本文以棉桿等硬莖稈為研究對象，研究秸稈原料特性和壓縮特性，成型塊的松弛特性與粘接成型機理；研制秸稈切碎樣機并進行性能試驗；對柱塞式壓縮成型設備進行方案設計。具體概括如下：
1．通過對棉稈和桑枝等硬莖稈原料的試驗分析，結(jié)果表明：
(1)棉稈、桑枝的灰分含量小，含硫量低，作為生物質(zhì)燃料具有明顯的優(yōu)點。
(2)木質(zhì)素含量較高，熱壓成型有利于提高成型的粘接力。
(3)剪切強度大于麥稈等軟莖稈，與高級木材的剪切強度相當，切碎時必須充分考慮其具有較大剪切強度的特點。
2．對直刃刀硬莖稈切碎的運動學分析、樣機的研制和性能試驗結(jié)果表明：
(1)實際切碎生產(chǎn)率與理論切碎生產(chǎn)率基本接近，切碎機技術參數(shù)設計合理。
(2)喂入機構采用能自動調(diào)節(jié)喂入高度的浮動星齒型喂入輥，適用于瞬時變化的喂入量，又采用了雙彈簧式壓緊裝置始終保持對喂入莖稈有一定的夾持力．喂入性能良好。
(3)對切碎物料的粒度分布測定結(jié)果表明，粒度為0—10.0mm的約占71%，具有細小顆粒產(chǎn)量高的特點，經(jīng)一次切碎，粒度為>19.0mm的殘余組分中主要為細枝梗，這表明該喂入機構在夾持粗枝梗的同時對細枝梗還會產(chǎn)生漏切現(xiàn)象．
3．通過對棉桿的壓縮特性試驗，得出：
(1)切碎棉稈壓縮成型可分為3個階段：松散階段(壓力0-8MPa)、過渡階段(壓力8-40MPa)和壓緊階段(壓力>40MPa)。
(2)切碎棉稈采用較高壓力壓縮時，壓縮過程中壓縮密度與壓力的關系符合指數(shù)規(guī)律，其表達式為：其中，常數(shù)a值受初始密度、物料含水率和粒度變化的影響，而常數(shù)b值與物料種類有關，富通新能源專業(yè)生產(chǎn)銷售秸稈顆粒機、秸稈壓塊機等農(nóng)作物秸稈成型燃料機械設備。
(3)壓縮比能受壓力、粒度和含水率影響。在初始密度相同的條件下，隨著壓力增大，壓縮比能增大，但在壓緊階段，壓縮比能增加對提高棉稈的壓縮密度效果不明顯；在最大壓力相同條件下，粒度越小或含水率越低，壓縮比能也越小。
4．成型塊的松弛特性受壓力、溫度、粒度和含水率影響。隨著壓力增大，成型塊的松弛密度增大，松弛比相應減小。棉稈常溫壓縮比加溫壓縮的松弛比大，但溫度在120-180℃范圍內(nèi)變化時，成型塊的松弛比變化不明顯。棉稈的切碎粒度越小，松弛比越小。但粒度在0-10 mm變化時，松弛密度沒有明顯差異。棉稈的含水率越低，松弛比越大，耐久性也越差，過于干燥的物料難以壓縮成型。
5．提出了預熱成型新工藝，確定了秸稈壓縮成型的工藝參數(shù)，設計了預熱器和柱塞式壓縮成型裝置，為秸稈壓縮成型成套設備的研制提供了依據(jù)。
2、展望
本文對秸稈切碎和秸稈壓塊機壓縮成型特性與設備作了許多試驗研究和理論分析工作，但由于秸稈切碎和壓縮成型特性受很多因素的影響，在壓縮成型的機理研究中，還需進一步考慮加溫時間、壓縮速度和添加粘接劑等多種因素的影響作用，對實際工況下壓縮成型的過程進行模擬，建立數(shù)學模型并進行實驗驗證。此外，在秸稈切碎、壓縮成型的設備研制與運行中，還需進行優(yōu)化設計，綜合考慮系統(tǒng)中的能耗，提高能量利用率。
