滚扎甩碎组合式香蕉茎秆纤维提取机设计与试验.pdf

第 29 卷 第 20 期 农 业 工 程 学 报 Vol.29 No.20 24 2013 年 10 月 Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Oct.2013 滚扎甩碎组合式香蕉茎秆纤维提取机设计与试验 张喜瑞1，郑 侃1，梁 栋1，张 劲2，薛 忠2（1.海南大学机电工程学院，海口 570228；2.中国热带农业科学院农业机械研究所，湛江 524091）摘 要：香蕉茎秆中含有丰富的植物纤维，其机械提取具有效率高、污染少等优点，是一项具有发展潜力的香蕉茎秆机械化处理技术。目前，由于香蕉茎秆粗大、含水率高等问题，机械提取香蕉茎秆纤维成熟技术较少。针对上述问题，该文研制了滚扎甩碎组合式香蕉茎秆纤维提取机，该机主要由传动系统、级滚扎装置、级滚扎装置、甩碎装置、电机等部分构成。样机性能试验表明：该机香蕉茎秆纤维提取率为 89.2.%，含杂率为 8.6%，生产率为 206 kg/h，能耗为 20.2 kWh/100 kg，符合设计要求。与半喂入式香蕉茎秆纤维提取机相比，该机的提取率提高了 8.1%，含杂率降低了 6.5%，生产率提高了 71.7%，能耗降低了 10.6%。该研究可为香蕉茎秆纤维提机设计提供参考，对促进中国热带农业区香蕉产业发展具有重要的意义。关键词：设计，试验，生物质，香蕉茎秆，纤维，提取 doi：10.3969/j.issn.1002-6819.2013.20.004 中图分类号：S223.2+6 文献标志码：A 文章编号：1002-6819(2013)-20-0024-08 张喜瑞，郑 侃，梁 栋，等.滚扎甩碎组合式香蕉茎秆纤维提取机设计与试验J.农业工程学报，2013，29(20)：2431.Zhang Xirui,Zheng Kan,Liang Dong,et al.Design and experiment on rolling and crushing combined extracting machine for banana stem fiberJ.Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering(Transactions of the CSAE),2013,29(20):2431.(in Chinese with English abstract)0 引 言 香蕉是世界贸易量及鲜果消费量最大宗的水果，被联合国粮农组织（food and agriculture organization，FAO）定位为发展中国家仅次于水稻、小麦、玉米之后的第 4 大粮食作物1-3。2010 年 10月，国务院下发国务院办公厅关于促进我国热带作物产业发展的意见（国办发（2010）45 号），提出以香蕉等热带水果为重点，深入推进优势产业带建设4。因此，中国香蕉产业正处于快速发展阶段。香蕉茎秆是香蕉收获后主要的副产品5-6。由于香蕉茎秆粗大、含水率高等特点，香蕉茎秆多采用自然腐烂或田间丢弃处理，造成极大的资源浪费和环境污染问题7-10。香蕉茎秆中含有优质的植物纤维，该纤维重量轻、透气性强，经济价值较高，适宜制作各种中、高档的西服、衬衫、领带以及各种装饰品等，也可用来制造高级纸张11-13。目前纤维 收稿日期：2013-07-15 修订日期：2013-09-27 基金项目：公益性行业（农业）科研专项资助项目（201203072-01）和国家自然科学基金项目（51105123）作者简介：张喜瑞（1981），男，博士，副教授，中国农业工程学会会员（E042300003M），从事热带农业机械研究。海口 海南大学机电工程学院，570228。Email:zhangxirui_ 通信作者：张 劲（1958），男，研究员，博士生导师，从事热带农业机械研究。湛江 中国热带农业科学院农业机械研究所，524091。Email: 提取利用，国内外研究多集中在水稻秸秆、玉米秸秆、棉秆、甘蔗渣、菠萝叶等资源14-17。借鉴上述研究，香蕉茎秆纤维提取可用水浸法、生物化学法和机械提取法等。国内外学者主要集中在水浸法、生物化学法进行了一定研究18-20。水浸法提取即用水浸泡叶片 710 d，使其自然发酵，纤维周围的组织遭到破坏失去稳定，经人工刮取、清洗、干燥等获得原纤维。水浸法提取存在生产时间长，占用场地大，劳动强度高，提取率低，纤维强度降低，浸泡废液污染环境等问题21。