【《国内外农牧业物料压缩理论研究国内外文献综述》3600字】

第1章绪论i国内外农牧业物料压缩理论研究国内外文献综述1.1国外压缩特性研究现状有关农牧业纤维物料压缩理论的研究，国外起步较早，从20世纪30年代开始，研究经历了从主要农牧业纤维物料压缩阶段到流变阶段的研究历程，并取得了大量的研究成果。1938年，Skalweit[21-23]首次开始在密闭容器内进行农牧业纤维物料的压缩试验。该试验以植物茎秆作为研究对象，利用密闭容器以较低速度对物料进行压缩。研究结果表明，物料的压缩过程可以用类似气体的多变指数方程表示，并得出物料压缩力与物料压缩密度之间的关系式，如式（1-1）所示。P=cγm（1-其中：P为压缩力，N/cm2；γ为物料的压缩密度，kg/m3；m为试验系数；c=P0/γ0m；P0为初始压缩力，N/cm2；γ0为物料的初始密度，k1959年，Mewes[24-25]通过试验分析了Skalweit的数学模型，同时提出物料的压缩过程与物料的初始密度相关，并得出物料在不同压缩条件下物料压缩力与物料压缩密度之间的数学关系式，如式（1-2、1-3）所示。P=c(γ−γ0)mP=c(γm−γ0其中：P为压缩力，kg/cm2；γ为物料的压缩密度，kg/cm3；γ0为物料的初始密度，kg/cm31964年，Sacht[22,24,26]在Skalweit试验的基础上，以小麦、燕麦茎秆、苜蓿和其它牧草为试验对象进行了相关压缩试验研究，发现Skalweit的数学模型只有在压缩力小于200N/cm2时才成立，并发现被压缩物料的湿度对压缩过程有很大的影响，并提出含有湿度的物料压缩数学模型，如式（1-4）所示。P=cwγm其中：P为压缩力，kg/cm2；w为物料的湿度，w.d；γ为物料的压缩密度，kg/cm3；c、m为试验系数。1987年，Faborode和O’Callaghan[24,27]考虑了被压缩农牧业纤维物料的初始密度以及压缩比与压缩力之间的关系，提出了含有物料压缩比的物料压缩数学模型，如式（1-5）所示。P=Aγ0b[其中：P为压缩力，kg/cm2；r为压缩比；r=γ/γ0；γ为物料在压缩过程中的密度，kg/cm3；γ0为物料的初始密度，kg/cm2011年，Talebi[28]等进行了牧草的压缩与应力松弛特性研究，指出在最大载荷下含水率对松弛过程有着显著性的影响，含水率越高松弛率也越高，该特征与蒸溜过的谷物原料的松弛过程近似。2013年，JianjunHu[29]等对不同体积稻草在不同压缩速率、湿度、长径比以及模具锥度下进行压缩成型试验，建立了各因素下的能耗模型，为稻草秸秆压缩成型装置的设计提供参考。2017年，MirkoMaraldi[30]等以小麦、水稻、玉米、高粱等八种不同农作物秸秆为试验对象，研究了秸秆种类、压缩形状、压缩密度、压缩工艺和压缩速度对秸秆压缩力学性能的影响，确定了秸秆压缩的力学性能与几何形状、压缩密度之间的关系，并得到了压缩力与位移的数学模型，如式（1-6）所示。u=CP,&P<Ptul其中：u为物料压缩过程中的位移，m；C为物料的弹性柔量，m/N；P为垂直作用在物料上的压力，N；ul为终止时的位移，cm；Pt=2017年，L.Molari[31]等以稻草为试验对象，提出了一种简单的基于双锥形弹簧的稻草捆压缩力学模型，模型预测了力和位移的机械响应，并通过试验验证了模型可以较好的预测秸秆压缩打捆过程，数学模型如式（1-7）所示。u=4Dmin2+其中：Dmax为弹簧大端直径C1；Dmin为弹簧小端直径C2；P为垂直压力；β=C4(1+C2)2WLHρ2；h0=H2020年，GregoryT[32]等以芒草为试验对象，通过试验研究了小方捆压缩时，芒草的机械调理系统，对压缩密度、压缩力以及压缩过程中能量消耗的影响，并得到了小方捆压缩时使用调理系统以及直接压缩条件下的压力与压缩密度之间的回归关系。