甘蔗叶秸秆压缩特性研究
甘蔗整秆剥叶关键技术与剥叶机理研究
甘蔗整秆剥叶关键技术与剥叶机理研究牟向伟;黄煜;万理;黄植功;韦春荣;李寒阳【摘要】甘蔗是我国主要的糖料作物，目前我国甘蔗机械化收获技术水平较低导致蔗糖生产成本较高；而剥叶关键技术研究是甘蔗机械化收获技术发展的关键环节之一。
针对上述问题，分析了国内外关于甘蔗整秆剥叶关键技术与剥叶机理的研究现状，指出叶鞘剥离机理是甘蔗整秆剥叶关键技术研究的重点内容。
同时，提出了3个拟解决的关键科学问题：①叶鞘的基本破坏强度和破坏形式以及叶鞘剥离机理；②剥叶元件对叶鞘的破坏作用机理及其运动状态方程与动力学模型；③基于叶鞘剥离机理理论的甘蔗整秆剥叶关键技术。
%Sugarcane is the main sugar crop in China .At present , the sucrose cost in China is higher than that of world average .The main reason is that mechanization level for sugarcane harvesting is too low .Study on key technology of whole stalk sugarcane leaf-stripping is one of the key parts of the development of the sugarcane harvesting mechanical technolo -gy .For above problems , the research status on both domestic and overseas whole stalk sugarcane leaf -stripping was ana-lyzed .Study on the leaf sheath-stripping mechanism is the main content of research on key technology of whole stalk sug -arcane leaf-stripping .Three key issues are presented as followings:( 1 ) the fundamental failure strength , fracture forms of leaf sheath and its mechanism;( 2 ) the fracture mechanism of leaf sheath under the action of leaf-stripping elements and its motion state equation and the dynamic model and ( 3 ) key technology of whole stalk sugarcane leaf-stripping based on the theory of leaf sheath-stripping mechanism .【期刊名称】《农机化研究》【年(卷),期】2013(000)011【总页数】5页(P13-17)【关键词】甘蔗;整秆;剥叶;关键技术;机理【作者】牟向伟;黄煜;万理;黄植功;韦春荣;李寒阳【作者单位】广西师范大学电子工程学院，广西桂林 541004;广西师范大学电子工程学院，广西桂林 541004;广西师范大学电子工程学院，广西桂林 541004;广西师范大学电子工程学院，广西桂林 541004;广西师范大学电子工程学院，广西桂林 541004;广西师范大学电子工程学院，广西桂林 541004【正文语种】中文【中图分类】S225.5+30 引言甘蔗是我国主要的糖料作物，蔗糖产量占我国食糖总产量的90%以上，在我国农业经济中占有重要地位。
农作物秸秆的物理特性分析
农作物秸秆的物理特性分析农作物秸秆是指农作物在收割后留下的茎、叶、皮等部分的残留物。
它是农作物生长过程中的副产物，通常被用作饲料、肥料、覆盖物或者生物质能源。
农作物秸秆具有一系列的物理特性，这些特性对于秸秆的处理、利用以及影响土壤的物理性质都具有重要的意义。
因此，对农作物秸秆的物理特性进行分析是十分必要的。
首先，农作物秸秆的密度是其最基本的物理特性之一、密度是指单位体积内的质量，常用单位为克/立方厘米或千克/立方米。
农作物秸秆的密度会受到种类、生长环境、收割时间等因素的影响。
不同种类的农作物秸秆密度差异较大，一般在0.1-0.3g/cm³之间。
密度的大小对于农作物秸秆的处理和利用方式有一定影响，如密度较大的秸秆更适合用于生物质能源的生产。
其次，农作物秸秆的颜色也是其物理特性之一、农作物秸秆的颜色通常为黄色、黄棕色或深棕色。
不同颜色的秸秆所含有的养分和生理活性物质也可能存在差异。
颜色的变化可能受到降解、氧化等因素的影响。
农作物秸秆的长度和直径也是其物理特性之一、农作物秸秆的长度和直径对其在不同应用过程中的适用性具有重要影响。
一般来说，农作物秸秆的长度在5-30厘米，直径在0.5-5毫米之间。
长度和直径的大小对于秸秆的压实性、保水性、透气性等性质具有重要影响。
此外，农作物秸秆的含水率也是其重要的物理特性之一、含水率是指农作物秸秆中所含水分的百分比。
含水率的大小会影响农作物秸秆的保存、运输、堆积和利用方式。
一般来说，农作物秸秆的含水率在10%-20%之间较为合适。
含水率偏高会导致秸秆发霉、打湿等问题，偏低则会影响其可压实性等物理性质。
最后，农作物秸秆的抗拉强度、抗压强度等也是其物理特性之一、这些强度性质可以反映农作物秸秆的机械性能，对于秸秆的机械处理、堆积、压实等过程具有重要的影响。
不同种类的农作物秸秆具有不同的机械强度性能，需要根据具体情况进行选择和处理。
综上所述，农作物秸秆的物理特性对于其处理、利用以及对土壤的影响具有重要的意义。
高效农作物秸秆粉碎机械的压缩与热解研究
高效农作物秸秆粉碎机械的压缩与热解研究概述随着人口的增长和经济的发展，农作物的种植量逐年增加，秸秆的产量也随之增加。
然而，大量的秸秆处理不当会导致环境问题，包括土壤污染和空气污染等。
因此，开发一种高效农作物秸秆处理机械非常有必要。
本文将重点介绍高效农作物秸秆粉碎机械的压缩与热解研究，以解决秸秆处理的问题并为农业可持续发展做出贡献。
1. 秸秆处理问题的背景农作物的种植量不断增加，导致秸秆的产量快速增长。
然而，传统的秸秆处理方法如露天焚烧和填埋对环境造成了严重的污染。
秸秆的直接焚烧不仅造成大量二氧化碳的排放，还会产生有害气体和颗粒物，对空气质量和人体健康产生不良影响。
而秸秆的填埋则会导致土壤质量的下降和有机物的浪费。
因此，研究高效的秸秆处理机械是解决这一问题的关键。
2. 高效农作物秸秆粉碎机械的意义高效农作物秸秆粉碎机械的研究具有重要意义。
一方面，将秸秆经过压缩和粉碎处理后，可以大大减少其体积，方便储存和运输。
另一方面，通过热解处理，可以将秸秆转化为可再生能源，如生物质燃料和生物质炭，以替代传统的能源和化肥，以实现循环利用和能源的可持续利用。
3. 压缩与粉碎技术的研究与应用高效农作物秸秆粉碎机械的核心技术之一是压缩与粉碎技术。
通过对秸秆的压缩与粉碎处理，可以大大减少秸秆的体积，并且使其易于储存和处理。
这需要研究合适的机械设备和工艺参数，以实现高效的压缩与粉碎效果。
目前，已经有一些研究成果取得了重要进展，但还需要进一步改进和优化。
4. 热解技术的研究与应用在高效农作物秸秆粉碎机械中，热解技术也起着关键的作用。
通过热解处理，可以将压缩粉碎后的秸秆转化为生物质燃料和生物质炭等能源产品。