生物化学法是用生物和化学溶液浸泡叶片，即将叶片浸入含有 1%纤维酶液中，酶液的 pH 值为 46，在 40下处理 5 h，破坏纤维周围组织，再经人工刮取、清洗、干燥等获得原纤维。生物化学法提取存在劳动强度高，生产效率较低，纤维质量一般，浸泡废液污染环境，成本高等问题22。机械提取法是用机械力破坏香蕉茎秆纤维周围组织，同时完成纤维和杂质分离，最终经清洗、干燥获得原纤维23。由于机械提取法具有效率高、污染少等优点，因此是一种比较理想的纤维提取方式。由于香蕉种植的区域性特点，国内机械法提取香蕉茎秆纤维仍处于起步阶段，尤其香蕉茎秆纤维提取装备，成熟机械较少。基于上述问题，本文设计了一种滚扎甩碎组合式香蕉茎秆纤维提取机，分析确定了其关键部件的结构参数，并进行了一定性第 20 期 张喜瑞等：滚扎甩碎组合式香蕉茎秆纤维提取机设计与试验 25 能试验，以期为香蕉茎秆纤维提取技术在中国热带农业区的推广应用提供理论依据与技术支持。1 整机结构与工作原理 1.1 整体构造 滚扎甩碎组合式香蕉茎秆纤维提取机结构示意图如图 1 所示，主要由输送装置、级滚扎装置、级滚扎装置、甩碎装置、机罩、机架、行走轮、排水装置、电机、机架等组成。整机主要技术参数如表 1 所示。1.输送装置Pick up plate 2.级滚扎装置Rolling device 3.级滚扎装置 Rolling device 4.甩碎装置 Crushing device 5.机罩 Hood 6.行走轮 Land wheel 7.排水装置 Drainage device 8.电机 Motor 9.机架 Frame 图 1 滚扎甩碎组合式香蕉茎秆纤维提取机三维图 Fig.1 Three-dimensional diagram of rolling and crushing combined extracting machine for banana stem fiber 表 1 滚扎甩碎组合式香蕉茎秆纤维提取机主要技术参数 Table 1 Main technical parameters of rolling and crushing combined extracting machine for banana stem fiber 技术参数 设计值 外形尺寸(长宽高)Dimensions/(mmmmmm)2 1001 3201 245 配套功率 Power/kW 1524 整机质量 Total weight/kg 350 级滚扎辊筒转速 Speed of rolling device/(rmin-1)215 级滚扎辊筒转速 Speed of rolling device/(rmin-1)573 甩碎刀转速 Speed of crushing knife/(rmin-1)1 200 提取率 The qualified rate/%85 喂料方式 Feeding mode 水平自动进料 生产率 Productivity/(kgh-1)200 1.2 工作原理 机架上依次安装输送装置、级滚扎装置、级滚扎装置和甩碎装置，电机通过皮带传动结构将动力分配给输送装置、级滚扎装置、级滚扎装置和甩碎装置。作业时，香蕉茎秆经过输送带输送到级滚扎装置中，在级滚扎装置中级滚扎上辊筒和级滚扎下辊筒（两辊筒之间的间距为 510 cm）相对转动对香蕉茎秆第一次挤压破碎，经过第一次挤压破碎的香蕉茎秆进级滚扎装置，级滚扎装置中级滚扎上辊筒和级滚扎下辊筒（两辊筒之间的间距为 25 cm）相对转动进一步将香蕉茎秆挤压破碎，香蕉茎秆经过第 1 次挤压破碎和第 2 次挤压破碎挤出 80%以上的水，并通过排水装置排出，最后通过甩碎装置上高速转动的甩碎刀将经 2 次挤压破碎的香蕉茎秆锤击揉碎，最后絮状香蕉茎秆纤维通过排出口收集。2 关键部件的设计 2.1 传动系统的设计 滚扎甩碎组合式香蕉茎秆纤维提取机传动系统的设计应满足结构紧凑，功率消耗少，动力分配合理等原则，其传动系统路线配置及参数见图 2。动力从电机输出后，通过动力输出轴上的带传动传递给级滚扎装置，级滚扎装置的上下两滚筒的相对运动通过一对直齿轮啮合传动；级滚扎装置的动力通过级滚扎装置上的带轮传递，级滚扎装置的上下两滚筒的相对运动通过一对直齿轮啮合传动；甩碎装置的动力通过级滚扎装置上的带轮传递；输送装置的动力通过级滚扎装置上的带轮传递。1.电机动力输出轴 Power output shaft of motor 2.