随着秸秆贮存技术的发展,玉米秸秆作为一种优质饲料,已被广泛应用;同时,玉米秸秆是一种最具开发潜力的清洁可再生能源。因此,玉米秸秆的综合利用对我国的畜牧业和能源发展具有重要意义。秸秆的收集储运是其产业化利用的关键环节,有效高质的玉米秸秆压缩机构是此环节的重要保证。本文在对国内外压缩理论以及打捆装备综述的基础上,从玉米秸秆力学模型及力学特性研究入手,理论分析和仿真分析相结合,对打捆装置的压缩机构进行了深入研究及分析,并通过系统试验对该装置进行优化设计,使该装置的压缩成捆性能趋于更稳定、工作更可靠,从而有效地改善该装置的作业性能指标。主要研究内容及结论如下:(1)本文将玉米秸秆作为试验研究对象,结合材料复合理论及弹性理论,确立了玉米秸秆的力学模型为圆柱体形弹性力学模型。然后以果穗成熟期的苏玉18秸秆作为试验材料,对其进行力学特性试验,从而得到了玉米秸秆弯曲以及压缩过程中的变化规律。此外,通过试验、数据处理和分析可以看出,不同试验条件下(含水率、有无节、节间),各因素对压缩特性指标的影响并不一样,但都是影响玉米秸秆压缩特性的重要因素。(2)对玉米秸秆打捆装置的压缩机构进行设计并建模,然后进行运动学和动力学仿真分析。通过借鉴现有机型设计以及机架预留位置,确定偏心距e为20mm,有效行程s为540mm,极位夹角θ为2°,然后利用几何关系式计算出曲柄的长度r为270mm,连杆的长度L为620mm。此外,确定其他参数如下:捆包的截面尺寸为400×480mm,活塞的压缩频率为93r/min。根据设计好的参数进行三维实体建模,然后对该压缩机构进行运动学仿真,分析其运动学参数的变化规律;对机构的铰接处进行动力学仿真,分析曲柄、连杆、活塞之间受力的变化规律,验证机构的合理性。(3)开展压缩成捆性能试验研究,优化打捆装置结构参数和作业参数。通过单因素试验,研究喂入量、捆包长度及出口高度三个因素对成捆率、规则捆率及捆包密度的影响,明确各影响因素对压缩成捆性能指标的影响规律;通过对影响因素进行响应面法优化试验,建立回归模型,并进行多目标参数优化分析,确定最佳参数组合,即喂入量3kg/s,捆包长度700mm,出口高度240mm,最后经试验验证,在最佳参数组合条件下,成捆率为97.78%,规则捆率为94.15%,捆包密度为258.37kg/m~3。