热解技术包括热解反应器的设计、热解温度的控制和热解产物的分离等关键技术。
研究人员需要通过实验和模拟，找到最佳的热解条件和操作参数，以提高热解效率和产物质量。
5. 压缩与粉碎技术与热解技术的结合应用高效农作物秸秆粉碎机械的研究需要将压缩与粉碎技术和热解技术结合起来应用。
农作物秸秆综合利用的研究毕业论文
2.2.7秸秆可变生物油
将木屑、稻壳、玉米秆与棉花杆等多种原料进行热解液化和再加工,可变废为宝,将它们转化为生物油,其中木屑产油率达60%以上,秸秆产油率达50%以上,生物油热值16～18MJ/kg。这项成果已经过中试,实现产业化已指日可待。
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2.2.2秸秆还田
农作物秸秆还田技术主要是机械化秸秆粉碎直接还田技术，它是以机械的方式将田间的农作物秸秆直接粉碎并抛洒于地表，随即耕翻入土，使之腐烂分解，从而培肥地力，实现农业增产增收。机械化秸秆还田技术具有显著的经济效益和社会效益。
2.2.3秸秆燃气
秸秆燃气，是利用生物质通过密闭缺氧，采用于溜热解法与热化学氧化法后产生的一种可燃气体，这种气体是一种混合燃气，含有一氧化碳、氢气、甲烷等，亦称生物质气。
广西农作物秸秆综合利用现状与对策
广西农作物秸秆综合利用现状与对策苏莹莹1, 2，蓝合永 1，吴泽标 1，谭正龙 1，陶仕龙 1，谢俭仕 1，黎晓峰1 *（1. 广西大学 农学院，广西 南宁 530004；2. 广西壮族自治区农业生态与资源保护站，广西 南宁 530022）[摘 要]广西农作物秸秆资源丰富，推进广西农作物秸秆综合利用提质增效，对促进广西农业绿色发展及生态环境保护具有积极意义。
为提升广西农作物秸秆综合利用质量与水平提供参考，分析广西农作物秸秆资源产生与分布情况、主要利用方式与典型模式，指出广西农作物秸秆综合利用中存在产业链条不完善、供需端不平衡、市场主体规模小、带动能力不强、缺乏适宜农机设备、秸秆离田机械化程度低、技术支撑不强、秸秆利用方式粗放等问题，提出加大资金投入、加强政策扶持、突出主攻方向、完善产业链条、加大研发力度、强化技术支撑、抓好舆论宣传、加强示范引导的对策。
[关键词]秸秆；综合利用；现状；对策；广西[中图分类号]F323.214[文献标识码]A [文章编号]1004-8421(2024)02-0053-0098-05秸秆是农业生产过程中，农作物收获后残留的不能食用的茎、叶等副产品。
农作物秸秆资源利用方式多样，可为种植业、养殖业以及新能源产业提供重要的物质支撑，实现其“变废为宝”，对保护生态环境、缓解我国能源供给压力、促进农业可持续发展具有重大意义[1]。
2019—2023年各年的中央1号文件中均提到秸秆综合利用相关内容；党的二十大报告提出“推进各类资源节约集约利用，加快构建废弃物循环利用体系”[2]；《“十四五”全国农业绿色发展规划》中明确提出，到2025年农作物秸秆综合利用率应维持在86%以上[3]。
随着我国对农作物秸秆综合利用愈发重视，我国农作物秸秆综合利用规模与水平日益提升。
2022年农业农村部发布的《全国农作物秸秆综合利用情况报告》显示，全国农作物秸秆综合利用率稳步提升，2021年，全国农作物秸秆利用量6.47亿t ，综合利用率达88.1%；秸秆还田量达4亿t ，秸秆离田利用率达33.4%，其中饲料化利用量达1.32亿t ，饲料化利用率达18%；燃料化利用量稳定在6 000多万t ，基料化、原料化利用量达1 208万t ；饲料化利用主体在利用主体总量中的占比最高，达76.9%，肥料化、燃料化、基料化、原料化利用主体占比分别为7.8%、8.9%、3.8%、2.6%[4]。
甘蔗茎秆在扭转、压缩、拉伸荷载下的破坏试验
甘蔗茎秆在扭转、压缩、拉伸荷载下的破坏试验刘庆庭;区颖刚;卿上乐;陈海波【期刊名称】《农业工程学报》【年(卷),期】2006(22)6【摘要】甘蔗茎秆物理力学特性是建立甘蔗茎秆材料模型和茎秆在各种荷载下本构关系的基础.该文以"桂林-1号"甘蔗的茎秆为试验材料,采用自制的夹具,在扭转试验机上进行扭转试验,在材料力学万能试验机上进行拉伸、压缩试验.试验结果表明:在扭转荷载下,甘蔗茎秆的破坏形式为产生轴向裂纹;在压缩荷载下的破坏形式为屈曲,并产生轴向裂纹;在拉伸荷载作用下,蔗皮、蔗芯的破坏形式为断裂.对试验用 "桂林-1号"甘蔗茎秆的基部,切变模量的平均值为10.82 MPa,最大剪切应力的平均值为0.45 MPa;基部第一、二、三节的抗压强度平均值分别为14.47 MPa、9.93 MPa和8.24 MPa.基部蔗皮轴向、径向拉伸强度平均值分别为47.02 MPa和2.57 MPa,蔗芯轴向、径向拉伸强度平均值分别为6.71 MPa和1.34 MPa.【总页数】4页(P201-204)【作者】刘庆庭;区颖刚;卿上乐;陈海波【作者单位】华南农业大学工程学院,广州,510642;华南农业大学工程学院,广州,510642;湖南工程学院机械系,湘潭,411101;华南农业大学工程学院,广州,510642【正文语种】中文【中图分类】S1【相关文献】1.单向压缩荷载作用下煤岩破坏机理初探 [J], 李东凯;李庚;刘保县2.玻璃纤维织品聚合物复合材料在拉伸/扭转双向载荷作用下的疲劳破坏与寿... [J], 裴俊厚3.甘蔗茎秆在光刃刀片切割下根茬破坏试验 [J], 刘庆庭;区颖刚;卿上乐;王万章4.甘蔗茎在弯曲荷载下的破坏 [J], 刘庆庭;区颖刚;袁纳新5.在压缩荷载下含共线裂纹岩石断裂破坏的实验研究 [J], 徐文涛;朱哲明;汪波;刘宏杰因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
甘蔗叶生物力学特性研究理论与分析
甘蔗叶生物力学特性研究理论与分析郑勇;李玲;焦静;王金丽;叶园伟【摘要】Sugarcane plays an important role in sugar production in China.Sugarcane leaves are a biomass energy with enormous reserves and need to be urgently exploited and utilized.Researches on biomechanical properties of sugarcane leaves were less documented.The sugarcane leaves were analyzed in shear properties,tensile properties and other mechanical properties from the fields of engineering,biology,engineering mechanics and engineering materials.This analysis will provide references for study of biomechanical properties of sugarcane leaves and for research and development,computer simulation,optimum design and intelligentization of machines for grinding sugarcane leaves for soil manure,pretreatment of sugarcane leaves for biogas production,leaf stripping and sugarcane harvesting.