输送带动力轴 Power shaft of pick up plate 3.级滚扎动力轴 Power shaft of rolling device 4.级滚扎动力轴 Power shaft of rolling device 5.甩碎装置动力轴 Power shaft of crushing device 注：i 为传动比。Note:i is the transmission ratio.图 2 香蕉茎秆纤维提取机传动系统图 Fig.2 Schematic of transmission system machine for banana stem fiber 2.2 级滚扎装置设计 香蕉茎秆含具有极高的含水率，在进入甩碎装置提取香蕉茎秆纤维之前，需要分级降低其含水率。级滚扎装置的作用是初步挤出香蕉茎秆中的水分，同时通过滚扎处理，使香蕉茎秆直径变形，从而更容易进入级滚扎装置。级滚扎装置采用一对相对运动的辊筒，主要有级滚扎上辊筒和级滚扎下辊筒组成，为便于滚扎香蕉茎秆，上、下滚筒表面均采用纹杆状。级滚扎装置在工作中，根据香蕉茎秆变形可以将其农业工程学报 2013 年 26 划分成 3 个区域，即未滚扎区、滚扎变形区和滚扎成型区，其滚扎区域划分示意图如图 3 所示。图 3 滚扎区域划分示意图 Fig.3 Schematic diagram of roller pressure area 2.2.1 级滚扎装置辊筒直径D1确定 级滚扎装置两辊筒的有效工作幅宽 B1约为600 mm，香蕉茎秆滚扎挤压工况如图 4 所示，对圆柱型香蕉茎秆在 O 和 O所受的辊筒的力进行分析，受力分析如图 5 所示。N 为上辊筒对茎秆的正压力，N；N下辊筒对茎秆的正压力，N；F、F为上、下辊筒与茎秆产生的摩擦力，其方向与 N、N垂直，N；为茎秆所受的摩擦力 F 与水平方向的夹角，即攫取角，(o)。注：D1为级滚扎装置辊筒直径，mm；为茎秆所受的摩擦力 F 与水平方向的夹角，(o)；L1为香蕉茎秆圆柱形直径，mm；H1为两滚筒间最小距离，mm；R1为级滚扎装置辊筒半径，mm。Note:D1 is the rollers diameter to the-rolling device,mm;is the angel between the friction F of the stem and the horizontal direction,(o);L1 is the diameter of the banana stems cylindrical part,mm;H1 is the minimum distance between rollers,mm;R1 is the rollers radius to the-rolling device,mm.图 4 滚扎挤压工况示意图 Fig.4 Schematic diagram of roller pressure 注：N 为级滚扎上辊筒对香蕉茎秆的正压力，N；N为级滚扎下辊筒对香蕉茎秆的正压力，N；F 为香蕉茎秆与级滚扎上辊筒的摩擦力，N；F 香蕉茎秆与级滚扎下辊筒的摩擦力，N；为茎秆所受的摩擦力 F 与水平方向的夹角，(o)。Note:N is the pressure from the upper roller of the-rolling device to the banana stem,N;N the pressure from the lower roller of the-rolling device to the banana stem,N;F is the friction between the banana stem and the upper roller of the-rolling device,N;F is the friction between the banana stem and the lower roller of the-rolling device,N;is the angel between the friction F of the stem and the horizontal direction,(o).