狗尾草的压缩打包试验分析
狗尾草的压缩打包试验分析
0 、 引言
我国草物料资源丰富，包括天然的和人工种植的牧草以及农作物残留秸秆等，是一种非常经济
实惠的可再生资源，可作为养殖牲畜的饲料或发电厂的原料等，具有很高的经济价值。据统
计，我国各类非人工种植的草地面积就达 4 亿hm2，世界上居第二位。可见，我国草资源非常
丰富，潜在非常巨大的经济效益。
其中，天然草原约有 3 ．6 亿hm2 ，农耕区山坡和丘陵上生长的草资源有 0 ．9 亿hm2，滩
涂、沼泽草地等约有 0 ．12 亿hm2，它们是我国草物料生产的主要场所，是我国畜牧业发展的
重要生产资源。
据不完全估计，全世界每年可产生近 20 亿t 的秸秆，我国年产作物秸秆约 6 亿t 多，占全世界
秸秆总产量的 20% ～30%。这些草资源的利用涉及到了整个农业生态系统中土壤肥力、水土
保持、环境安全以及可再生资源有效利用等可持续发展问题。对草物料的合理开发利用不但可
以实现可观的经济价值，而且还可以改善人类的生存环境。目前，草物料资源的开发己引起世
界各国的普遍关注，并逐步发展成为可持续性农业的重要方面。2013 年中央一号文件仍继续关
“ ” “ ”注 三农 问题，第一次定义了 家庭农场 的工作模式，激励农民创办家庭农场，这就需要大量
的草产品。
但由于牧草、农作物秸秆等草物料资源都有一个共同的特点，即在自然堆放状态下比较松散、
占用空间比较大、密度比较小，导致运输费用高同时不便储藏。所以需要制成草产品，增大草
“ ”物料的密度，而无论将这类草物料资源开发成成品还是半成品，一般都需要中间的 压缩 这一
环节。压缩是对松散物料施以压力，使其体积减小、密度增大。农业纤维物料属于粘弹性生物
物料，其压缩特性必然会对农业纤维物料的压缩工艺、压缩设备和压缩后产品的质量等有影
响。因此，弄清这些特性对完善压缩理论及压缩设备的研制、优化尤为重要。本文主要研究压
缩的基本规律，最终为压缩设备及压缩工艺的优化提供理论依据。
1 、试验方案
1 ．1 试验装置的设计
“ ”物料压缩方式分为闭式压缩和开式压缩两种，且我国主要以 闭式 压缩为主。压捆室为草物料
压缩试验台的主要工作部件，一般采用厚板焊合结构。压捆室焊合后，在压缩室全长范围的内
侧尺寸偏差不低于GB/T1800 ．3 －1998 规定的公差等级IT16，取正值。
本文根据试验要求，设计了如图 1 所示的压缩装置。材料为钢材，压缩室的内部截面尺寸设置
为230mm ×230mm ，压缩室的高度为 350mm ，活塞杆的材料为 45 钢。为了压缩过程的顺利进
行，压板与压缩室内壁留有 2mm 的间隙。
1 ．2 试验材料和试验设备
本次试验所用狗尾草皆选自山东青岛(位于北纬 35° 东经119°附近) ，且均已晒干，晒干后的狗
尾草含水率在(5 ±1)% 。
本次试验在WAW31000 型微机控制电液伺服万能试验机上进行，如图 2 所示。该试验机由中
科院长春科新公司试验仪器研究所开发研制，能提供的最大试验力为 1 000kN ，测量范围 1%
～100% F ．S ，下横梁最大升降速度v ＞200mm/min。该试验机采用的是 YawTEST 液压式压
力试验机测量控制系统( Ver1 ．6)，具有自动采样数据、自动分析、操作高度智能化等特点，
性能稳定、控制可靠。
1 ．3 试验方法
在试验前，先把狗尾草切成10cm 左右的草段，称重所用的仪器为上海良平仪器仪表有限公司
生产的电子天平，型号为 YP3001 ，最大量程3kg ，精度0 ．1g。
另外，为了尽量减少因每次试验狗尾草排列方式和均匀度的差异，需要对草段进行充分的搅
拌，使其充分混合，以便试验时草料能均匀排列组合装入压缩装置中，减少试验误差。
2 、试验结果与分析
2 ．1 压力与压缩量的关系
压缩特性曲线是以压缩量 s 为自变量、以压缩力 F 为因变量的 F －S 曲线，如图 3 所示。由图
3 可知，其变化趋势可分为3 个不同阶段:松散阶段(0 ＜S ＜100mm) 、过渡阶段(100 ＜S ＜
120mm) 和压实阶段( S ＞120mm)。
1)松散阶段:随着压缩量的增加，压缩狗尾草所需的压缩力增长比较缓慢，且压缩量与所受的压
缩力近似呈线性关系。该过程主要是以克服狗尾草之间空隙为主。该阶段可以用较小的压缩力
获得较大的压缩量(压缩密度)。
2) 过渡阶段:随着压缩量的增加，施加的压缩力增长较快，压缩量与压缩力呈非线性关系。这
一过程从以主要克服狗尾草间空隙为主，变为以主要克服狗尾草本身内部的空隙为主，此过程
后狗尾草本身均已被破坏。
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狗尾草的压缩打包试验分析0、引言我国草物料资源丰富，包括天然的和人工种植的牧草以及农作物残留秸秆等，是一种非常经济实惠的可再生资源，可作为养殖牲畜的饲料或发电厂的原料等，具有很高的经济价值。据统计，我国各类非人工种植的草地面积就达4亿hm2，世界上居第二位。可见，我国草资源非常丰富，潜在非常巨大的经济效益。其中，天然草原约有3．6亿hm2，农耕区山坡和丘陵上生长的草资源有0．9亿hm2，滩涂、沼泽草地等约有0．12亿hm2，它们是我国草物料生产的主要场所，是我国畜牧业发展的重要生产资源。据不完全估计，全世界每年可产生近20亿t的秸秆，我国年产作物秸秆约6亿t多，占全世界秸秆总产量的20%～30...
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作者：闻远设计
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