0、引言 目前，随着我国畜牧业的快速发展，饲草料短缺已成为农牧区一个突出的问题。因此，各种牧草、农作物秸秆、经济作物的副产品和灌木枝叶等经加工调制成块状粗饲料后，缩小了体积，增加了密度，提高了动物的适口性和消化吸收率，明显改善了动物的饲喂效果。粗饲料压块加工技术是解决当前我国农牧区粗饲料不足问题的重要途径之一。 秸秆压块机是该生产技术的核心机械，混配后的牧草原料被连续不断地推入压缩室内，再通过偏心压辊的挤压推向压模孔。在原料前进过程中，由于压辊的推力、压模的阻力、牧草间相互摩擦及变形阻力等的共同作用，使秸秆原料发生一系列理化反应，如密度增大、温度升高、有机成分发生变化、由生食变成熟食等。经过高温高压的作用，原料不仅缩小体积、增大密度、杀灭有害霉菌、便于长期贮存运输，而且原料中的淀粉和糖类物质也发生了酶化反应，使饲料带有浓郁的糊香气味，增加了牲畜的适口性，提高了采食率。以9KS304颗粒压块机为试验装置，对其生产率与功率进行正交试验研究，在含水率不同的情况下改变环模与压辊之间的间隙、变换不同的环模转速，并对生产率与功率两个指标的试验数据进行统计、分析，找出它们随着含水率、转速和间隙变化的规律，确定最优方案，为压块机工艺参数优化提供理论依据。 1、试验装置（仪器）和试验物料。 1.1试验装置 以9KS304颗粒秸秆压块机为试验装置，它由进料斗、环模、压棍、主轴、传动装置和机座等部件组成。工作时，物料通过喂入机构连续、均匀地送人环模与压辊间的沟槽内，通过环模与压棍的相对运动，将物料逐渐压入环模的模孔内。在强烈的挤压下，物料克服孔壁的摩擦阻力，不断从环模式孔中呈条状挤出。挤出时，条状的物料被安装在模外的切刀切成长度适宜的草块。 1.2试验物料 玉米秸秆是目前较为理想的饲料资源，牛、羊吃到胃里的消化率及降解率高于其他作物秸秆，而且玉米秸秆含单糖高、发酵快。风干的玉米秸秆中各种营养物质含量为：粗蛋白质3.9%，粗脂肪0.9%，粗纤维37. 7%，无氮浸出物48.0%，粗灰分9.5%。 2、试验方法 2.1试验因素及试验水平的选取 由于玉米秸秆在不同含水率、不同间隙（压辊与环模间隙，以下简称间隙）、不同转速（环模的转速，以下简称转速）下，压块的生产率和功率都要受到影响，所以把试验因素确定为含水率、间隙、转速。其中，含水率是根据实践经验选取4个水平，具体如表1所示，压块机环模与压辊之间的间隙大小影响压块机的生产率和功率。当间隙小于0. 2mm时，功率消耗的太大，同时生产率降低；当间隙大于0.8 mm时，物料难以成形。因此，选0.2～0. 8mm之间的4个水平。压块机在73 r/min以下时速度较慢且生产率较低，所以选定73 r/min为一个水平；164r/min是压块机的最高转速；再选定两个中等转速的水平。因此，转速也选择四水平。 2.2试验指标 对喂人前物料和成品进行检测，从以下指标对压块前后的玉米秸秆进行分析：生产率=成品的质量( kg)/所用时间(h)。成品的质量越高，压块时间越短，生产率就越高。电机的输出功率由变频装置直接读出。 环模的转速由变频装置调整。环模与压辊之间的间隙应保持很小，一般为0.1~0. 8mm，有时也增大到1mm。调节压辊一般采用装在压辊与其回转轴之间的偏心结构。调节此偏心结构，可得到大小不同的压粒间隙。压力间隙过大，会影响压块机的生产率，甚至压块不成型；间隙过小，会加速压辊与压模之间的磨损，减少使用寿命。当有两个以上的压轮时，各间隙应相等。 本试验以9KS304颗粒饲料机为试验装置，经过改装后进行压块试验。原料为玉米秸秆，用揉碎机揉碎成2—5cm的草段，调成40%一60%的4种含水率草料。未压块前取样测取初始密度，压块后随机取样测得不同转速、间隙及物料的含水率下的生产率，试验程序如图1所示。 3、试验数据 试验时，按照正交表L16安排试验，结果分析如表2所示。 当含水率、间隙选为较优方案中的48. 55%和0. 80mm时，转速、间隙、含水率与生产率、消耗电功率之间的关系如图2-图7所示。 4、分析与讨论 1)因素显著性检验结果显示：间隙、转速和含水率的改变对生产率有着显著的影响。间隙的改变对生产率和功率的影响最大，其次是转速；含水率对生产率和功率影响最小。 2)随着转速的提高，破碎程度会增大，生产率减小，功率会增大。由此可知，转速不是越高越好。 3)由方差分析的直观图得出，试验的最佳水平组合为含水率在49%左右、转速在164r/min、间隙在0. 8mm时，压块机的生产率和消耗的功率较优。这一水平组合经试验得出生产率为331.3kg/h，功率为13. 89kW。每公斤消耗功率为0.042kW/kg，湿密度为0. 83g/cm2，干密度为0.44g/cm3。虽然其他几组试验消耗功率低于0. 042kW/kg，但生产率偏低。 4)为了直观起见，因素的水平作为横坐标，指标作为纵坐标，得出因素与指标的趋势图。间隙一定时，转速、含水率与生产率、功率的关系曲线如图4、图7所示；转速一定时，间隙与生产率（功率）的关系曲线如图3、图6所示；含水率一定时，转速、间隙与生产率（功率）的关系曲线如图2、图5所示。 5、结论 1)利用9KS304颗粒压块机对玉米秸秆进行压块试验的研究结果表明：试验因素对生产率和功率的影响由大到小依次为间隙、转速、含水率。 2)玉米秸秆在含水率为49%、转速为164r/min、间隙为0.8 mm时，生产率达到了最大值，且电机输出功率较低，干、湿密度都较高。经检测，以玉米秸秆为代表的牧草在不同条件下压块，其生产率和功率都不同。在含水率为49%，转速为164r/min，间隙为0．8mm时，生产率和功率是较优的。 3)随着含水率的增加，破碎程度会增大，成品质量会减小，生产率降低，功率随之增大。 6、展望 在本次试验中，关于压缩过程中的动态性能以及改变环模、压辊直径和不同农业物料条件下对生产率、功率的影响问题，由于时间经费有限，没有进行分析，有待于以后深入探讨，同创新能源生产销售秸秆颗粒机秸秆压块机等生物质成型燃料机械设备。