图 5 香蕉茎秆受力分析图 Fig.5 Mechanics analysis of banana stem 阻碍香蕉茎秆进入辊筒对的阻力为 Nsin+Nsin，香蕉茎秆进入滚扎变形区的驱动力为 Fcos+Fcos=fNcos+fNcos （1）式中，N 为级滚扎上辊筒对香蕉茎秆的正压力，N；N为级滚扎下辊筒对香蕉茎秆的正压力，N；F 为香蕉茎秆与级滚扎上辊筒的摩擦力，N；F香蕉茎秆与级滚扎下辊筒的摩擦力，N；为茎秆所受的摩擦力 F 与水平方向的夹角，()。香蕉茎秆滚扎变形的条件 Fcos+FcosNsin+Nsin （2）式中，f 为辊筒与香蕉茎秆的摩擦系数，钢铁与香蕉茎秆的摩擦系数可取 f=1.52.5。将式（1）代入式（2）得 ftan （3）由于级滚扎辊筒表面经过喷砂工艺处理提高其粗糙度，因此取 为最大值 2.5，可以求得攫取角 max=68.2 其中 111max1cosLHD=（4）式中，D1为级滚扎装置辊筒直径，mm；H1为两滚筒间最小距离，为了使级滚扎装置挤压香蕉茎秆所耗功率降低以及级滚扎装置尺寸减少，本设计取H1=100 mm；L1为香蕉茎秆圆柱形直径，一般L1=200350 mm24。取L1为300 mm，结合上述参数，可以求得级滚扎装置辊筒直径D1min=318.2 mm，本设计中选取级滚扎装置辊筒直径D1=320 mm。第 20 期 张喜瑞等：滚扎甩碎组合式香蕉茎秆纤维提取机设计与试验 27 2.2.2 级滚扎装置辊筒转速n1和线速度v1确定 级滚扎装置辊筒转速的大小影响后续工序装置的处理能力，辊筒转速高，其生产能力提高；辊筒转速过小，其生产能力下降。结合室内试验与分析，设计中辊筒的转速n1=215 r/min。由公式1=1R1，转换等 11260n=（5）式中，v1为级滚扎装置辊筒滚扎线速度，m/s；1为级滚扎装置辊筒角速度，rad/s；R1为级滚扎装置辊筒半径，R1=D1/2=160 mm。计算可得级滚扎装置辊筒线速度v1=3.6 m/s。2.3 级滚扎装置设计 级滚扎装置的作用是对经过级滚扎装置的香蕉茎秆再次进行滚扎脱水处理，同时对通过的香蕉茎秆进行适度夹持，以利于甩碎装置对香蕉茎秆进行甩碎。2.3.1 级滚扎辊筒直径D2确定 级滚扎装置设计采用的是轴线在垂直平面的相对运动的两辊筒，有效工作幅宽B2约为600 mm，经过级滚扎装置处理的香蕉茎秆高度L2=100 mm，即为级滚扎装置入料茎秆高度，为利于香蕉茎秆纤维的提取，两滚筒最小距离越小，甩碎装置的所耗功率将减少，但是增加了级滚扎辊筒的尺寸以及功耗，综合考虑本文取H2=30 mm，因此，两滚筒直径为 222max1cosLHD=（6）结合上述参数，可以求得级滚扎滚筒直径D2min=111.2 mm，本设计中选取级滚扎辊筒直径D2=120 mm。2.3.2 级滚扎装置辊筒转速n2线速度v2确定 级滚扎装置辊筒转速n2由级滚扎辊筒转速n1确定，若级滚扎装置辊筒转速高，会出现打滑，若级滚扎装置辊筒转速低，香蕉茎秆在级滚扎装置辊筒和级滚扎装置辊筒之间堆积，影响机器正常运行，为避免上述现象必须使级滚扎装置辊筒线速度v2与级滚扎装置辊筒线速度v1相同。因此，级滚扎装置辊筒转速n2的计算公式为 2221260n Rvv=（7）式中，R2为级滚扎辊筒半径，mm。将上述参数值代入式（7）得到n2=573.2 r/min，v2=3.6 m/s，本设计取级滚扎装置上下辊筒转速n2=573 r/min。2.4 甩碎装置的设计 甩碎装置是主要由甩碎刀辊和甩碎刀等组成，其作用是对滚扎后的香蕉茎秆进行甩碎，进而得到香蕉茎秆纤维。在甩碎刀辊圆柱面上，圆周方向均匀分布3排甩碎刀，每排甩碎刀在轴向方向有5把甩碎刀，其三维示意图如图6所示。图 6 甩碎装置三维示意图 Fig.6 Three-dimensional diagram of crushing part 2.4.1 甩碎刀辊转速n确定 甩碎刀辊转速n的大小直接影响香蕉茎秆纤维的。秸秆理论切割长度L取决于秸秆喂入速度v和单位时间内的切割次数25。香蕉茎秆喂入速度与级滚扎辊筒线速度v2相等，甩碎刀辊转速为 426 10nLz=（8）式中，z为圆周方向单组甩碎刀数，z=3 mm。根据农艺要求甩碎后的香蕉茎秆长度L应小于100 mm，本设计中，取L=60 mm，结合上述参数代入式（7）得，甩碎刀辊转速n=1 200 r/min。2.4.2 甩碎刀辊与甩碎刀尺寸确定 甩碎刀辊的回转半径大小将直接影响机器的工作效果以及甩碎刀辊的平衡、振动等，在甩碎刀辊转速一定的情况下，甩碎刀回转半径增大，会使机具整体尺寸增大，甩碎刀辊的不平衡因素也增大，振动激增26。