1.2国内压缩理论研究现状国内有关农牧纤维物料压缩理论的试验研究始于二十世纪九十年代，1996年，杨明韶等[33]以9KG-350型高密度压捆机为试验装置，对常见的牧草、苜蓿及（碾过的）麦秆进行了压缩试验研究，指出物料压缩过程存在着“松散”和“压紧”两个阶段，以及物料类别、喂入量等对压缩过程有很大影响。提出了不同喂入量下的物料压缩关系式并建立了物料压缩的数学模型，如式（1-8）、（1-9）所示。γ=GA(L−x)（1P=A∙eB(1−γ0γ式中：𝛶为压缩密度，kg/m3；G为喂入量，kg；A为压缩室截面积，m2；L为物料的初始厚度，m；χ为压缩量，m；P为压缩力，MPa；𝛶0为初始密度，kg/m3；A、B为试验系数。2016年，刘新柱[34]等利用自制的压缩装置和万能试验机，对不同长度的稻草秸秆进行闭式压缩，得出了秸秆长度和压缩速度对压缩力的影响，采用最小二乘法建立了压缩密度和压缩力之间的数学模型，如式（1-10）所示。P=Aγ2+Bγ+C式中：P为压缩力，MPa；𝛶为压缩密度，kg/m3；A、B、C为试验系数。2016年，马彦华[35]等进行了揉碎后玉米秸秆叠加振动与不加振动的压缩应力松弛试验研究，构建了应力松弛模型，并得出了不加振动与叠加振动的应力松弛方程式。结果表明，叠加振动可以提高松弛速率和降低应力松弛时间及成型块残余应力，从而提高产品质量及生产率。2017年，易鹏[36]利用自制的压块成型装备进行稻秸秆压块成型试验研究，选取了喂入量、切碎长度及含水率为试验因素，以压缩密度、成型情况及生产率为评价指标进行了试验。建立了压缩密度和喂入量、切碎长度及含水率间的回归模型。2018年，杜晓雪[37]等利用多功能电子蠕变松弛试验机及自制压缩装置进行甜高粱粉碎料压缩试验研究，得到了压缩模型，如式（1-11）所示；选取了压缩密度、切碎段长度、含水率作为试验因素，得到了不同因素对甜高粱粉碎料应力松弛特性的影响。结果表明：甜高粱秸秆压缩过程的应力松弛模型可用2个Maxwell模型与1个等效弹簧并联来表示，其拟合决定系数均大于0.99，模型表达式如式（1-12）。y=Aex/b+cE(t)=E1e式中：y为压缩力，N；χ为压缩量，mm；A、b、c为试验系数；E（t）为任意t时刻的瞬时弹性模量，kPa；E1为第一个Maxwell模型的松弛弹性模量，kPa；E2为第二个Maxwell模型的松弛弹性模量，kPa；Ee为平衡弹性模量，kPa；T1为应力迅速衰减时间，s；T2为应力缓慢衰减时间，s。2019年，刘富强[38]等根据二次回归通用旋转组合设计原理，以粉碎玉米秸秆的含水率、粉碎粒度、压缩速度为因素，以最大压缩力为指标，建立了最大压缩力与含水率、粒度大小和压缩速度之间的回归模型。综上所示，国内外对农牧业物料压缩理论的研究开展较早，研究成果较多，主要是围绕苜蓿、牧草以及小麦、水稻、玉米、高粱等常见农作物秸秆开展压缩以及松弛特性研究，建立了相关数学模型。但对高含水率青贮物料的压缩研究尚少，相关压缩理论和试验研究还有不足。因此，本文以青贮玉米粉碎物料为试验对象（含水率约为68%），进行了压缩特性试验研究，对于深入探讨青贮玉米粉碎物料压缩特性、完善相关压缩理论，指导压缩装置研发和生产实践具有重要意义。参考文献[1]张宁宁.“粮改饲”试点政策背景下玉米种植户经济效率分析[D].中国农业科学院,2020.[2]刘谊瑶.发展青贮玉米促进农业增收[J].农家参谋,2020(21):105+108.[3]张文珍,刘建军,王军民等.青贮玉米不同品种营养品质比较试验[J].农业与技术,2020,40(19):79-80.[4]王连锐,方佳梦,王志文等.