我国农作物秸秆资源丰富,约占全世界秸秆资源总量的四分之一,但秸秆资源利用率低下,大量秸秆被就地焚烧,不仅严重污染环境,还造成资源浪费。针对上述问题,秸秆固化成型技术是一种有效的解决途径。当前,我国秸秆压块成型设备主要以固定式为主,移动式秸秆压块成型设备发展才刚起步,针对碎料风送集成装置在移动式秸秆压块机上的应用研究不足,其结构参数和作业参数还缺乏科学试验研究。本文针对碎料风送集成装置存在秸秆切碎不均匀、抛送效率低以及作业参数不匹配等问题,以9SM-YJ-2000型移动式秸秆压块机为研究对象,对碎料风送集成装置进行了理论设计、CFD数值模拟以及试验研究。本文完成的研究工作如下:(1)对移动式秸秆压块机工作原理进行分析,建立了整机三维模型、结构方案和传动系统,确定了传动系统传动比与主要运动参数范围:环模主轴转速145~185 r/min、叶轮转速450~810 r/min、喂入辊转速85~145 r/min。另外,通过秸秆物料悬浮速度试验,确定了水稻秸秆碎料最小气流吹送速度为16.28 m/s,对碎料风送集成装置主要结构进行了理论分析与改进设计,确定了相关参数。(2)运用Solidworks建立了由叶轮叶片、蜗壳、进料管和风送筒组成的碎料风送集成装置流道模型,在ICEM中划分网格,在Fluent中定义边界,并进行气固两相流数值模拟,得到了装置内秸秆碎料的压力场、速度场分布结果,分析了装置内秸秆碎料流动的运动规律。对各主要参数不同工况下碎料风送集成装置内气固两相流进行CFD数值模拟,对比分析了各参数变化对装置内秸秆碎料流动的影响。结果表明,叶轮转速为630 r/min、叶片数为3、叶片后倾15°、风送筒弯管曲率半径为700 mm时,碎料风送集成装置内秸秆碎料流动较为稳定,速度分布较为均匀,最高抛出速度达到4.5~4.8 m/s,抛送效果较好,有利于抛送效率的提高。(3)通过高速摄像试验采集秸秆碎料在风送筒内的运动数据,并与CFD数值模拟的结果进行比较,结果表明,秸秆碎料速度试验值与仿真值变化趋势一致,仿真值与试验值相对误差较小,验证了CFD数值模拟结果的可靠性。以喂入辊转速、叶轮转速、环模主轴转速为试验因素,以秸秆压块生产率及压块密度为试验指标进行试验研究,利用Design-Expert软件对试验结果进行方差分析及响应面分析,优化移动式秸秆压块机作业参数组合,使得秸秆喂入量与环模压块秸秆需求量可以良好匹配。结果表明:对秸秆压块密度的影响因素大小顺序为环模主轴转速(29)叶轮转速(29)喂入辊转速;对秸秆压块生产率的影响因素大小顺序为喂入辊转速(29)环模主轴转速(29)叶轮转速;当喂入辊转速为125.84 r/min、叶轮转速为776.05r/min、环模主轴转速为169.16 r/min时,秸秆压块密度与生产率分别为1.153 g/cm~3、1135.87 kg/h,此时,秸秆喂入量与环模压块秸秆需求量匹配良好,满足秸秆压块成型要求。