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(jī)理；研制秸稈切碎樣機(jī)并進(jìn)行性能試驗；對柱塞式壓縮成型設(shè)備進(jìn)行方案設(shè)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(qiáng)度大于麥稈等軟莖稈，與高級木材的剪切強(qiáng)度相當(dāng)，切碎時必須充分考慮其具有較大剪切強(qiáng)度的特點。
2．對直刃刀硬莖稈切碎的運動學(xué)分析、樣機(jī)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(jī)技術(shù)參數(shù)設(shè)計合理。
(2)喂入機(jī)構(gòu)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(xì)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(xì)枝梗，這表明該喂入機(jī)構(gòu)在夾持粗枝梗的同時對細(xì)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(guān)系符合指數(shù)規(guī)律，其表達(dá)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(guān)，富通新能源專業(yè)生產(chǎn)銷售秸稈顆粒機(jī)、秸稈壓塊機(jī)等農(nóng)作物秸稈成型燃料機(jī)械設(shè)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(yīng)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(yù)熱成型新工藝，確定了秸稈壓縮成型的工藝參數(shù)，設(shè)計了預(yù)熱器和柱塞式壓縮成型裝置，為秸稈壓縮成型成套設(shè)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(jī)壓縮成型特性與設(shè)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(jī)理研究中，還需進(jìn)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(jìn)行模擬，建立數(shù)學(xué)模型并進(jìn)行實驗驗證。此外，在秸稈切碎、壓縮成型的設(shè)備研制與運行中，還需進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，綜合考慮系統(tǒng)中的能耗，提高能量利用率。