青贮玉米全程机械化生产技术与配套机具的研究现状及发展思路[J].江苏农业科学,2020,48(13):47-53.[5]于康震.粮改饲是推进农业供给侧结构性改革的重要举措[J].农村工作通讯,2017(09):5-8.[6]韩伟,吕莹莹,张萌等.我国特用玉米生产现状与发展对策[J].安徽农业科学,2017,45(28):39-41+77.[7]王丽.发展青贮玉米促进农业增收[J].中国饲料,2020(14):126-129.[8]李锦华.聚焦重点发力做好种植业结构调整加减法—农业部解读《全国种植业结构调整规划(2016-2020年)》[J].农村工作通讯,2016(10):39-41.[9]/zhengce/2016-04/28/content_5068865.htm.[10]/govpublic/xmsyj/202010/t20201015_6354305.htm.[11]郭勇,王楠.青贮玉米种植、饲喂和收获效益分析[J].农业工程,2021,11(03):140-143.[12]赵发欣,丁勇,张君等.青贮玉米的种植前景及栽培技术[J].种业导刊,2018(10):21-23.[13]刘祖钊,刘杰,何静.青贮玉米的概念分类及高产栽培技术[J].农业与技术,2019,39(02):98-99.[14]成美玉.玉米青贮饲料的种植与制作[J].新农业,2020(21):4-5.[15]陈广州,陈书昆.云南罗平县青贮玉米加工技术及效益分析[J].农业工程技术,2019,39(17):92.[16]宋士忠,宋国翠.鹿用玉米秸秆窖式青贮饲料制作要点[J].吉林畜牧兽医,2020,41(04):48.[17]程睿.细碎型青贮饲料高密度打捆机的设计与试验[D].吉林大学,2014.[18]李宏涛.云南省青贮玉米机械化生产技术探讨[J].农业开发与装备,2020(10):207-208.[19]程光民.不同青贮方式全株玉米日粮对育肥期杜泊绵羊消化代谢、血清生化指标及瘤胃发酵的影响[J].中国兽医学报,2020,40(08):1610-1615.[20]程光民,顾甜甜,伏桂华等.不同青贮方式对全株玉米青贮饲料发酵品质和营养价值的影响[J].饲料研究,2020,43(05):79-82.[21]Skalwait,H.KrafteundBeansprucehungeninStohpressen.Konstructeur-KursuSchrift88,Berlin:1938.[22]张成男.基于大方梱玉米秸秆捡拾打捆机预压整型关键技术研究[D].吉林大学,2020.[23]闫翠珍.秸秆块压缩性能及流变特性研究[D].南京农业大学,2015.[24]李旭英.草物料压缩流变动力学特性研究及压缩过程优化[D].内蒙古农业大学,2006.[25]MewesE,Verdichyung,GesetzmassigkeiteNach.Presstopfversuchen[J].Landtec-hn,1959,9(3):68-76.[26]SachatHO.DerStandderForschunganfdemGebietderHeuundStrophressen[J].Landtechn,1964.02.[27]MOFaborode,JROCallaghan.OptimizingtheCompressing/BriquettingofFibrousAgriculturalMaterials[J].AgricEngngRes,1987,38:245-262.[28]TumuluruJS,etal.Grindingenergyandphysicalpropertiesofchoppedandhammer-milledbarley,wheat,oat,andcanolastraws[J].