结合室内试验，本机选取甩碎刀辊直径为100 mm，甩碎刀回转半径为125 mm，根据级滚扎装置和级滚扎装置的幅宽，甩碎刀辊长度M取620 mm，粉碎装置的二维模型图如图7所示。a.主视图 b.左视图 a.Main view b.Left view 注：M 为甩碎刀辊长度，mm；r1为甩碎刀回转半径，mm；r2为甩碎刀辊直径，mm。Note:M is the length of roller,mm;r1 is the rotating radius of smashing knife,mm;r2 is the rollers diameter,mm.图 7 粉碎装置二维模型图 Fig.7 Schematic diagram of crushing part 农业工程学报 2013 年 28 甩碎刀选取改进的锤爪型刀片，该类粉碎刀具有质量较大、质心靠外、转动惯量大、使用寿命长等特点27。甩碎刀工作中依靠端部刃口以及弯曲部分的刃口对香蕉茎秆进行打击、剪切，使茎秆中的杂质振动和刮削脱落，甩碎刀相关尺寸如图8所示。图 8 甩碎刀相关尺寸 Fig.8 Size of smashing knife 2.4.3 甩碎刀的有限元分析 运用Solidworks的Simulation插件对甩碎刀进行静力学有限元分析。选用甩碎刀材料，本设计选用韧性较好的65Mn钢，并对甩碎刀的刀刃部位进行淬火和回火处理；对甩碎刀网格划分，因为甩碎刀的分析主要在刀刃处，所以对刀刃的网格划分密集；由于甩碎刀焊接于甩碎刀辊，所以对甩碎刀刀把添加约束使之固定；本次设计只考虑载荷最大的情况下甩碎刀的受力，根据对脱水后的香蕉茎秆香蕉茎秆强度测试得到切割阻力为170 N，因此在甩碎刀刀刃上加300 N的阻力。通过对甩碎刀的有限元分析，得出如图9所示结果。由分析结果可知，最大合位移量在刀尖位置上，位移量为0.035 mm，处于65Mn钢的弹性变形 a.甩碎刀位移云图 a.Displacement nephogram of crushing knife b.甩碎刀应力云图 b.Stress nephogram of crushing knife 图 9 甩碎刀位移和应力云图 Fig.9 Displacement and stress nephogram of crushing knife 范围内。甩碎刀的应力集中主要分布在刀把和其他尺寸突变处，总的应力最大值为29.89 MPa，远低于65Mn钢的许用应力=150286 MPa，因此，甩碎刀的强度满足设计要求。3 性能试验分析 3.1 试验地情况 试验时间为2012年11月，地点在海南省儋州市宝岛新村，试验选用香蕉茎秆为海南当地种植较多的巴西Williams香蕉品种，通过人工砍伐获取。香蕉茎秆平均直径为320 mm，香蕉茎秆平均长度为1 500 mm，香蕉茎秆含水率为84.2%。采用本文设计的机器进行性能试验，测量参数主要包括生产率、含杂率、提取率、能耗，以上指标均测量5次求其平均值。主要仪器3169-20电力分析仪、磅秤、电子表、钢卷尺、真空干燥箱等。3.2 试验方法 3.2.1 生产率 Qsc 机器正常运行中，每隔5 min收集1次香蕉茎秆纤维，称质量。考虑到喂料的含水率有所差异，计算中增加含水率系数，取值0.9。其计算公式为28 36000.9elsclmQt=（9）式中，Qscl为生产率，kg/h；mel为香蕉茎秆纤维质量，kg；t为收集纤维物的时间，s。3.2.2 提取率 在纤维总量一定的香蕉茎秆中，加工提取得到的香蕉茎秆纤维所占质量的百分比为香蕉茎秆纤维提取率。本试验对香蕉茎秆纤维提取率用以下方法测定：从待加工的香蕉茎秆随机选取一定量的茎秆，称其质量为m1，加工所得到香蕉茎秆粗纤维经过水洗，并通过真空干燥箱进行干燥，称其质量m2，则提取率为：21100%mm=（10）式中，m1为随机选取的香蕉茎秆的重量，kg；为待加工的香蕉茎秆纤维含量，香蕉茎秆中香蕉纤维的含量为2.5%7.5%29，本文试验测量值约为3.8%；m2为经过水洗和干燥的香蕉茎秆纤维质量，kg；为提取率，%。3.2.3 含杂率 加工提取得到的一定量的香蕉茎秆粗纤维中，杂质质量所占的百分比为香蕉茎秆纤维含杂率。本试验采用以下方法测定：从加工得到的香蕉茎秆揉碎物中随机抽取一定量得香蕉茎秆粗纤维，称其质量m4，对该香蕉茎秆粗纤维经过水洗，并通过真空干燥箱进行干燥，称其质量m3，则含杂率为：第 20 期 张喜瑞等：滚扎甩碎组合式香蕉茎秆纤维提取机设计与试验 29 341100%mm=（11）式中，m4为随机抽取揉碎物的质量，kg；m3为香蕉茎秆纤维的质量，kg；为含杂率，%。