1、结构组成与工作过程机械活塞冲压式成型颗粒机主要由喂料斗、冲杆套筒、冲杆、成型套筒（成型锥筒、保型筒、成型锥筒外套）、夹紧套、电控加热系统、曲轴连杆机构、润滑系统、飞轮、曲轴箱、机座、电动机等组成。
成型颗粒机第1次启动时先对成型套筒预热10～15 min，当成型套筒温度达到140℃以上时，按下电动机启动按钮，电动机通过V形带驱动飞轮使曲轴（或凸轮轴）转动，曲轴回转带动连杆、活塞使冲杆做往复运动。待成型颗粒机润滑油压力正常后，将粉碎后的生物质原料加入喂料斗，通过原料预压机构或靠原料自重以及冲杆下行运动时与冲杆套筒之间产生的真空吸力，将生物质吸人冲杆套筒内的预压室中。当冲杆上行运动时就可将生物质原料压人成型腔的锥筒内，在成型锥筒内壁直径逐渐缩小的变化下，生物质被挤压成棒状从保型筒中挤出成为实心棒状燃料产品。
2、主要工作部件
1)动力驱动机构
机械活塞冲压式成型颗粒机的动力驱动机构的主要作用是传递成型动力。多采用曲柄连杆机构或凸轮机构，曲轴或凸轮轴的两端设有一个或两个大飞轮，由电动机的V形带减速驱动，飞轮转动实现连杆和活塞的往复运动，从而使生物质获得成型所需要的动力。曲柄连杆机构或凸轮机构动力传递，效率高，可实现多头成型；采用V形带传动时减速装置结构简单，启动或偶遇阻力增大时起滑转缓冲作用，但是必须保证动力驱动机构各部件的结构强度。
2)冲杆
冲杆和活塞通过螺栓联结起来，并随活塞一起做往复运动。其作用是直接用来冲压原料，使其成型。冲杆头又是冲杆的关键部位，在压力作用下直接冲压原料，它与原料主要是端面接触。曲轴或凸轮轴转一周，带动活塞往复运动一次，对原料冲压一次，冲杆相邻两次冲压后，原料结合面之间的结合力取决于冲杆头部端面的形状。为了提高冲压后原料结合面之间的结合力，使成型后的燃料产品呈连续棒状，根据冲杆的直径大小在冲杆头部端面安装一个或多个锥状突起物，即可保证成型后的燃料产品呈连续棒状。
冲杆与原料以端面接触，产生的机械磨损很小，材料选用45号优质碳素钢即可。为保证成型棒连续，冲杆头可以加工成活动部分，以适应不同原料的成型和磨损后的更换。
3)冲杆套筒
前端连接成型套筒，上方某个部位开口连接喂料斗，后端与曲轴或凸轮箱体相连接。冲杆套筒的作用一是安装喂料斗，保证进料量，完成进料预压。当冲杆移动到物料完全封闭在冲杆套筒内到成型套筒的结合端，冲杆套筒内生物质原料的密度开始逐渐增加，直到冲杆移动到上止点，密度达到最大，由于冲杆的快速冲压，冲杆套筒这一端的内孔容易造成快速磨损。二是作为冲杆的往复轨道，与冲杆呈间隙配合。该间隙不宜太大或太小，间隙太小时，冲杆与冲杆套筒之间会形成金属间直接刮擦磨损甚至黏连，造成冲压阻力增加，耗能增加；间隙太大时，间隙中容易进入细小的生物质颗粒，这些细小颗粒在间隙中受到挤压后，易黏附在冲杆表面和冲杆套筒内壁之间，同样会造成冲杆往复冲压阻力增加。冲杆与冲杆套筒合适的间隙应为1～2 mm。
冲杆套筒上喂料口前后部分内孔的磨损是不相同的，前部内孔的磨损很小，后部内孔的磨损向后逐渐增大，冲杆套筒的基体部分材料可选用45号钢。冲杆套筒后部内孔可以加工成活动套筒镶嵌冲杆套筒后部内孔中，以便磨损后更换，活动套筒材料的选用可参照成型锥筒的材料选用。
4)成型套筒与夹紧套