%甘蔗在中国糖料生产中占重要地位,甘蔗叶是一种储量巨大且亟待开发利用的生物质能源,具有很好的开发利用价值.然而,目前对甘蔗叶生物力学特性方面的研究尚缺乏有效的研究理论与方法.本研究引入新兴的农业生物力学研究理论,结合工程学、生物学、工程力学和工程材料学的基本原理与方法,研究甘蔗叶拉伸力学性能、甘蔗叶剪切力学性能、甘蔗叶力学性能,为研究甘蔗叶的生物力学特性寻找到有效的研究理论与方法,为甘蔗叶粉碎还田、甘蔗叶沼气利用预处理机械,以及甘蔗剥叶、收获等机械的研究开发、优化设计、计算机仿真及智能化提供参考.【期刊名称】《热带农业科学》【年(卷),期】2017(037)001【总页数】5页(P84-88)【关键词】甘蔗叶;生物力学特性;研究理论【作者】郑勇;李玲;焦静;王金丽;叶园伟【作者单位】中国热带农业科学院农业机械研究所广东湛江524091;中国热带农业科学院农业机械研究所广东湛江524091;中国热带农业科学院农业机械研究所广东湛江524091;中国热带农业科学院农业机械研究所广东湛江524091;中国热带农业科学院农业机械研究所广东湛江524091【正文语种】中文【中图分类】S566.1我国糖料作物主要包括甘蔗和甜菜，其中，甘蔗是我国糖料生产的重要作物。
利用甘蔗蔗杆进行生物质燃料生产的研究
利用甘蔗蔗杆进行生物质燃料生产的研究生物质燃料是一种可再生能源，被广泛用于替代传统化石能源，并被视为减少温室气体排放和缓解能源危机的重要解决途径之一。
甘蔗蔗杆作为一种常见的农作物废弃物，拥有丰富的纤维素和半纤维素组分，被认为是一种理想的生物质资源。
本文将探讨利用甘蔗蔗杆进行生物质燃料生产的研究。
首先，对甘蔗蔗杆进行预处理是生物质燃料生产的关键步骤之一。
由于甘蔗蔗杆含有高纤维素和半纤维素含量，需要通过物理、化学或生物方法来降解这些复杂的聚合物。
物理方法包括磨碎、切割和粉碎，这些方法能够有效地增加甘蔗蔗杆的表面积，提高酶的附着和降解效率。
化学方法主要是利用酸碱预处理，其中酸预处理能够分解甘蔗蔗杆中的半纤维素和木质素，而碱预处理则可以提高纤维素的可降解性。
生物方法主要是利用微生物菌株或酶来降解甘蔗蔗杆中的纤维素和半纤维素，这种方法具有环境友好、高效和可持续的特点。
其次，将预处理后的甘蔗蔗杆进行糖化和发酵是生物质燃料生产的关键过程。
糖化是将纤维素和半纤维素降解为可发酵糖的过程，常用的方法包括酶解和化学糖化。
酶解是利用纤维素酶和半纤维素酶将纤维素和半纤维素分解为可发酵糖，而化学糖化则是通过化学反应将纤维素和半纤维素转化为可发酵糖。
发酵是将糖转化为生物质燃料的过程，一般采用微生物发酵方法，如酵母菌和细菌。
在发酵过程中，微生物会将可发酵糖转化为乙醇、丁醇或其他生物质燃料。
此外，甘蔗蔗杆还可以通过热解或气化等方法转化为生物质燃料。
热解是将甘蔗蔗杆在高温下分解为液体、气体和固体产物的过程，液体产物可用作生物柴油或液体燃料，气体产物可用作燃料气体或合成气，固体产物可用作生物炭。
气化是在高温下将甘蔗蔗杆转化为可燃气体的过程，可燃气体主要包括一氧化碳、氢和甲烷。
这些转化方法不仅可以提高甘蔗蔗杆的能源利用效率，还能减少污染物的排放。
此外，为了进一步提高甘蔗蔗杆的生物质燃料生产效益，还可以通过合理的能源回收利用和废弃物处理来实现资源的循环利用。
甘蔗收获机的秸秆处理与资源化利用技术研究
甘蔗收获机的秸秆处理与资源化利用技术研究甘蔗作为世界上最重要的经济作物之一，在全球范围内具有广泛的种植面积和产量。
甘蔗的种植和加工过程中会产生大量的秸秆废弃物，如何有效地处理和利用这些秸秆成为当前亟待解决的问题之一。
本文将围绕甘蔗收获机的秸秆处理与资源化利用技术展开研究。
首先，我们需要了解甘蔗收获机的工作原理和特点。
甘蔗收获机是一种用于收割甘蔗的农业机械装备，其主要功能是将甘蔗从田地中割取，并通过输送系统将其收集起来。
在该过程中，甘蔗的茎部会被割取下来，形成大量的秸秆。
针对甘蔗收获机产生的秸秆问题，研究人员提出了一系列的处理与利用技术。
一种常见的方法是利用秸秆进行能源生产。
秸秆可以通过生物质发电厂转化为电能，并驱动一系列的机械设备运行。
此外，还可以将秸秆转化为生物燃料，如生物柴油和生物乙醇，用于替代传统的矿物燃料。
这种方式不仅可以减少对传统矿物燃料的依赖，还可以减少温室气体的排放，减缓气候变化。
除了能源利用，秸秆还可以用于农业土壤改良。
甘蔗的茎部富含丰富的有机质和养分，可以通过秸秆还田来改善耕地土壤的结构和肥力。
将秸秆还田不仅可以增加土壤的有机质含量，提高土壤的肥力，还可以提高土壤的保水保肥能力，减少土壤侵蚀，促进农业可持续发展。
此外，秸秆还可以用于制造纤维板等建筑材料。
将秸秆经过物理或化学处理后，可以获得纤维素和木质素等重要的原料，用于生产纤维板、纸张和木质制品等。
这不仅可以有效利用秸秆资源，减少对木材等天然资源的依赖，还可以促进农村产业结构的升级和转型。
然而，甘蔗秸秆的处理与资源化利用技术在实际应用中仍面临一些挑战。
首先，秸秆的收集和运输成本较高，导致资源化利用的经济效益有限。
其次，秸秆的保存和储存技术尚不完善，容易发生霉变和腐烂等问题。
此外，对于秸秆的精细化加工技术还存在一定的瓶颈，尚未实现大规模产业化生产。
为了克服这些问题，我们可以通过技术创新和政策支持来推动甘蔗秸秆的资源化利用。
首先，需要加强机械设备的研发和改进，降低秸秆收集和运输的成本，并提高资源化利用的效率。
“蔗叶替换蔗渣”入炉燃烧情况研究报告
“蔗叶替换蔗渣”入炉燃烧情况研究报告
何华柱;旷运坤;罗立霄;陈小琳;孙玮玮
【期刊名称】《甘蔗糖业》
【年(卷),期】2024(53)1
【摘要】广西作为全国最大的糖料蔗生产基地,甘蔗叶是主要的农作物秸秆资源。
直接露天焚烧会造成严重的环境污染,因此需要开发更有效的资源化利用方式。
甘蔗渣作为甘蔗制糖的副产物,目前大部分被用作制糖企业锅炉的燃料,相比于用于制备高档环保餐具,其资源利用价值亦不高。
一方面是富余的甘蔗叶,存在合理化使用的压力;另一方面是高价值的甘蔗渣,需要节省使用,而“蔗叶替换蔗渣”入炉燃烧恰好能同时解决这两个问题。
因此,本文针对广西区内的糖厂锅炉进行深入调研,充分分析“蔗叶替换蔗渣”入炉燃烧面临的问题以及探讨其中的效益,并提出推动蔗叶入炉燃烧相关的建议,旨在为政府及制糖企业开发蔗叶资源化利用提供参考。
【总页数】9页(P58-66)
【作者】何华柱;旷运坤;罗立霄;陈小琳;孙玮玮
【作者单位】广西壮族自治区糖业协会;广西特种设备检验研究院;广西梧州锅炉股份有限公司;九通环保设备有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TS249
【相关文献】
1.甘蔗渣锅炉实现炉排面无蔗渣燃烧
2.蔗渣炉燃烧多变量综合自动控制应用
3.糖厂蔗渣炉燃烧自控系统的设计与实施
4.炉排-循环床复合燃烧垃圾焚烧炉研究报告
5.江门甘蔗化工厂风送蔗糠入炉燃烧工程投产
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甘蔗尾茎力学特性试验
