的资源化利用，现 阶段主要有以下几种处理方式：青贮做饲料，直燃发 电.粉碎还田，生产沼气，制作厩肥，制浆造纸，用作
李徐勇，雷军乐，肖建中 (桂林理工大学机械与控制工程学院，广西桂林,541000)
摘要：我国每年都会产生数量巨大的甘蔗叶秸秆，是一种优质的生物质能源。为实现甘蔗叶秸秆资源化利用，就必须解决 甘蔗叶秸秆的收集、打捆难题。利用自制的压缩装置并结合甘蔗叶秸秆在田间呈现的横向和杂乱两种铺放状态，设计取
样部位、含水率、加载速度和加料量四个变量因素，进行4因素5水平正交旋转试验，解析各因素对甘蔗叶秸秆最大压缩
第6期
李徐勇等：甘蔗叶秸秆压缩特性研究
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1试验材料与方法 11试验装置与仪器设备
本试验使用的主要试验装置WDW-100型微机 控制电子万能试验机。该机器采用先进的基于高速 DSP平台的试验机数字闭环控制与测量系统.配备的 力传感器测量范围为1〜100 kN,试验机运行的速度 为0. 001〜500 mm/min可调"有效压缩行程为 800 mm,试验机精度等级为1级。
李徐勇，雷军乐，肖建中.甘蔗叶秸秆压缩特性研究[J].中国农机化学报，2019, 40(6)： 112-117 Li Xuyong, Lei Junie・ Xiao Jianzhong. Study on compressive characteristics of sugarcane leaf straw [J]. Journal of Chi­ nese Agricultural Mechanization, 2019» 40(6): 112 —117
压缩装置采用自制的压缩筒，材质为45号钢，压 缩筒的内径为92 mm,高为192 mm,壁厚为5 mm。配 备直径为90 mm的活塞，压缩连杆长度为200 mm。压 缩筒内壁经过打磨抛光、防锈处理，尽可能减少试验过 程中存在的摩擦力对测量数据的影响。并且在压缩筒 的侧壁和筒底不规则的开置若干个直径为5 mm的排气 孔,便于试验过程中筒内的空气排出。设计的压缩筒与 试验机组成的压缩试验装置示意图如图1所示。
栽培菇类基料等⑺。 甘蔗叶秸秆资源化利用不仅可以保护环境，还可
实现农业废弃物变废为宝。为了加强甘蔗叶秸秆资源 化利用，必然的会涉及到甘蔗叶的收集，运输，贮存以 及处理甘蔗叶的机器及技术 。国内外市场上处理甘蔗 叶的机器有：甘蔗叶捡拾打捆机，甘蔗叶剥叶机.甘蔗 叶粉碎还田机等等C8-H\
目前，甘蔗叶秸秆处理效率低，造成秸秆资源严重 浪费的主要原因是甘蔗叶收集的机械设计不够合理. 不具有广泛的适应性，蔗农在收集过程中呈现出机械 化程度低，成本高昂等现象。因此，急需改进和优化现 有机器研制出高效，低成本的甘蔗叶集捆机器，实现甘 蔗叶秸秆最大程度的资源化利用[,2-3] o为了进一步改 进和优化机器的性能，提高甘蔗叶收获机器的工作效 率，就必须从甘蔗叶的力学特性着手。只有深入研究 甘蔗叶的生物力学特性，才能更有针对性的优化甘蔗 叶集捆及粉碎的各wk.baidu.com机器。本文通过对新鲜甘蔗叶秸 秆进行压缩试验，分析其压缩力学特性，为之后的甘蔗 叶集捆类机器提供可靠的理论基础。
1.计算机2.数据采集仪3.试验机机架4.升降台 5.压力传感器6.压缩连杆7.压缩筒
其他仪器设备主要有电子天平（量程为1 000 g, 精度为0. 1 g）,用于称量试验样本。游标卡尺（精度为 0. 02 mm）,卷尺和剪刀.用于裁取试验样本和叶片的 数据测量。 12试验材料
力的影响规律。压缩试验表明：试验设置的四个变量因素对最大压缩力的影响规律相似，但是压缩至同一密度，杂乱铺放 比横向铺放状态所需的压缩力要大的多。在横向和杂乱两种铺放状态下，从叶鞘至叶片上部所需最大压缩力先增大后减 小•取样部位越靠近叶片下部，最大压缩力越大；随着物料的含水率增大，最大压缩力逐渐减小；加载速度增大，最大压缩 力呈现出先增大后减小的趋势；随加料量的增加，最大压缩力呈现先减小后增大的变化趋势。在两种压缩状态下，其中含 水率对甘蔗叶秸秆的压缩特性影响最显著。 关键词：甘蔗叶秸秆；压缩试验；变量；最大压缩力 中图分类号：S817 文献标识码：A 文章编号:2095-5553 (2019) 06-0112-06