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南方林下饲用植物压块机研制及应用研究

作　者: 陈斌
导　师: 罗迎社
学　校: 中南林业科技大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 南方丘陵地带林下植物饲用植物压块机流变学方程营养成分
分类号: S817.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 23次
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内容摘要

随着我国国民经济的迅速发展以及社会的进步,中国南方林下经济产业取得了蓬勃的发展。本文基于国家林业公益性行业科研专项“南方林下饲用植物开发利用关键技术研究(No.201204160)”,为满足我国南方林-草产业的市场需求,配合一些大型饲料成型设备的生产,减小饲用植物远距离的运输及收集成本而设计了针对南方丘陵地带的南方林下饲用植物压块机,本压块机成本低、能耗少、简单轻便、易于操作,而且适用于普通农户家庭。本文主要工作及创新点如下：首先,以南方林下饲用植物压块机的设计为主,对其主要结构进行了详细的计算,确定了重要部件的基本尺寸,并对主要部件进行了强度校核。按照预期的压缩比和生产率确定了本压块机的基本参数,并根据确定的参数设计了压缩室及其他部件的三维实体模型,根据计算模型的设计,最终确定了饲用植物压块机的整体设计方案,并研制出了第一代样机,该设备具有加热、控温、压力预警等功能,经初步压块试验表明：该压块机具有生产率较高、能耗低、噪音小等诸多优点。其次,借鉴国内外关于饲用植物压缩时的物理力学性能、流变应力松弛现象研究成果,忽略“松散”阶段的弹性变形,采用广义Maxwell模型对饲用植物的“压紧”和“保压”阶段进行分析,获得了其流变本构方程。再次,对中国南方典型的林下饲用植物红薯藤和不同生长期的玉米草的初步压制试验表明：当饲用植物的含水率在25%左右,温度为90℃左右时,不仅可以节省动力,而且压出来的成型块效果比较理想,有效地降低了每个成型块压缩所需的能耗,并可以延长压制设备易损件的使用寿命。成型周期约需1min,其中保压的过程需控制在40s左右,这样能有效地缓解应力松弛造成的成型块的变形情况。最后,对上述压缩的饲用植物进行了营养成分的测试与分析,结果表明：红薯藤的营养成分高于玉米草的营养成分；嫩玉米草优于老玉米草；林下饲用植物与传统方法种植的饲用植物的营养成分大体相当。本文工作为大面积推广林-草间种模式、开发林下经济资源、水土保持等生态文明建设进行了有益探索,具有明显的社会经济效益和广阔的开发应用前景。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-7
目录  7-9
1 绪论  9-19
  1.1 引言  9
  1.2 国内外研究现状  9-16
    1.2.1 林下经济发展现状  9-11
    1.2.2 国内外饲用植物压具研究现状  11-15
    1.2.3 饲用植物压缩方式的研究  15
    1.2.4 饲用植物压缩特性研究现状  15-16
  1.3 本文主要研究内容与方法  16-19
2 南方林下饲用植物压块机的设计  19-41
  2.1 压缩植物特性分析  19-21
    2.1.1 压缩饲用植物的生物特性  19
    2.1.2 压缩饲用植物的物理力学特性  19-21
  2.2 压块机成型方式及工艺选择  21-22
  2.3 压块机的基本工作原理及结构分析  22-24
  2.4 压缩成型部件设计  24-25
  2.5 施压装置设计  25-29
    2.5.1 工作负荷确定  26
    2.5.2 主动气缸的选型计算  26-27
    2.5.3 主动气缸活塞杆稳定性及强度校核  27-29
  2.6 出料装置设计  29-31
    2.6.1 被动气缸的选型计算  30-31
    2.6.2 被动气缸活塞杆强度校核  31
  2.7 支撑结构稳定性分析  31-37
    2.7.1 压块机简易框架图分析  32-33
    2.7.2 被动气缸固定板的强度分析  33-35
    2.7.3 被动气缸安装竖梁的强度分析  35-37
    2.7.4 被动气缸安装横梁的强度分析  37
  2.8 压块机的控制系统  37-41
    2.8.1 压块机总控制系统简介  37-38
    2.8.2 压块机的温控系统  38-41
3 饲用植物流变学研究及相关参数分析  41-51
  3.1 饲用植物压缩全过程分析  41-42
  3.2 饲用植物压缩过程物理力学性能研究  42-45
  3.3 压缩过程中的应力松弛现象  45-49
    3.3.1 麦克斯韦流变模型  46-47
    3.3.2 广义麦克斯韦模型  47-49
  3.4 压缩过程中的重要参数  49-51
    3.4.1 饲用植物的含水率  49
    3.4.2 成型温度  49
    3.4.3 成型周期  49-51
4 南方林下饲用植物营养特性实验研究  51-59
  4.1 实验仪器  52-53
  4.2 分析方法及实验结果  53-56
  4.3 饲用植物的营养特性结果分析  56-59
5 总结与展望  59-61
参考文献  61-67
附录A (攻读学位期间的主要学术成果)  67-71
致谢  71

南方林下饲用植物压块机研制及应用研究

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