螺旋输送装置输送玉米秸秆功耗研究

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1、2015年10月农机化研究第10期螺旋输送装置输送玉米秸秆功耗研究乌兰图雅，王春光，谢胜仕，赵圆圆(内蒙古农业大学机电工程学院，呼和浩特010018)摘要:为了降低螺旋输送装置的输送功耗，提高输送效率，通过理论分析和试验研究，建立了不同输送条件下螺旋输送粗饲料功耗的数学模型，试验研究了螺旋转速及喂入量对输送装置的输送功耗和比能产量的影响。试验结果表明:转速每增加10r/min(喂入量为定值)，输送装置的输送功耗增大5～9W，喂入量每增加0．1kg/s(转速为定值)，输送功耗增大10～12W;同时得知:输送含水率约24%的揉碎玉米秸秆(揉碎玉米秸秆

2、的应用场合所要求的含水率范围为23%～75%)的最佳转速为120r/min，最佳喂入量为0．88kg/s，此时的比能产量为最高0．704～0．714kg/W。在此基础上，研究被输送物料的力学特性随含水率的变化情况及对输送功耗的影响。研究结果表明:物料的含水率每增加10%，其滑动摩擦角增大3°～5°，内摩擦角随含水率的增大呈先增大再减小的变化趋势，在一定的喂入量和转速下输送时输送功耗增大7～9W。关键词:输送装置;功耗;玉米秸秆+中图分类号:S229．2文献标识码:A文章编号:1003－188X(2015)10－0045－05DOI:10.1342

3、7/j.cnki.njyi.2015.10.009螺旋叶面对物料的摩擦阻力、物料的内摩擦阻力及物0引言料被挤压所产生的阻力。农作物秸秆是工农业重要的生产资源，合理利用1．1物料与机壳间的摩擦作用所消耗的功率E1秸秆已引起了各国广泛关注。目前，我国对秸秆的利根据功耗的定义和图1所示输送装置的结构，物用主要集中在以下方面:肥料、燃料、饲料、工业原料料与机壳间的摩擦力所消耗的功为［1－2］L及食用菌基料等。螺旋输送装置是秸秆利用生产E1=∫(P底+2P侧)f1v0dL(1)过程中必要设备，且已广泛应用于各种秸秆类粗饲料0π212的收获机、秸秆压块机、秸

4、秆膨化等机械设备上。国其中，P底=Arg=Dφg，P侧=rgnh。42内外一些学者对农业工程领域中应用的螺旋输送装Lπ22πψD2置的研究主要集中在输送过程的理论分析、对结构参E1=∫{Dφg+rgtg(－)()×04422数的优化、输送过程的试验研究及仿真分析等;但均°2［1－cos(180φ)］}f1v0dL以谷物类物料为研究对象，关于粗饲料的螺旋输送研3究尚不多见。因此，螺旋输送装置在粗饲料行业实际式中r—物料的容积密度(kg/m);2应用中仍存在功耗大、输送效率低等问题。g—物料的重力加速度(m/s);为了降低功耗、提高输送效率，本文通过

5、理论分D—机壳底部半圆直径(m);析与试验研究建立了粗饲料螺旋输送功耗的数学模φ—填充系数;型，通过试验对粗饲料的螺旋输送过程进行了研究。n—测压系数;ψ—物料的内摩擦因数;1螺旋输送功耗分析L—螺旋输送装置输送长度(m);螺旋输送装置工作时需要克服的阻力包括机壳、f—物料对机壳间的摩擦因数;1v0—物料轴向移动速度(m/s);收稿日期:2014－09－26P—单位长度上物料对机壳的压力(N/m)。基金项目:国家自然科学基金项目(50865005)1．2物料与螺旋叶片间摩擦所消耗的功率E2作者简介:乌兰图雅(1987－)，女，内蒙古兴安盟人，博士

6、研究单圈叶片任一直径微小圆环(2x+dx)物料量为生，(E－mail)wltyjdy@163．com。通讯作者:王春光(1959－)，男，内蒙古鄂尔多斯人，教授，博士生导8xQM=dx，由于叶片上单位面积负荷与断面单22师，(E－mail)wcgjdy@yahoo．com．cn。d2－d1·45·2015年10月农机化研究第10期位面积物料量成正比，单圈任一直径微小圆环叶片的量来控制填充率)，以及被输送物料的力学特性。［3］8kxQ通过以上分析得知:秸秆物料在螺旋输送装之内负荷为Mi=22dx。所以，物料与螺旋叶片间d2－d1的运动主要受到物料与

7、机壳间的作用力、物料与螺旋摩擦所消耗的功为叶片之间的作用力、物料之间的作用力、物料本身的d2d2L2L28kxQφf2vr重力。物料在以上合力的作用下做空间运动，其绕轴E2=∫∫d1f2MiφvrdxdL=∫∫d122dxdL(2)0202d2－d1旋转运动是功耗增加的主要原因之一。式中x—微小圆环半径(m);比能产量是衡量螺旋输送装置输送效率的重要dx—微圆环宽度(m);参数之一，计算式为GMQ—单圈叶片上的物料量(kg)，Q=;Ek=(3)NEG—螺旋输送装置内的存料量(kg);式中Ek—比能产量(kg/W);N—螺旋叶片的圈数;M—单位时间

8、内的输送量(kg/min);d2—螺旋叶片的直径(m);E—输送M物料时所消耗的功率(W)。d1—中心轴直径(m);2试验研究k—常数;