一种振动式农业物料压缩特性试验台的制作方法

本发明涉及一种振动式农业物料压缩成型的试验台，主要用于农业物料振动压缩过程中的流变特性研究。

背景技术：

农业物料作为一种重要的可再生资源，主要包括草物料、作物秸秆等，是一种与人类生活息息相关的生物资源，其不仅是发展农牧业的基础，而且是重要的能源物质。据统计，全世界每年可产生超过20亿吨秸秆资源，仅我国每年就超过7亿吨，而我国实际使用量不足2.5亿吨，造成了严重的资源浪费。原始的农业物料质地松散、产地分散、不便储运，解决这些问题最好的方法就是压缩。农业物料的压缩成型技术能够降低农业物料的储运空间占比，可有效解决农业物料资源的储存和运输问题，具有良好的经济效益、环境效益和社会效益。但长久以来，农业物料压缩特性的研究进展缓慢，严重限制了农业物料压缩机具的研制。

如今，世界各国纷纷认识到矿物能源资源和天然草场牧草资源的可用量相当有限，为实现经济可持续发展，都开始加大对生物质资源的研究力度。将松散的农业物料压缩成型处理有利于物料的深度开发利用，例如成型的棒（块）状生物燃料，可有效提高其热值；此外，农业纤维物料经粉碎、压缩、发酵等处理后制成牲畜饲料，减少牛羊对青草的消耗，可有效缓解草场压力，保护生态环境。随着农业物料的商品化，快速压缩打包技术将迅速发展；但高密度压缩打包机械的设计与制造均有待进一步研究，这都需依赖于农业物料压缩流变学研究。压缩特性试验台能有效模拟农业物料单个压块压缩成型过程，可精确控制压缩过程中压缩速度、压缩力、压缩位移等作业参数，为农业物料流变学研究提供一个理想的平台手段。

现有的压缩试验台的主要缺点有：1、仅能提供平稳的压缩力，难以实现振动压缩，与实际作业工况相差甚远；2、压缩力、压缩速度、压缩位移等参数检测控制精度低；3、体大笨重，不易搭建，且自动化程度低，劳动强度大。因此，现有农业物料压缩试验设备已不能满足当前农业物料压缩成型方向的科学研究与设备需求，亟待开发一种高效率、智能化、结构精简，且能模拟实际振动压缩作业工况的农业物料压缩试验台。

技术实现要素：

本发明的目的是克服上述背景技术中的不足，融合机电液一体化技术，发挥综合优势，提供一种压缩速度快、检测灵敏、适用性高、结构简单的农业物料压缩特性试验台。

本发明采用的技术方案是：一种振动式农业物料压缩特性试验台，其特征在于：该试验台由压缩装置和支撑固定装置组成。

所述的压缩装置包括前置数字液压缸、往复式活塞振动器、减震测压机构、成型模具和后置数字液压缸；前置数字液压缸作为压缩装置动力源，位于试验台进料端，通过推杆、橡胶冲头将压缩力输出至成型模具；后置数字液压缸位于试验台出料端，后置数字液压缸活塞杆前端面安装有压力传感器，压力传感器与顶板后端面凸台通过螺纹固连；减震测压机构由金属外壳包裹，并配有调整螺母，减震测压机构后端与前置数字液压缸活塞杆连接，前端与往复式活塞振动器连接；往复式活塞振动器前端与推杆螺纹连接。

所述的支撑固定装置包括试验台架、垫块、模具固定架和L型液压缸固定块；模具固定架由两组相互独立的支架组成，前端支架固定于成型模具出料端，后端支架固定于成型模具进料端。

在上述技术方案中，所述减震测压机构由拉压力传感器、调整螺母、滚珠、吸振器和金属外壳组成；拉压力传感器和吸振器分别由两个独立的金属外壳包裹，二者端面直接接触，金属外壳通过调整螺母连接；减震测压机构内部的拉压力传感器位于前置数字液压缸一侧，与前置数字液压缸活塞杆螺纹连接，前端通过由滚珠包裹的吸振器与往复式活塞振动器螺纹连接。

在上述技术方案中，所述推板与顶板均加工有圆形凸台，圆形凸台四周布置有加强筋；顶板圆形凸台加工有内螺纹孔，与后置数字液压缸推杆螺纹连接。

在上述技术方案中，所述推杆前端加工有内螺纹，与活塞往复式振动器振动头连接；推杆后端加工有盲孔，与橡胶冲头对接。

在上述技术方案中，所述成型模具由两组独立的模具固定架支撑，橡胶防滑垫通过3组对称的螺钉固定于金属支架上表面，三者共同组成模具固定架；模具固定架上表面加工有U形槽，前端支架上表面为台阶面，后端金属支架上表面为平面，二者间距可调。

本发明的有益效果是：本发明采用整体式方形模具，成型的方形压块有利于农业物料存储和运输；模具固定架为组合式，且前端支架上端面为台阶面，铺设了橡胶防滑垫，同时加工了U形槽，可适应不同形状的模具；物料压缩过程中推板前后振动，可显著提高成型压快的应力松弛速率。本发明结构简单，且物料压缩过程自动化程度高，操作方便，压缩成型效率高，成品稳定性好，能满足高效快速压缩试验要求，并实现压缩过程中压缩力、压缩速度、压缩位移等作业参数实时监测和无极调整。

