为了实现农作物秸秆纤维的高效、低能耗、无污染制取,为农作物秸秆资源的综合利用提供设备支持,本研究通过理论分析、三维建模、ANSYS结构分析和试验研究相结合的研究方式,对D200型秸秆纤维制取机进行了优化设计、结构优化、制取秸秆纤维工艺优化等工作,完成的主要内容和取得的主要成果如下:(1)秸秆纤维制取机的理论研究。以非塞流固体输送理论为基础,分析了挤出机加料、输送、压缩、熔融、混合、排气的工作过程及其影响因素,着重介绍了挤出机工作状态下的三段七区物理模型并通过阐述挤出机各段螺杆生产率和压力的关系及挤出机功率、螺杆转速和转矩的关系,提出了挤出机的设计原则,为秸秆纤维制取机的优化设计提供了有力的理论依据。(2)秸秆纤维制取机的优化设计。本研究针对D200型秸秆纤维制取机存在的生产能力不足、传动系统效果不够理想,且加工难度较大等问题,进行了优化设计。1)将制取机第二喂入段螺杆的等螺距螺旋,改为沿着秸秆样本运输方向均匀改变螺距的变螺距螺旋并重新设计挤压段螺杆螺距。试验证明,优化设计提高了制取机的生产和加工能力。2)优化制取机机筒结构,将原设计采用的内外套镶嵌,再将冷却水套焊接于外套表面的结构形式,改为将水套与外套合为一体,再将内套与水套焊合的结构形式,实践证明,优化设计提高了冷却效率,降低了加工难度及成本。3)优化设计了传动系统,确定了通过变频器调节电机转速,通过皮带与减速器相结合传递动力的传动方案,试验证明,优化后的传动系统提高了制取机的生产能力,可以满足制取机的需求。(3)秸秆纤维制取机的结构优化试验。采用五因素两水平正交试验的方法,得到了D200型秸秆纤维制取机的最优结构组合,即制取机调压环内径164 mm、挤压段长度240 mm、挤压段螺杆螺距40 mm、第二喂入段螺杆采用变距螺旋、升压环外径195 mm。(4)秸秆纤维制取机制取水稻秸秆纤维的工艺优化。采用五因素五水平二次回归正交旋转组合试验方法,得到了制取水稻秸秆纤维的工艺技术,即秸秆长度12 cm、浸泡时间15 h、挤压段套筒温度90℃、主轴转速85 r/min、样本喂入量600 kg/h。