3.2.4 能耗W耗 生产100 kg香蕉茎秆揉碎物所消耗的能量，其计算式：100sclPWQ=电耗 （12）式中，W耗为小时每生产100 kg揉碎物能耗，kWh/100 kg；P电为每小时消耗的电能，kW。3.3 试验结果与分析 在试验过程中，整机运行比较平稳，工作可靠，能满足要求。为比较滚扎甩碎组合式香蕉茎秆纤维提取机的纤维提取率、含杂率、生产率和能耗等指标，选择市场上常用的半喂入式香蕉茎秆纤维提取机进行对比试验，该机生产率大于100 kg/h，纤维提取率大于80%，含杂率小于10%。2种机器的试验结果如表2所示。表 2 2 种机器试验结果对比 Table 2 Comparison of testing results for the two machines 项 目 Project 提取率 Extraction rate/%含杂率 Trash content/%生产率productivity/(kgh-1)能耗 Energy consumption/(kWh100kg-1)滚扎甩碎 组合式 89.2 8.6 206 20.2 半喂入式 82.5 9.2 120 22.6 注：试验选用香蕉茎秆为 Williams 品种；香蕉茎秆的长度为 1 000 mm；含水率 84.2%；级滚扎装置辊筒转速 n1=215 r/min，级滚扎装置辊筒转速 n2=573 r/min；甩碎刀辊转速为 n=1 200 r/min；半喂入式香蕉茎秆纤维提取机刀轮转速为 1 900 r/min。Note:The test sample is the Williams banana stem;Banana stems length is 1 000 mm;percentage of moisture is 84.2%;The roller speed n1 to the-rolling device is 215 r/min,the roller speed n2 to the-rolling device is 573 r/min;The roller speed n to the smashing knife is 1 200 r/min;The knife flywheel speed to the Half feeding type banana stem fiber extraction machine is 1 900 r/min.试验结果表明，滚扎甩碎组合式香蕉茎秆纤维提取机的平均提取率为89.2%，含杂率为8.6%，生产率为206 kg/h，能耗为20.2 kWh/100 kg；半喂入式香蕉茎秆纤维提取机的平均提取率为82.5%，含杂 率 为9.2%，生 产 率 为120 kg/h，能 耗 为22.6 kWh/100 kg。与半喂入式香蕉茎秆纤维提取机相比，由于采用双滚筒滚扎和甩碎相结合提取纤维原理，滚扎甩碎组合式香蕉茎秆纤维提取机的香蕉茎杆纤维提取率提高了8.1%，含杂率降低了6.5%；由于采用水平自动喂入输送和双滚筒滚扎预处理香蕉茎秆，滚扎甩碎组合式香蕉茎秆纤维提取机的生产率提高了71.7%，能耗降低了10.6%。4 结 论 1）针对中国热带农业区香蕉茎秆利用率低、生产量大、浪费严重等问题并结合茎秆粗大、含水率高等特点，设计了滚扎甩碎组合式香蕉茎秆纤维提取机，整机采用双滚筒滚扎挤水和甩碎相结合原理，能够完成香蕉茎秆级滚扎脱水、级滚扎脱水和甩碎提取等作业工序。2）滚扎甩碎组合式香蕉茎秆纤维提取机性能试验表明：样机运行比较平稳，工作可靠，符合设计要求；与半喂入式香蕉茎秆纤维提取机相比，其提取率提高了8.1%，含杂率降低了9.5%，生产率提高了71.7%，能耗降低了10.6%。该机器的成功研制，不仅可为高性能香蕉茎秆纤维提取机设计奠定坚实的理论和技术基础，增加农民收入，减少土壤污染，改善土壤结构，而且对于稳定香蕉种植业，实现全国香蕉优势区域布局规划的目标，促进中国热带农业区农业可持续发展具有重要的现实意义。参 考 文 献 1 Lava Kumar P,Hanna R,Alabi O J,et al.Banana bunchy top virus in sub-Saharan Africa:Investigations on virus distribution and diversityJ.Virus Research,2011,38(4):171182.2 张久雷，夏红梅，郑丁科，等.