引言

資源匱乏和環(huán)境惡化是當今世界人類面臨的重大問題，各種污染對地球環(huán)境的損害日益嚴重，人類只有盡快擺脫對礦物燃料的依賴，合理開發(fā)利用再生能源，才能凈化自己的生存環(huán)境，而大力發(fā)展再生能源，變廢為寶，是國務院提出的重大課題，同時也是科技發(fā)展的必然趨勢。

近年來，農(nóng)作物秸稈成為農(nóng)村污染的新源頭。每年夏收和秋冬之際，總有大量的小麥、玉米等秸稈在田間焚燒，產(chǎn)生了大量濃重的煙霧，不僅成為農(nóng)村環(huán)境保護的瓶頸問題，甚至成為殃及城市環(huán)境的罪魁禍首。

新疆地處我國西北地帶，面積 166 萬平方公里，約占全國面積的六分之一，主要經(jīng)濟作物為棉花、甜菜。大面積的秸稈如何解決成為新疆地區(qū)緊要解決的問題。飼料顆粒機的研發(fā)成功，有效解決了傳統(tǒng)秸稈焚燒所造成的環(huán)境污染、土壤板結(jié)、耕地質(zhì)量下降等問題。

1 飼料顆粒機的工作原理

傳統(tǒng)的飼料顆粒機主要分為兩大類：環(huán)模顆粒機和平模顆粒機。其中環(huán)模顆粒機的工作原理：壓模是一個多孔圓柱筒，靠傳動而回轉(zhuǎn)，筒內(nèi)有2~4個帶溝紋的自由轉(zhuǎn)動或從動自轉(zhuǎn)滾輪（壓輥）。原料進入鋼模，被轉(zhuǎn)動的滾輪壓入工作區(qū)，嵌入模孔內(nèi)，并從鋼模外壁擠出，被切刀切成圓柱形顆粒。平模顆粒機工作原理：其主要部件是一塊平圓形的鋼模和一組（2~4 個）帶溝紋的自由轉(zhuǎn)動的滾輪。原料自上而下落入滾輪間隙，被旋轉(zhuǎn)滾輪壓入模孔，從?？紫路綌D出長圓柱狀物，由切刀切斷成顆粒狀。顆粒機

2 環(huán)模與平模的區(qū)別

喂料方式：環(huán)模顆粒機采用機械強迫式入料，高速旋轉(zhuǎn)利用離心力把物料送入制粒室，通過刮刀將擠壓的物料切割成不同長度的顆粒，其最大的缺點是壓輥與環(huán)模高速旋轉(zhuǎn)磨損嚴重，喂料不均勻；平模顆粒機是靠物料自身的重量垂直進入壓入室，優(yōu)點是壓輥與平模是垂直運動，避免了高速旋轉(zhuǎn)的磨損，喂料均勻。

壓力：在同等直徑下的模具內(nèi)，環(huán)模壓輪直徑的大小受到模具的限制，所以壓力大小被限制；平模壓輪直徑不受模具的限制，可以加大安裝軸承的空間，選取大號軸承增加壓輪的承受能力，這不僅提高了壓輪的壓制力，而且還延長了使用壽命。

3 環(huán)模顆粒飼料機核心部件

3.1環(huán)模

環(huán)模是顆粒飼料機的主要部件之一。其材料選取多為高鉻合金鋼，硬度為HRC45，抗拉強度≥980MPA，環(huán)模進行熱處理后表面硬度可達 60，環(huán)模多為圓筒多孔部件，其孔的形狀多為直孔。在實際生產(chǎn)加工中多采用模孔為5°~10°的楔形孔，這樣比圓形孔更容易脫模，更便于旋轉(zhuǎn)滾刀的切削。

3.2壓輥

顆粒機多采用單輥結(jié)構(gòu)，壓輥主要由偏心軸、 壓輥殼、 滾動軸承等組成，如圖 1 所示。顆粒機

1原料；2壓輥；3旋轉(zhuǎn)軸；4環(huán)模；5滾刀；6成品物料圖

圖1 壓輥與環(huán)模工作原理圖

壓輥隨著電動機旋轉(zhuǎn)軸逆時針旋轉(zhuǎn)，將物料壓入環(huán)模中擠壓，與滾刀相對運動，將環(huán)模中的物料切割。3.3環(huán)模與壓輥尺寸分析

顆粒飼料機中環(huán)模與壓輥是整套設備的關鍵部件，如何選取環(huán)模與壓輥尺寸成為制粒成敗的關鍵因素。因而選擇最佳的模輥徑比λ=rR是設計顆粒飼料機的關鍵問題，解決這一問題不僅有助于進一步了解制粒過程中的一些基本規(guī)律，還為以后顆粒飼料機的設計與參數(shù)優(yōu)化提供理論依據(jù)。

4 未來與展望

4.1新農(nóng)村建設的需要

目前的農(nóng)作物秸稈，大多堆放在農(nóng)家的房前屋后，這不僅不衛(wèi)生，而且也是極大的安全隱患。在新農(nóng)村的建設過程中，這一現(xiàn)狀必須得到改變，因為街道式的新農(nóng)村，不可能再有堆放秸稈的地方。將秸稈壓塊或打捆，方便了秸稈的存放，也讓秸稈得到增值利用。

4.2節(jié)能與環(huán)保的需要

隨著農(nóng)村經(jīng)濟的發(fā)展，農(nóng)民生活水平的提高，煤

炭、液化氣、天然氣進入農(nóng)村家庭。秸稈在一些農(nóng)村地區(qū)失去了作為燃料的用途，很多地區(qū)的農(nóng)戶將秸稈直接露天焚燒處理，造成了多起火災，嚴重污染環(huán)境，危及公共安全設施。例如：燃燒的濃煙影響飛機的正常航線，同時對能源也是極大的浪費。顆粒機

4.3畜牧業(yè)發(fā)展的需要

一方面畜禽的飲食結(jié)構(gòu)沒有隨著社會和科技的進步得到根本改善，制約著畜牧業(yè)的發(fā)展步伐；另一方面為了保護環(huán)境，很多牧民采用圈養(yǎng)方式，在冬季植被覆蓋率低，畜禽類食物缺乏，秸稈制作的顆粒飼料能夠極大地滿足需求。

4.4新的致富產(chǎn)業(yè)

秸稈的開發(fā)利用，是國家政策重點支持的產(chǎn)業(yè)，可享受多項優(yōu)惠政策支持。辦秸稈生物打捆廠、 秸稈壓塊廠，可享受國家農(nóng)機購置補貼，企業(yè)可以免除稅費，增加農(nóng)民收入，提高就業(yè)率。

作者：新疆農(nóng)業(yè)大學機械交通學院 柴新君 新疆農(nóng)牧業(yè)機械管理局 馬俊貴