甘蔗尾茎力学特性试验罗菊川;区颖刚;刘庆庭【摘要】为获取甘蔗尾部茎秆的力学特性参数,利用精密型微控电子万能试验机对蔗尾生长点以下1 ~3 节茎秆的拉伸、压缩力学性能进行试验. 结果表明:蔗尾节位对抗拉、抗压强度的影响极其显著,抗拉、抗压强度由中部向尾部顶端生长点方向显著减小;蔗尾生长点以下1 ~3 节抗拉强度平均值分别为1.44、2.87、4.72MPa,拉伸弹性模量平均值分别为22.02、27.60、37.09MPa. 各节茎秆直径与抗拉强度呈二次函数负相关关系,随着直径的增大,抗拉强度减小. 抗压强度平均值分别为4.04、5.22、 6.66MPa;压缩弹性模量平均值分别为 23.93 、25.37、24 .12 MPa;各节茎秆直径与最大压缩载荷之间呈幂函数正相关关系,随着直径的增大,最大压缩载荷增大. 试验结果为甘蔗收获断尾机械的设计及建立数学模型进行动力学仿真提供了理论依据.%In order to obtain the mechanical characteristic parameters of sugarcane tail stalk, tensile and compression tests were conducted in the accurate micro-controlled electronic universal testing machine.The results indicated that sug-arcane tail node had extremely significant effects on the tensile strength and the compressive strength which decreased from the middle to the tail apical growing points, the results also showed that the average values of tensile strength of 1~3 nodes below the tail apical growing points were 1.44,2.87,4.72MPa,respectively, and their average values of tensile modulus of elasticity were 22.02,27.60,37.09MPa, respectively;It was quadratic function negative correlation between the diameter and the tensile strength of each nodes in the tail, and the tensile strength decreases with the increase of di-ameter;their average values ofcompressive strength were 4.04,5.22,6.66MPa, respectively, average values of com-pression modulus of elasticity were 23.93,25.37,24.12MPa, respectively, it was power function positive correlation be-tween the diameter and the maximum compression load of each nodes in the tail,and with the increase of diameter, the maximum compression load increases.The conclusions provide the theoretical foundation to design tail -breaking mecha-nism of sugarcane harvester and establish mathematical model for dynamic simulation.【期刊名称】《农机化研究》【年(卷),期】2016(038)007【总页数】4页(P220-223)【关键词】甘蔗尾茎;力学特性;抗拉强度;抗压强度【作者】罗菊川;区颖刚;刘庆庭【作者单位】华南农业大学南方农业机械与装备关键技术教育部重点实验室,广州510642;华南农业大学南方农业机械与装备关键技术教育部重点实验室,广州510642;华南农业大学南方农业机械与装备关键技术教育部重点实验室,广州510642【正文语种】中文【中图分类】S225.5+3;S220.2甘蔗作为我国主要的糖料作物，蔗糖产量占我国食糖总产量的90%以上，在农业经济中占有重要的地位[1-2]；但目前我国食糖生产成本过高，蔗糖产业的国际竞争力十分低下，主要原因是耗时最长、最艰苦、占甘蔗生产成本比例最高的甘蔗收获环节基本上还是人工作业，而断尾除叶技术是制约甘蔗收获机械发展的瓶颈[3]。
甘蔗叶生物力学特性研究理论与分析
（ 中 国热 带农 业科 学院农 业机械 研 究所 广 东湛江 ５ ２ ４ ０ ９ １ ）
摘 要 甘 蔗 在 中 国糖 料 生 产 中 占重 要 地 位 ，甘 蔗 叶 是 一 种 储 量 巨大 且 亟待 开 发 利 用 的 生 物 质 能 源 ，具 有 很 好 的 开 发 利 用 价 值 然 而 ． 目前 对 甘 蔗 叶 生 物 力 学 特 性 方 面 的研 究 尚 缺 乏 有 效 的研 究 理 论 与 方 法 。 本 研 究 引 入 新 兴 的 农 业 生 物 力 学 研 究 理论 ．结 合 工 程 学 、生 物 学 、工 程 力学 和 工 程 材 料 学 的基 本 原 理 与 方 法 ，研 究 甘 蔗 叶 拉 伸 力 学 性 能 、甘蔗 叶剪 切力 学 性 能 、甘 蔗 叶 力 学 性 能 ，为 研 究 甘 蔗 叶 的 生 物 力 学 特 性 寻 找 到有 效 的 研 究 理 论 与 方 法 ，为 甘 蔗 叶 粉 碎 还 田 、甘 蔗 叶 沼 气 利 用 预 处 理 机 械 ，以 及 甘 蔗剥 叶 、收 获 等机 械 的 研 究 开 发 、优 化 设 计 、 计 算 机 仿 真 及 智 能 化 提 供 参 考
ｂ ｉ ｏ ｍａ ｓ ｓ ｅ ｎ ｅ ｒ ｇ ｙ ｗｉ ｔ ｈ ｅ ｎｏ ｒ ｍｏ ｕｓ ｒ ｅ ｓ ｅ ｒ ｖ ｅ ｓ ａ ｎ ｄ ｎ ｅ ｅ ｄ ｔ ｏ ｂ ｅ ｕ ｒ ｇ ｅ ｎ ｔ ｌ ｙ ｅ ｘ ｐｌ ｏ ｉ ｔ ｅ ｄ ａ ｎ ｄ ｕ ｔ ｉ ｌ ｉ ｚ ｅ ｄ ．Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｅ ｓ ｏ ｎ
Ａｂｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ Ｓｕ ｇ ａ ｒ ｃ ａ ｎ ｅ ｐ ｌ ａ ｙ ｓ ａ ｎ ｉ ｍｐｏ ｒ ｔ ａ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｅ ｉ ｎ ｓ ｕ ｇ ａ ｒ ｐ ｒ ｏ ｄ ｕｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ Ｃｈ ｉ ｎ ａ ．Ｓ ｕｇ ａ ｒ ｃ ａ ｎ ｅ ｌ ｅ ａ ｖｅ ｓ ａ ｒ ｅ ａ
秸秆类物料的力学特性研究现状与探索