香蕉茎秆切块还田机构设计与台架试验J.农机化研究，2010(5)：162165.Zhang Jiulei,Xia Hongmei,Lin Xiangyang,et al.Design and experiment on the machine of banana cauloid dicing and recyclingJ.Journal of Agricultural Mechanization Research,2010(5):162165.(in Chinese with English abstract)3 邱优辉，李会，徐贞贞，等.我国香蕉产业现状与发展的科技措施J.农业现代化研究，2011，32(2)：200203.Qiu Youhui,Li Hui,Xu Zhenzhen,et al.Status of banana industry in china and technological measures on its developmentJ.Research of Agricultural Modernization,2011,32(2):200 203.(in Chinese with English abstract)4 张喜瑞，王俊霖，李粤，等.香蕉秸秆颗粒燃料固体成型机的设计与试验J.农业工程学报，2012，28(11)：2226.Zhang Xirui,Wang Junlin,Li Yue,et al.Design and experiment on biomass pellet densifying machine for banana stemJ.Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering(Transactions of the CSAE),2012,28(11):2226.(in Chinese with English abstract)5 朱晓闯，张喜瑞，陈致水，等.液压式香蕉茎秆粉碎机设计J.广东农业科学，2012(18)：144146.Zhu Xiaochuang,Zhang Xirui,Chen Zhishui,et al.Study on the pressure roller pulverizing false banana stem crusherJ.Guangdong Agricultural Sciences,2012(18):144146.(in Chinese with English abstract)农业工程学报 2013 年 30 6 朱德荣，常云朋，梁莉，等.香蕉茎秆/根茬还田工艺研究和机械结构设计J.农机化研究，2011(9)：136139.Zhu Derong,Chang Yunpeng,Liang Li,et al.Recycling process research and mechanical structural design of banana stalk&root-stubbleJ.Journal of Agricultural Mechanization Research,2011(9):136139.(in Chinese with English abstract)7 张进疆，王斌斌，曹卫东.香蕉茎秆还田机研制与试验J.农机化研究，2010(4)：130132.Zhang Jinjiang,Wang Binbin,Cao Weidong.The manufacture and test of shredding and returning field for banana caulisJ.Journal of Agricultural Mechanization Research,2010(4):130132.(in Chinese with English abstract)8 朱德荣，常云朋.香蕉秸秆还田技术研究与装备设计J.中国农机化，2012(1)：140143.Zhu Derong,Chang Yunpeng.Technical research and equipment design of banana straws returningJ.Chinese Agricultural Mechanization,2012(1):140 143.