附图说明

图1是本发明的主视结构示意图。

图2是本发明的俯视结构示意图。

图3是本发明的立体结构示意图。

图4-1是本发明中减震测压机构的半剖结构示意图。

图4-2是本发明中吸振器的立体结构示意图。

图5是本发明中顶板的立体结构示意图。

图6是本发明中推杆的立体结构示意图。

图7是本发明中模具固定架的立体结构示意图。

图中：1、前置数字液压缸，2、减震测压机构，3、往复式活塞振动器，4、推杆，5、橡胶冲头，6、推板，7、成型模具，8、顶板，9、压力传感器，10、活塞杆，11、后置数字液压缸，12、试验台架，13、螺栓，14、垫块，15、控制台，16、触摸屏；17、模具固定架，18、L型液压缸固定块。

具体实施方式

以下结合说明书附图，对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于以下实施例。

如图1、2、3所示，一种振动式农业物料压缩特性试验台，其特征在于：该试验台由压缩装置和支撑固定装置组成。

如图1、2、3所示，所述压缩装置包括前置数字液压缸1、往复式活塞振动器3、减震测压机构2、成型模具7和后置数字液压缸11；所述两组数字液压缸均配有限位开关，可在传感器失效时对数字液压缸进行限位保护；所述前置数字液压缸1作为压缩试验台的动力源，位于试验台进料端，依次通过减震测压机构2、往复式活塞振动器3、推杆4、橡胶冲头5和推板6将压缩力输出至成型模具7；所述后置数字液压缸11位于试验台出料端，后置数字液压缸11活塞杆前端面安装有压力传感器9，压力传感器9与顶板8后端面凸台通过螺纹固连；所述减震测压机构2后端拉压力传感器2-1与前置数字液压缸1活塞杆前端面直接接触，前端通过由滚珠2-3包裹的吸振器2-4与往复式活塞振动器3连接，拉压力传感器2-1和吸振器2-4分别由金属外壳2-5包裹，两金属外壳2-5由调整螺母2-2连接；所述往复式活塞振动器3前端与推杆4螺纹连接。

如图1、2、3所示，所述支撑固定装置包括试验台架12、垫块14、模具固定架17和L型液压缸固定块18；所述模具固定架17由两组相互独立的支架组成；前端支架固定于成型模具7出料端，后端支架固定于成型模具7进料端，二者间距可调，可适应不同长度与形状的成型模具7。

如图4-1、4-2所示，所述减震测压机构2由拉压力传感器2-1、调整螺母2-2、滚珠2-3、吸振器2-4和金属外壳2-5组成，可定制或自制获得；拉压力传感器2-1和吸振器2-4分别由两个独立的金属外壳2-5包裹，二者端面直接接触，两金属外壳2-5通过调整螺母2-2连接；减震测压机构2内拉压力传感器2-1位于前置数字液压缸1一侧，与前置数字液压缸活1塞杆螺纹连接，用于监测压缩过程中前置数字液压缸1产生的总推力；减震测压机构2前端通过由滚珠2-3包裹的吸振器2-4与往复式活塞振动器，吸振器3螺纹连接2-4用于吸收往复式活塞振动器3所产生的振动，并传递压缩力，所述吸振器2-4为常规结构，可外购获得，不作详细介绍。

如图5所示，所述顶板8一端面加工有圆形凸台，凸台加工有内螺纹孔，且四周布置有加强筋，可降低顶板8厚度的同时提高其刚度；顶板8与后置数字液压缸11推杆前端压力传感器9螺纹连接，可间接监测物料压缩过程的压力损失。

如图6所示，所述推杆4前端加工有内螺纹，与往复式活塞振动器3振动头连接，用于提高试验台振动压缩过程的稳定性；推杆4前端加工有盲孔，与橡胶冲头5采用过盈配合方式直接对接，用于缓冲压缩过程中推杆4与推板6的冲击力，减小噪音。

如图7所示，两组独立的模具固定架均由橡胶防滑垫17-1、固定螺钉17-2和金属支架17-3组成；橡胶防滑垫17-1通过3组对称的螺钉17-2固定于金属支架17-3上表面，用于防止成型模具7发生偏移；模具固定架17上表面加工有U形槽，前端支架上表面为台阶面，用于阻止成型模具7在物料压缩方向产生位移；后端支架上表面为平面。

下面具体介绍本发明的工作过程：物料压缩过程中，往复式活塞振动器3带动推杆4，推动推板6前后振动，以显著提高物料成型效率和成型压块应力松弛速率与稳定性。后置数字液压缸活塞杆向前运动，将顶板8推至模具型腔出料口，喂入待压缩的农业物料；前置数字液压缸1通过往复式活塞振动器3和推杆4推动推板6向前运动的同时，与往复式活塞振动器活塞杆连接的推杆4推动推板6前后高频振动，农业物料在前置数字液压缸1和往复式活塞振动器3的作用下被压缩成具有一定形状和密度的压块；可以设定前置数字液压缸活塞杆前进速度、成型模具截面形状和面积、往复式活塞振动器振动频率等作业参数进行相互配合，使得成型模具型腔内的农业物料快速成型，其应力松弛速率也得到显著提高；农业物料压缩过程中，可通过各传感器实时测得不同试验参数下的压缩速度、压缩力、压缩位移等试验数据，经信号转换器处理后传输至可编程控制器和触摸屏；反之，可编程控制器可通过信号转换器将指令输出至数字液压缸，以实现压缩控制系统的闭环控制。