秸秆类物料的力学特性研究现状与探索刘晓东;郭文斌;王春光;杜晓雪;靳敏;王鹏鹏;赵方超【摘要】随着农业工程学科的发展,深入研究秸秆类物料的力学特性越发重要,因为秸秆类物料的这一特性能够为农业收获机械、加工机械等提供必要的设计参数和理论依据.为此,从秸秆类物料压缩、剪切、拉伸和压缩力学特性的影响因素入手,介绍了秸秆类物料力学试验的国内外研究现状,提出了将秸秆类物料多种力学特性结合起来进行综合分析的理念,探究它们之间相关联处,并对其发展趋势进行了分析.【期刊名称】《农机化研究》【年(卷),期】2019(041)006【总页数】4页(P265-268)【关键词】秸秆;力学特性;剪切;压缩;拉伸;弯曲【作者】刘晓东;郭文斌;王春光;杜晓雪;靳敏;王鹏鹏;赵方超【作者单位】内蒙古农业大学机电工程学院,呼和浩特 010018;内蒙古农业大学机电工程学院,呼和浩特 010018;内蒙古农业大学机电工程学院,呼和浩特 010018;内蒙古农业大学机电工程学院,呼和浩特 010018;内蒙古农业大学机电工程学院,呼和浩特 010018;内蒙古农业大学机电工程学院,呼和浩特 010018;内蒙古农业大学机电工程学院,呼和浩特 010018【正文语种】中文【中图分类】S1830 引言秸秆类物料是指水稻、小麦、玉米及高粱等禾本科农作物成熟脱粒后剩余的茎叶部分。
查阅以往数据可以看出：我国是农作物秸秆年产量大国，持续关注着农作物秸秆问题，因其不管是从经济方面还是环境方面，都对我国的发展起着重要的作用[1-2]。
秸秆松散、堆积密度低、存储困难及运输成本高等特点一直是制约其高效利用的原因之一[3-5]。
秸秆力学性能的研究可以作为相关机械设计、探索新的秸秆加工方法提供理论依据和设计参数指导,从而提高加工处理质量、降低运输成本、解决储运困难等问题，并且减少其在收获、加工、储运中由于机械损伤导致的养分损失[6]。
本文对秸秆类物料压缩、剪切等力学特性的研究现状进行了综述，并对其发展趋势进行了分析。
秸秆类物料的力学特性研究现状与探索
秸秆类物料的力学特性研究现状与探索刘晓东ꎬ郭文斌ꎬ王春光ꎬ杜晓雪ꎬ靳㊀敏ꎬ王鹏鹏ꎬ赵方超(内蒙古农业大学机电工程学院ꎬ呼和浩特㊀０１００１８)摘㊀要:随着农业工程学科的发展ꎬ深入研究秸秆类物料的力学特性越发重要ꎬ因为秸秆类物料的这一特性能够为农业收获机械㊁加工机械等提供必要的设计参数和理论依据ꎮ为此ꎬ从秸秆类物料压缩㊁剪切㊁拉伸和压缩力学特性的影响因素入手ꎬ介绍了秸秆类物料力学试验的国内外研究现状ꎬ提出了将秸秆类物料多种力学特性结合起来进行综合分析的理念ꎬ探究它们之间相关联处ꎬ并对其发展趋势进行了分析ꎮ关键词:秸秆ꎻ力学特性ꎻ剪切ꎻ压缩ꎻ拉伸ꎻ弯曲中图分类号:Ｓ１８３㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀文献标识码:Ａ文章编号:１００３－１８８Ｘ(２０１９)０６－０２６５－０４０㊀引言秸秆类物料是指水稻㊁小麦㊁玉米及高粱等禾本科农作物成熟脱粒后剩余的茎叶部分ꎮ查阅以往数据可以看出:我国是农作物秸秆年产量大国ꎬ持续关注着农作物秸秆问题ꎬ因其不管是从经济方面还是环境方面ꎬ都对我国的发展起着重要的作用[１－２]ꎮ秸秆松散㊁堆积密度低㊁存储困难及运输成本高等特点一直是制约其高效利用的原因之一[３－５]ꎮ秸秆力学性能的研究可以作为相关机械设计㊁探索新的秸秆加工方法提供理论依据和设计参数指导ꎬ从而提高加工处理质量㊁降低运输成本㊁解决储运困难等问题ꎬ并且减少其在收获㊁加工㊁储运中由于机械损伤导致的养分损失[６]ꎮ本文对秸秆类物料压缩㊁剪切等力学特性的研究现状进行了综述ꎬ并对其发展趋势进行了分析ꎮ１㊀秸秆类物料力学特性研究进展１.１㊀秸秆压缩特性１.１.１㊀秸秆碎料的压缩特性秸秆碎料压缩力学特性的研究对压缩工艺的优化㊁压捆及压块设备的研制等均有重要的指导意义ꎬ一些学者在这些方面已经取得了相当喜人的成果ꎮ杨明韶㊁李旭英[７](１９９６)等利用高密度压捆机对麦秆进行了压缩试验ꎬ指出了压缩存在 松散 和 压紧 收稿日期:２０１８－０１－１１基金项目:国家重点研发计划项目(２０１６ＹＦＤ０７０１７０４)作者简介:刘晓东(１９９３－)ꎬ男ꎬ内蒙古兴安盟人ꎬ硕士研究生ꎬ(Ｅ－ｍａｉｌ)３０４１３３９１１＠ｑｑ.ｃｏｍꎮ通讯作者:王春光(１９５９－)ꎬ男ꎬ呼和浩特人ꎬ教授ꎬ博士生导师ꎬ(Ｅ－ｍａｉｌ)ｊｄｗｃｇ＠ｉｍａｕ.ｅｄｕ.ｃｎꎮ两个过程ꎬ影响物料压缩过程的两个重要因素是物料的种类和喂入量(初始密度)ꎮ王波[８](２００５)认为ꎬ秸秆在密闭容器内压缩会经历３个过程ꎬ分别是松散㊁过渡和压紧ꎻ随后为了验证结论的正确性ꎬ对揉切后的玉米秸秆进行压缩试验ꎬ试验表明:不同阶段内压力与压缩密度的关系可以用不同的数学模型表示ꎮ范林㊁王春光[９](２００８)等通过对揉碎后的玉米秸秆进行压缩试验ꎬ结果表明:揉碎的玉米秸秆的可压缩性与喂入量㊁含水率㊁初始密度和压缩速度有关ꎬ且当压缩密度超过临近界值２３０ｋｇ/ｍ３时ꎬ其可压缩性会随着压缩密度的增大而逐渐变差ꎮＰｈａｎｉＡｄａｐａ㊁ＬｏｐｅＴａｂｉｌ[１０](２００９)等对大麦㊁小麦秸秆等样品进行压实处理ꎬ确定了秸秆样品压实密度㊁总比能量的最佳预测系数和标准误差的最佳预测方程ꎮ赵何㊁杨若玲[１１] (２０１１)对碎玉米秸秆进行了卷压试验研究ꎬ发现了影响秸秆卷压成捆的主要因素:含水率㊁喂入量和挤草辊转速ꎮ李汝莘[１２](２０１２)等通过碎玉米秸秆的卷压及应力松弛试验ꎬ建立了伯格斯模型ꎬ得到了应力松弛模型及其相关参数ꎮ黄文城㊁王光辉[１３](２０１２)等通过秸秆二次压缩中的比能耗试验证明:不同的压缩方向对压缩比的能耗没有太大影响ꎬ而且秸秆还存在一个最合适的初始压缩密度ꎬ使压缩比能耗达到最小ꎮＫｅｎｎｙＤ.Ｎｏｎａ１㊁ＢａｒｔＬｅｎａｅｒｔｓ[１４](２０１４)等对麦秸和干草进行压缩性研究ꎬ指出皮格斯模型可以恰当地描述出农作物压缩密度在１４５ｋｇ/ｍ３㊁干物质(Ｒ２>０.８)时的物料特性ꎮ马彦华㊁宣传忠[１５](２０１６)等对玉米秸秆进行了振动压缩过程的应力松弛试验ꎬ结果表明:压缩过程的叠加振动能够提升应力松弛速率㊁减少成型块的残余应力ꎬ进而使二次压缩的压缩阻力减小ꎮＭｉｒｋｏＭａｒａｌｄｉａ㊁ＬｕｉｓａＭｏｌａｒｉ[１６](２０１７)等对稻草进行单一压缩试验得到:力和位移曲线确定了草捆力学性能与其几何形状和密度的关系ꎮ上述学者在机器的结构和工艺方面提出了优化的措施ꎬ并为提高其作业效率提供了一定的理论基础ꎬ对我国压捆机㊁卷捆机的研制与发展有着促进作用ꎮ１.１.２㊀秸秆整杆的压缩特性秸秆整杆压缩力学特性的研究可以为其收获及生产加工方式方法㊁设备的优化提供理论依据和必要的参数ꎮ孙占峰㊁蒋恩臣[１７](２００７)对稻杆进行挤压试验ꎬ结果表明:径向压缩和轴向压缩时ꎬ弹性模量㊁破坏应力等均随含水率的增加而发生不同的改变ꎬ径向是增大ꎬ轴向是减小ꎮ由此可知:含水率对秸秆类物料的压缩特性有一定的影响[１８－２１]ꎮ王芬娥㊁黄高宝[２２](２００９)等人测定了小麦成熟期茎秆的力学性能ꎬ结果表明:小麦茎秆的强度较高ꎬ且茎秆的抗拉强度远远大于抗压强度ꎮ陈声显[２３](２０１１)对玉米秸秆进行了压缩力学性能试验ꎬ分析得到影响玉米秸秆压缩性能的因素是秸秆髓和秸秆皮ꎬ其中秸秆皮影响最大ꎬ秸秆髓几乎没有影响ꎮ高欣[２４](２０１２)通过对玉米秸秆进行压缩试验得出玉米秸秆压缩过程变化规律ꎬ玉米秸秆的轴向与径向压缩并不完全相同:轴向压缩时ꎬ载荷随着位移变化会出现一定明显的波动ꎬ而径向压缩无明显波动ꎮ李强[２５](２０１４)通过实验数据的横向对比发现:玉米秸秆的抗压强度㊁抗压弹性模随着含水率的增大而增大ꎮ朱振伟㊁张开飞[２６] (２０１７)等通过对玉米秸秆进行压缩试验得出:当在玉米秸秆的根部㊁中部㊁上部施加相同的加载速度时ꎬ秸秆根部所需要的压缩力最大ꎻ在同一部位ꎬ加载速度越大ꎬ压缩载荷也就越大ꎬ两者成正比例增长ꎮ上述研究可以看出相关学者在秸秆整杆力学特性和构成方面做了大量研究ꎬ研究结果有利于深入了解秸秆类物料的物性特点ꎬ优化收获㊁加工设备的工作参数ꎬ改善设备生产作业效果ꎬ减少研发成本与缩短研发周期ꎮ１.