(in Chinese with English abstract)9 海南大学.一种主动喂入式香蕉假茎揉碎机P.中国：201010588698.5.2011-06-29.10 赵军，王述洋.我国生物质能资源与利用J.太阳能学报，2008，29(1)：9094.Zhao Jun,Wang Shuyang.Bio-energy resource and its utilization in ChinaJ.Acta Energiae Solaris Sinica,2008,29(1):9094.(in Chinese with English abstract)11 陈敏.香蕉纤维与亚麻、苎麻纤维的特征差异J.宁波大学学报：理工版，2010，23(3)：109112.Cheng Min.On Characteristic difference between banana,flax and ramie textile fiberJ.Journal of Ningbao University:NSEE,2010,23(3):109112.(in Chinese with English abstract)12 匹石滋，李春雨，田世尧，等.香蕉茎秆与鸡粪混合对肥效果的探讨J.农业环境科学学报，2011，30(3)：591598.Kuang Shizi,Li Chunyu,Tian Shiyao,et al.Composting impact on banana pseudostem and chicken manureJ.Journal of Agro-Environment Science,2011,30(3):591598.(in Chinese with English abstract)13 李明，王金丽，邓怡国，等.1GYF-120 型甘蔗叶粉碎还田机的设计与试验J.农业工程学报，2008，24(2)：121126.Li Ming,Wang Jinli,Deng Yiguo,et al.Structural design and experiments on sugarcane leaf shattering and returning machineJ.Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering(Transactions of the CSAE),2008,24(2):121126.(in Chinese with English abstract)14 廖娜，陈龙健，黄光群，等.玉米秸秆木质纤维含量与应力松弛特性关联度研究J.农业机械学报，2011，42(12)：127132.Liao Na,Chen Longjian,Huang Guangqun,et al.Grey relation analysis of lignocellulose content and compression stress relaxation of corn stalkJ.Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery,2011,42(12):127132.(in Chinese with English abstract)15 宋孝周，吴清林，傅峰，等.农作物与其剩余物制备纳米纤维素研究进展J.农业机械学报，2011，42(11)：106112.Song Xiaozhou,Wu Qinglin,Fu Feng,et al.Research progress of nanocrystalline cellulose prepared from crops and agricultural residuesJ.Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery,2011,42(11):106112.(in Chinese with English abstract)16 韩永俊，陈海涛，刘丽雪，等.水稻秸秆纤维制取工艺参数优化J.农业工程学报，2011，27(4)：281286.Han Yongjun,Chen Haitao,Liu Lixue,et al.Optimization of technical paramet