小型组合式王草铡切打浆机优化设计与试验

郇晓龙 尤 泳 王德成 张永禄 马文鹏 惠云婷

(中国农业大学工学院，北京 100083)

0 引言

王草是一种由狼尾草与象草杂交而成的高秆类禾草，在我国南方地区广泛种植，其营养丰富，茎嫩多汁，每年可刈割多次，是一种高产的优质饲草[1]。王草茎秆高大粗壮，为便于牲畜咀嚼和消化、提高饲喂效率，通常在饲喂前采用铡切、揉搓、打浆等方式进行加工处理。王草打浆可以减少饲草营养物质损失、增加牲畜采食量，便于与其他饲料进行混合，尤其适合饲喂猪、鸡等畜禽[2-7]。

国内外学者以玉米秸秆、甜高粱秸秆等为加工对象进行了饲草铡切、揉搓机械的相关研究[8-14]。文献[8-10]对秸秆铡切、揉搓过程进行分析，建立了秸秆揉搓过程的空间几何模型，得到茎秆含水率和切割状态等参数对铡切功耗的影响。文献[11-14]通过理论分析和台架试验相结合的方式，研究确定了安装角、刀尖倾角、筛孔直径、刀轴转速等结构和工作参数对秸秆的铡切效果和切割功耗的影响效果。

茎秆的物理特性对王草加工机械的设计具有重要影响。荣熊[15]、叶炳南[16]利用万能材料试验机对收割期王草茎秆进行了物理特性试验，结果表明，茎秆外皮在轴向有明显的线弹性，抗拉强度平均值71.39 MPa，轴向拉伸弹性模量平均值3 506 MPa，轴向抗拉强度65.44 MPa，抗压强度平均值为14.10 MPa，抗弯强度平均值为14.66 MPa，抗弯弹性模量平均值为132 MPa；王草茎秆外皮属于各向异性材料，其轴向和径向力学特性存在明显差异。王槊等[17]在根径、取样高度两个维度上研究了收获期王草茎秆拉伸与剪切的强度问题，结果表明，根径、取样高度、长径及圆度等对茎秆强度无显著影响。……