２㊀秸秆的剪切力学特性的研究传统秸秆类物料的收获大部分采用手工收割ꎬ存在收割劳动强度大㊁生产率低㊁收割刀刀片磨损严重更换频繁等问题ꎮ到了成熟季节ꎬ为保持良好的植物营养价值ꎬ必须在短时间内将秸秆收割完ꎮ随着生产规模的扩大ꎬ收割效率及效果成为收获的关键ꎬ研究秸秆类物料的剪切力学特性可以为切割器乃至收获机械的设计㊁制造和优化提供理论依据和有效的参数ꎬ从而提高收获效率ꎬ降低设备能耗ꎮ国内外对作物茎秆剪切力学特性的研究较多ꎬ大多数集中在针对玉米㊁小麦等作物茎秆剪切力学特性参数的测定研究上ꎮＯ Ｄｏｇｈｅｒｔｙ(１９９５)[２７]对小麦秸秆进行了一系列的物理实验测量其物理性能ꎬ结果表明:抗拉强度范围为２１~３１.２ＭＰａꎻ剪切强度范围为４.９１~７.２６ＭＰａꎮ吴子岳㊁高焕文[２８](２００１)等通过研究玉米秸秆切速度与切断功耗的关系ꎬ得出切断根数与切断功耗成线性增长ꎮ向家伟[２９](２００７)等人对甘蔗收获机切割器的切割参数进行优化ꎬ得到切割损失和切割功耗均较小的最佳切割参数组合ꎮＡ.Ｅｓｅｈａｇｂｅｙｇｉ[３０](２００９)等通过对小麦秸秆的试验研究ꎬ得出小麦秸秆的含水率㊁剪切高度与剪切应力㊁弯曲应力之间的关系ꎬ继而发现玉米秸秆皮的剪切强度与取样高度有很大的关系ꎮＧａｔｈｉｎａｔｈａｎｅ(２００９－２０１１)等国外学者研究对新鲜玉米秸秆进行了剪切应力试验研究ꎬ得到了新鲜玉米秸秆的剪切能耗模[３１－３３]ꎮ侯加林㊁蒋韬[３４](２０１１)等人设计了往复式切割试验台ꎬ从切割位置㊁切割速度㊁刀片间隙和切割倾角等几方面对试验台进行了优化ꎬ并且得到了较优的切割性能组合ꎮ刘伟峰㊁赵满全[３５](２０１１)等人根据研究分析得出割刀相对茎秆的位置对切割阻力和功耗有一定影响ꎬ并验证了斜切的效果ꎬ有利于减少切割阻力ꎬ改善切割性能[３６－３８]ꎮ陈争光㊁王德福[３９](２０１２)等进行了含水率㊁取样高度和切割速度与秸秆皮剪切特性关系的研究ꎬ认为玉米秸秆皮的剪切强度会受到割刀的剪切速度和含水率的影响ꎮ上述研究说明:目前对茎秆物料的剪切力学特性研究主要集中在切割速度㊁切割刀具㊁切割力大小㊁切割角度㊁刀的间隙及含水率等对切割的影响上ꎬ研究结果可以为秸秆类物料的机械化收割提供试验依据和技术支持ꎮ１.３㊀秸秆拉伸和弯曲的力学特性研究１.３.１㊀秸秆拉伸力学特性研究秸秆拉伸力学特性的研究可以为收获㊁加工时物料的定位㊁支撑及夹持方式提供参考ꎬ对开辟秸秆物料收获㊁加工的新方法有着重要意义ꎮ谭露露㊁王春耀[４０](２００３)等对棉花秸秆进行拉伸试验ꎬ得出了棉花秸秆的抗拉强与含水率和秸秆直径之间的关系:棉花秸秆的抗拉强度随着含水率和秸秆直径的增大而增大ꎬ秸秆直径越大破坏时所需的最大弯曲力越小ꎮ赵春花[４１](２００９)等对牧草茎秆进行拉伸试验ꎬ结果表明:豆禾牧草的茎秆直径越大ꎬ其所呈现出来的抗拉强度就越小ꎮ研究发现:相同大小尺寸的茎秆ꎬ豆禾牧草的抗拉强度要强于禾本科牧草ꎮ尹秋㊁王涛[４２](２０１３)等对香蕉秸秆进行了拉伸试验ꎬ结果表明:影响秸秆拉断力的因素主要有含水率㊁加载速度及加载部位ꎮ已有研究表明:学者们对秸秆拉伸力学特性的研究取得了一定的成果ꎬ然而相比较秸秆类物料其它力学特性研究而言ꎬ秸秆类物料拉伸特性的研究仍然较少ꎮ１.３.２㊀秸秆弯曲的力学特性研究倒伏对秸秆的产量有着重要的影响ꎬ而秸秆的弯曲特性与抗倒伏有着一定关系ꎬ因此秸秆物料弯曲力学特性的研究对提高秸秆抗倒伏能力有着重要意义ꎮ李晓东[４３](２０１１)等对玉米秸秆进行了弯曲试验ꎬ结果表明:随着秸秆含水率的增大ꎬ秸秆弯曲载荷先减小后基本不变ꎻ随着位移增大ꎬ弯曲载荷呈线性快速增加ꎬ达到最大值后缓慢减小ꎮ张开飞㊁李赫[４４] (２０１６)等对大豆秸秆进行弯曲试验ꎬ结果表明:在相同的加载速度下ꎬ大豆秸秆根部需要较大的力才能使秸秆弯曲ꎬ而中部和顶部需要的力较小ꎻ当加载不同的速度时ꎬ速度越大ꎬ需要的剪切力就越小ꎬ则弯曲力就会增大ꎮ陈超科㊁李法德等[４５](２０１６)利用万能试验机对高粱秸秆进行弯曲试验测试ꎬ结果表明:有节处的弯曲功是１.５０~２.４４Ｎ ｍꎬ无节处的弯曲功是０.６９~１.２５Ｎ ｍꎮ上述研究对秸秆弯曲特性进行了试验分析并取得了一定成果ꎬ对提高秸秆物料的抗倒伏能力有一定的积极作用ꎬ然而弯曲力学特性参数对秸秆实际生产收获与加工的其它方面的影响仍有待进一步深入探索ꎮ２㊀秆类物料力学特性研究展望与探讨不同作物秸秆之间的形态有一定的差异ꎬ压缩力学特性也有所不同ꎬ目前已有研究针对的物料多为玉米秸秆ꎮ随着生物质物料多元化的发展ꎬ未来秸秆类物料力学特性的研究势必由玉米秸秆逐渐扩展到其它作物秸秆ꎬ如高粱㊁水稻㊁小麦等ꎮ而对秸秆整杆压缩力学特性的研究ꎬ也将逐步与秸秆含糖量㊁含水率等物理特性联系起来ꎬ进行综合分析ꎬ为实际收获㊁生产㊁储运及加工服务ꎮ已有的秸秆剪切试验研究为了解物料的剪切特性㊁设计相关收获机械提供了重要参考ꎬ但试验中的剪切速度低ꎬ达不到实际作业速度ꎬ一直是制约剪切特性研究的主要问题ꎮ因此ꎬ未来通过设计制作能够达到实际速度要求的剪切试验台ꎬ完成剪切力学特性试验研究ꎬ改进试验效果将成为发展趋势ꎮ此外ꎬ秸秆的拉伸与弯曲特性作为秸秆力学特性的一部分ꎬ由于目前相关研究较少ꎬ其与实际生产和加工之间的联系有待进一步深入研究ꎬ研究结果将为秸秆的收获㊁加工及相关机械的设计提供新的思路与参考ꎮ秸秆类物料的压缩㊁剪切㊁拉伸㊁弯曲等力学特性的研究对相关收获及加工机械的设计有着重要的参考意义ꎮ未来如果将上述各种力学特性参数结合起来进行分析ꎬ互为补充ꎬ其结果势必事半功倍ꎬ既可以为新型机械的设计与开发提供精确的参数ꎬ还可以为已有机器的进一步优化提供理论基础与数据ꎮ参考文献:[１]㊀韩鲁佳ꎬ闫巧娟ꎬ刘向阳ꎬ等.中国农作物秸秆资源及其利用现状[Ｊ].农业工程学报ꎬ２００２ꎬ１８(３):８７－９１. 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[１６]㊀ＭｉｒｋｏＭａｒａｌｄｉꎬＬｕｉｓａＭｏｌａｒｉꎬＮｉｃｏｌòＲｅｇａｚｚｉꎬｅｔａｌ.Ａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓａｆｆｅｃｔｉｎｇｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｂｅｈａｖｉｏｕｒｏｆｓｔｒａｗｂａｌｅｓｕｎｄｅｒｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ[Ｊ].ＢｉｏｓｙｓｔｅｍｓＥｎｇｉｎｅ－ｅｒｉｎｇꎬ２０１７ꎬ１６０:１７９－１９３.[１７]㊀孙占峰ꎬ蒋恩臣.稻草秸秆力学特性研究[Ｊ].东北农业大学学报ꎬ２００７ꎬ３８(５):６６０－６６４.[１８]㊀ＭａｎｉＳꎬＴａｂｉｌＬＧꎬＳｏｋｈａｎｓａｎｊＳ.Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆｃｏｍｐａｃｔｉｏｎｅｑｕａｔｉｏｎｓａｐｐｌｉｅｄｔｏｆｏｕｒｂｉｏｍａｓｓｓｐｅｃｉｅｓ[Ｊ].ＣａｎａｄｉａｎＢｉｏ￣ｓｙｓｔｅｍｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬ２００４ꎬ４６(３):３５５－３６１.[１９]㊀ＭａｎｉＳꎬＴａｂｉｌＬＧꎬＳｏｋｈａｎｓａｎｊＳ.Ｓｐｅｃｉｆｉｃｅｎｅｒｇｙｒｅｑｕｉｒｅ￣ｍｅｎｔｆｏｒｃｏｍｐａｃｔｉｎｇｃｏｒｎｓｔｏｖｅｒ[Ｊ].ＢｉｏｒｅｓｏｕｒｃｅＴｅｃｈｎｏｌｏ￣ｇｙꎬ２００６ꎬ９７(１２):１４２０－１４２６.[２０]㊀ＭａｎｉＳꎬＴａｂｉｌＬＧꎬＳｏｋｈａｎｓａｎｊＳ.Ｅｆｆｅｃｔｓｏｆｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅｆｏｒｃｅꎬｐａｒｔｉｃｌｅｓｉｚｅａｎｄｍｏｉｓｔｕｒｅｃｏｎｔｅｎｔｏｎｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｂｉｏｍａｓｓｐｅｌｌｅｔｓｆｒｏｍｇｒａｓｓｅｓ[Ｊ].