牧草打捆机的设计

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牧草打捆机的设计

1 绪论

1.1 问题的提出

我国地域广袤，而且作为农业大国，有着先天独厚的发展畜牧业的条件。我国草原辽阔，类型繁

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多，资源丰富，是巨大的天然宝藏。据统计，我国共有各类天然草地面积约 3.93 亿 hm ，占国土 面积的 41.7%，仅次于澳大利亚，居世界第二位，同时也秸秆资源最为丰富的国家之一，每年生 产 6.4 亿多 t 的秸秆。[1]  

然而我国草场的分布很不均匀,导致我国部分地区一方面牧草匮乏,另一方面则因季节性牧草过剩而 得不到合理利用被废弃,不仅浪费了牧草资源,造成经济损失,同时也污染了草地和环境。此外,牧草 在流通领域中遇到的一个主要问题,就是由于牧草的堆密度小,使其运输成本增加,利润空间下降。 有些地方甚至因为利润微薄而宁可烧掉,也不愿意费时费力地运输,造成了资源浪费,而且也污染了 生态环境。这是我们必须面临的显示问题，急需有一个合理的办法来解决这个现状。近年来，由 于各牧场的牲畜存栏量不断增加，而相应的管理政策又相对滞后，还有自然条件的恶化，即使在 牧草比较丰富的牧区，季节性的饲草缺乏现象也很严重[2]  。2000 年初，我国内蒙古、新疆共有 12 个地(州)60 个县出现的“白灾”使 30 万头受灾牲畜死亡，主要原因是由于饲料缺乏的饥饿所致， 很显然解决这个问题的有效措施就是为这些牧草缺乏或季节缺草的地区准备充足的越冬饲草；另 一方面我国草业发展带有比较突出的地域性特点，牧草种植基地大多位于黄河流域及华北、西 北，而牧草销售市场多位于华东、华南的奶牛、肉牛饲养密集区。由于草场分布不均，部分地区

[3] 

因季节性牧草过剩得不到合适的处置而被废弃，浪费了资源，也污染了草原 。不仅如此，近年 来随着畜牧业的迅速发展，中国加入 WTO，周边的许多国家，像韩国、日本都是饲料资源短缺的 国家，国际市场对牧草、秸秆等饲料的需求会大幅增加。加入 WTO，我国资源成本相对较高的种 植业面积可能会适当减少，种植业比较效益下降将促使土地资源和农业生产结构向畜牧业、草业 等方面调整，牧草生产和加工产业将面临新的机遇。因此，加快我国的牧草、秸秆的产业化进 程，能为我国增加出口创汇，成为国民经济大产业，这在发达国家如美国、加拿大等已得到证实 [4] 。

在牧草、秸秆等纤维物料的商品化生产过程中，首先遇到的问题是这些物料松散，容积密度小， 收集、运输困难，运输时亏吨现象严重 这些物料无论在储存还是运输时，都占用很大的空间，面 临严重的运输成本压力。由此可见，把饲草打成高密度的草捆后储存或运输，是降低饲草成本的 重要步骤。也是使得牧草得到合理利用的有效途径，既可解决牧草资源的分布不均而得不到合理 利用的弊端，有可解决环境问题。据中国农业大学成套设备所的实验设计，饲草打捆平均密度可 以增大 10 倍左右，而运输成本可降低 70%左右，可见饲草压捆机的商业效益是十分显著的[5]  。牧 草业也会因此有长足的发展。 1.2 国内外研究现状及发展趋势 1.2.1 饲草压缩理论的研究概况

压缩理论是饲草料压捆、压饼、压块等机具设计的理论依据，具有重要的价值[6]  。 

1938 年西德学者斯卡维特(Skalweit)首次开始研究纤维物料在压缩过程中的压缩机理。他通过在密 闭容器内以低速压缩牧草，来研究压缩力和压缩后牧草容积密度之间的关系，并得出了如下压缩 力和压缩后物料容积密度之间的规律： 

R = cg m 

2 

式中：R —压缩力，(kg/cm )； g —压缩后物料的密度，(kg/m 3 )； 

c = g m 

0 

(1—l) 

R

2 

R —初始压缩力(kg/ cm )； 0

: 

g 0 —物料的初始密度,( kg/m 3 )； 

m是试验系数。 

1959 年西德另一位学者麦威斯(Mewes )通过实验研究分析斯卡维特(Skalweit)所得出的数学模型， 根据分析研究，他对斯卡维特的结论给予肯定，同时，他认为纤维物料在压缩过程中压缩力与物