ＢｉｏｍａｓｓａｎｄＢｉｏｅｎｅｒｇｙꎬ２００６ꎬ３０(７):６４８－６５４.[２１]㊀ＡｄａｐａＰꎬＳｃｈｏｅｎａｕＧꎬＴａｂｉｌＬꎬｅｔａｌ.Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎｏｆｆｒａｃｔｉｏｎａ￣ｔｅｄｓｕｎ－ｃｕｒｅｄａｎｄｄｅｈｙｄｒａｔｅｄａｌｆａｌｆａｃｈｏｐｓｉｎｔｏｃｕｂｅｓ－ｓｐｅ￣ｃｉｆｉｃｅｎｅｒｇｙｍｏｄｅｌｓ[Ｊ].ＢｉｏｒｅｓｏｕｒｃｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２００７ꎬ９８(１):３８－４５.[２２]㊀王芬娥ꎬ黄高宝ꎬ郭维俊ꎬ等.小麦茎秆力学性能与微观结构研究[Ｊ].农业机械学报ꎬ２００９ꎬ４０(５):９２－９５. 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环模秸秆压块机秸秆压缩力试验研究
环模秸秆压块机秸秆压缩力试验研究陈树人;沈柳柳【摘要】试验采用四因素五水平二次回归正交旋转中心组合设计法，以水稻秸秆和稻壳为原料，主轴转速、含水率、稻壳含量和秸秆长度为试验影响因子，秸秆压缩力为试验指标，利用9JYK－2000A型环模秸秆压块机进行秸秆压缩力试验研究。
结果表明：当主轴转速为170 r／min、含水率为20％、稻壳含量为30％、秸秆长度为15 mm时，秸秆压缩力有最佳值为20．407kN；各因素对环模秸秆压块机秸秆压缩力贡献率主次顺序依次为：含水率＞秸秆长度＞稻壳含量＞主轴转速。
试验验证可知：该组合下试验值与试验模型预测值之间相对误差平均值为1．94％，可以为环模秸秆压块机压缩机理研究和分析提供必要的参数依据。
%Experiment is designed as quadratic regression orthogonal of four factors and five levels , which takes spindle speed, moisture content, rice husk content and straw length as influence factors ,and straw compression force as test in-dex .Compression force tests were performed by taking a 9 JYK-200 A circular mold briquetting machine as testing appa-ratus withrice straw and rice husk as raw material .The result indicated that when the raw material had moisture content of 20%,rice husk content of 30%,straw length of 15mm and spindle speed of 170r/min,the straw compression force had the optimal value of 20.407KN.The order of contribution rate of every experiment factor on target index was obtained as follows:moisture content, straw length,rice husk content,spindle speed.The verification ofthe experiment shows that the relative error between the predictive valuesand experimental values is 1.94%,which can provide the necessary parame-ters for the research and the analysis of circular mold briquetting machine .【期刊名称】《农机化研究》【年(卷),期】2016(000)010【总页数】6页(P169-173,182)【关键词】压块机;水稻秸秆;压缩力;优化;因素分析【作者】陈树人;沈柳柳【作者单位】江苏大学现代农业装备与技术教育部重点实验室，江苏镇江212013;江苏大学现代农业装备与技术教育部重点实验室，江苏镇江 212013【正文语种】中文【中图分类】S817.11+5我国作为农业大国，秸秆资源丰富，分布广泛[1-2]。
甘蔗叶拉伸特性研究
ｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｓ ｕ ｇ ａ ｒ ｃ ａ ｎｅ ｌ ｅ ａ ｖ ｅ ｓ ｔ ｈ ｅ ｌ ｅ ａ ｆ ｖ ｅ ｉ ｎ ｈ ａ ｄ ｔ ｈ ｅ ｈＪ ｇ ｈ ｅ ｓ ｔ ｅ ｌ ａ ｓ ｔ ｉ ｃ ｉ ｔ ｙ ｍｏ ｄ ｕｌ ｕ ｓ ，ｔ ｅ ｎｓ ｉ ｌ ｅ ｓ ｔ ｒ ｅ ｎ ｇ ｔ ｈ ａ ｎ ｄ
２ ０ １ ６年 ｌ ２月
Ｄｅ ｃ．２ ０１ ６
热 带 农 业 科 学
ＣＨＩ ＮＥ Ｓ Ｅ Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ Ｔ ＲＯＰ Ｉ Ｃ ＡＬ ＡＧＲＩ ＣＵ１ ＵＲＥ
第 ３ ６卷 第 ｌ ２期
Ｖｏ １ ． ３ ６ ，Ｎｏ ． １ ２
甘蔗叶拉伸特性研究①
郑 勇② 李 玲 焦 静 王 金 丽 叶 园伟
ｒ ｅ ｓ ｉ ｓ ｔ ａ ｎ ｃ ｅ ｔ ｏ ｅ ｌ ａ ｓ ｔ ｉ ｃ ｄ ｅ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ． Ｔｈ ｉ ｓ ｓ ｔ ｕ ｄ ｙ ｃ ａ ｎ ｐｒ ｏ ｖ ｉ ｄ ｅ ｒ ｅ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎｃ ｅ ｓ ｆ ｏ ｒ ｔ ｈ ｅ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｏ ｆ ｍａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｓ ｆ ｏｒ
了食 糖 的 ９ ０ ％ 以上 ｎ ］ 据 我 国农 业 部 门对 糖 料作 物
的规 划 ．我 国 甘 蔗 产 业 未 来 的发 展将 主 要 集 中在
Ａｂｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ Ｔｈｅ ｌ ｅ ａ ｖ ｅ ｓ ｏ ｆ ｓ ｕ ｇ ａ ｒ ｃ ａ ｎｅ ｗｅ ｒ ｅ ｕ ｓ ｅ ｄ ａ ｓ ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｔ ｏ ｔ ｅ ｓ ｔ ｔ ｈｅ ｉ ｒ ｔ ｅ ｎ ｓ ｉ ｌ ｅ ｐ ｒ ｏ ｐ ｅ ｒ ｔ ｉ ｅ ｓ ｉ ｎ ｈｅ ｔ ｌ ｅ ａ ｆ ｓ ｈｅ ａ ｈ ｔ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｍｉ ｄ ｄ ｌ ｅ ａ ｎ ｄ ｌ ｏ ｗｅ ｒ ｐ ａ ｒ ｔ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈｅ ｌ ｅ ａ ｆ ｖ ｅ ｉ ｎ ，ａ ｓ ｗｅ ｌ ｌ ａ ｓ ｈｅ ｔ ｍｉ ｄ ｄ ｌ ｅ ａ ｎ ｄ ｌ ｏ ｗｅ ｒ ｐ ａ ｔｓ ｒ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｌ ｅ ａ ｆ ｂ ｌ ａ ｄ ｅ ｏ ｒ
玉米秸秆叶的最大压缩力试验分析
玉米秸秆叶的最大压缩力试验分析孔凡婷;李利桥;王德福;张全超;雷军乐;那明君【期刊名称】《中国农机化学报》【年(卷),期】2016(37)1【摘要】玉米秸秆主要由各占一定比例且化学成分不同的皮、穰、叶组成,其中玉米秸秆叶质量占秸秆总质量的45%~47%且体积蓬松。
因此,为方便收贮及有效利用,及时进行玉米秸秆叶的打捆收获（压缩）非常必要。
为此,在前期玉米秸秆皮穰叶分离研究基础上,本文利用闭式压缩装置,针对玉米秸秆叶打捆时呈现的横向、竖向两种压缩状态进行其压缩试验研究,选取玉米秸秆叶含水率、喂入量、加载速度和取样部位四个因素进行二次回归正交旋转组合试验,拟建立各因素与最大压缩力之间的模型并分析其对最大压缩力的影响。
压缩试验结果分析表明：玉米秸秆叶在压缩装置中竖向压缩的最大压缩力平均为横向压缩的2.19倍;横向、竖向两种压缩状态下,各因素对最大压缩力的影响规律相似,即含水率越大,最大压缩力越小;随着喂入量的增加,最大压缩力先下降后缓慢上升;随加载速度的增加,最大压缩力缓慢增加;由光学显微镜观察到不同取样部位的叶脉粗细不同,取样部位的叶脉越粗,最大压缩力越大,其中,两种压缩状态下含水率和取样部位两因素对最大压缩力的影响均极显著。
【总页数】6页(P111-116)【关键词】玉米秸秆叶;压缩;最大压缩力;试验【作者】孔凡婷;李利桥;王德福;张全超;雷军乐;那明君【作者单位】东北农业大学工程学院;河南农业大学机电学院;黑龙江职业学院【正文语种】中文【中图分类】S216.2;S37【相关文献】1.环模秸秆压块机秸秆压缩力试验研究 [J], 陈树人;沈柳柳2.玉米秸秆皮穰分离机剥叶机构的试验研究 [J], 李利桥;王德福;马丽君3.玉米秸秆皮瓤叶分离机械剖切机构的试验研究 [J], 于克强;王德福4.玉米秸秆皮瓤叶分离机的设计与试验 [J], 张洪建;王德福;孔凡婷;刘朝贤;黄会男5.玉米秸秆叶颗粒成型性能试验研究 [J], 何勋;张艳玲;史景钊;代战胜;张志鹏;申俊星因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
压缩的秸秆更好烧（2010.5.25）
压缩的秸秆更好烧（2010.5.25）压缩的秸秆更好烧(2010.5.25)时间:2010-05-30 14:02来源:未知作者:pdd 点击: 1632次（主持人）每年的这个时候，北方大部分地方的小麦都已经收割完毕了。
这麦子是进仓库了，这地里大量的麦秆该怎么办呢？今天，就给您介绍一项新技术，这项新技术的最大特点就是，能把没用的秸秆变成有用的燃料，甚至能替代生活中所用的煤。
从放进机器里开始，大约经过三到五分钟，麦秆就会变成这种表面黑乎乎的棒状材料，它真的能替代煤吗？（采访）河南省孟津县薄姬岭村村民黄枝：“烧水做饭用煤得两三块，用这个一根就行了，用这个烧水做饭比烧煤快，像这一锅水有十几斤重，用这秸秆七八分钟就烧开了，如果是用煤得半个小时。
”这种用麦秆加工成的棒子，烧开一锅水的时间比烟煤快了三倍不止。
而且烧的时候不冒黑烟，烧后的渣子还能肥田……看来用它来替代农家常用的烟煤，有谱！可是，普通的麦秆一烧就完，要烧开一锅水很费劲，为啥改头换面成了这种燃料棒，烧水比烟煤还好使呢？因为它比烟煤的热量利用率更高。
要解释这个问题，我们可以从烧煤烟常常出现的煤烟说起。
煤块在燃烧过程中，里边一些受热不均或者供氧不足的部分，会从煤块上裂解出来，变成我们常见的烟尘和煤黑。
也就是说，这些原本也能变成热量的部分，却因为燃烧不够充分，并没有转化成热量。
打个比方说，一块煤原有的热量是10，现在因为有那么一部分燃烧得不充分变成了煤烟，那可以利用的热量就变成9或者8了。
而秸秆棒呢，在燃烧的过程中就没有煤烟。
（采访）河南省孟津县薄姬岭村村委会主任郑石献：“用这秸秆还有就是不会有烟，这锅底没有烟，用煤锅底都是黑的。
”（采访）河南省孟津县薄姬岭村村民黄枝：“烧剩的渣子还是草木灰，可以直接上到地里，不脏。
”燃烧时没有煤烟，说明它燃烧得很充分，没有像煤烟那样的损失。
热量利用率高，所以比煤烟烧水烧得快。
那秸秆棒又是怎么做到这一点的呢？因为，它的燃烧过程，比烟煤多了一个步骤。
甘蔗叶剪切特性研究
甘蔗叶剪切特性研究
郑勇;李玲;焦静;王金丽;叶园伟
【期刊名称】《农机化研究》
【年(卷),期】2017(039)009
【摘要】甘蔗叶是我国一种储量巨大且亟待开发利用的生物质能源,为进一步开发利用甘蔗叶资源,在电子万能材料试验机上对甘蔗收获后的甘蔗叶进行剪切试验研究,测定了甘蔗叶鞘、叶脉中部、叶脉下部、叶薄片中部、叶薄片下部的剪切力学特性,并应用统计软件,得到甘蔗叶的抗剪切强度和剪切模量,并对其进行了比较与分析.结果表明:在甘蔗叶粉碎、切断等机具的设计过程中,应以甘蔗叶叶薄片的剪切性能作为设计的依据.
【总页数】5页(P174-178)
【作者】郑勇;李玲;焦静;王金丽;叶园伟
【作者单位】中国热带农业科学院农业机械研究所,广东湛江 524091;中国热带农业科学院农业机械研究所,广东湛江 524091;中国热带农业科学院农业机械研究所,广东湛江 524091;中国热带农业科学院农业机械研究所,广东湛江 524091;中国热带农业科学院农业机械研究所,广东湛江 524091
【正文语种】中文
【中图分类】S183
【相关文献】
1.甘蔗叶生物力学特性研究理论与分析 [J], 郑勇;李玲;焦静;王金丽;叶园伟
2.甘蔗叶拉伸特性研究 [J], 郑勇;李玲;焦静;王金丽;叶园伟
3.甘蔗叶片的几个生理特性与抗旱能力的研究 [J], 黄荣韶
4.甘蔗叶秸秆压缩特性研究 [J], 李徐勇;雷军乐;肖建中
5.喷施“多效好”对甘蔗叶片几个生理生化特性的效应研究初报 [J], 杨丽涛;李杨瑞;莫家让
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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
第6期
李徐勇等：甘蔗叶秸秆压缩特性研究
113
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。
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
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
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
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 叶集捆及粉碎的各种机器。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。
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@ 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
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