成型套筒与冲杆套筒法兰连接，成型套筒包括成型锥筒外套、成型锥筒以及保型筒。成型锥筒和保型筒安装在成型锥筒外套里面，成型锥筒的大孔径端与冲杆套筒内孔过渡连接，成型锥筒的小孔径端与保型筒内孔过渡连接。保型筒前端径向开有长槽，末端装有夹紧套，通过调节夹紧套上的螺栓来微调保型筒末端内径的大小，因而可满足不同原料对成型压力的要求。
在机械活塞冲压式成型颗粒机上，由于曲柄或凸轮的转速较高，成型物料与成型套筒孔壁的相对运动速度更快，成型锥筒的磨损速度比液压活塞冲压式成型颗粒机上的快一些，成型锥筒的材料可选用40Cr或50Cr合金结构钢，保型筒的材料可选用30Cr加工。
5)加热圈与电控拒
加热圈安装在成型锥筒外套与成型锥筒对应的部位，用于启动时对成型锥筒的生物质预热，正常成型时用来保持稳定的成型温度。电控柜用于控制电机的运转和加热温度的自动控制。
3、成型颗粒机设计中应注意的几个问题
1)成型颗粒机连续运转问题
成型棒常温成型所需的成型压力为1300～1400kg/cm2，热压成型所需的成型压力为500～600 kg/cm2 0随成型棒截面面积的增加，成型所需总压力也增大，成型过程中若加热温度变化幅度太大，所需成型压力也随之变化，在这样大的成型压力波动之下，要求飞轮必须储备足够的能量，组成曲柄（凸轮）连杆动力传递机构的各组件必须要有足够大的设计安全系数，以保证各组件的强度和刚度。为利于成型以及使成型颗粒机运转平稳，飞轮应有足够的转动惯量或设计成双飞轮机构驱动。
2)成型温度与“放炮”问题
秸秆生物质的成型受诸多因素的影响，如原料种类、粒度、含水率、成型压力、成型温度、成型锥筒的形状尺寸等。在保证成型压力的前提下，提高物料温度，利于改善成型效果，因此在成型启动阶段要适当预热，以便在没有摩擦热维持的情况下，达到必要的成型温度。当工作正常后，由电控装置自动控制成型温度，成型温度过高、原料含水率太高、成型颗粒机没有进料的运行等都有可能出现“放炮”现象。“放炮”后，成型锥筒和保型筒内的原料从保型筒爆出，必须在保型筒出口设遮挡护罩以保证安全。减少“放炮”现象的办法很简单，一是控制好成型温度不能过高，一般为160～220℃；二是控制原料的含水率不能太高，一般为10%～15%；三是成型颗粒机停机或运转不进料时不要加热；最后是在成型锥筒内开放气槽、加工放气孔或分两瓣加工成型锥筒等，就可避免出现“放炮”现象(周佩成和安立人，1995)o
3)成型部件磨损问题
为使成型颗粒机适应多种物料的成型，成型锥筒内壁的曲面形状应能满足多种生物质原料成型工艺的要求，保型筒应有足够的长度且末端孔径可调节。与其他类型的成型颗粒机相比虽然成型锥筒的使用寿命已经较长，但在这类成型颗粒机上成型锥筒仍是磨损速度最快的部件。成型锥筒与冲杆套筒后部内孔部分都可以采用活动套筒镶嵌的方式装配，可选用同一种材料，磨损后可单独更换，减少维修费用。
4)密封问题
冲杆与活塞顶端法兰连接，由于冲杆与活塞的直径有较大差异，活塞在缸套中往复运动时，活塞顶部缸套内会伴随有真空度的变化，活塞下行时有利于原料自动吸入冲杆套筒，但也容易造成原料颗粒通过冲杆与冲杆套筒的间隙吸人缸套润滑系统内。在活塞上行时也容易引起物料的泄漏，粉状颗粒进入大气，污染工作环境。吸进缸套内容易污染润滑油造成磨损，并最终影响系统的连续运行。在缸套顶部引出一个孔并安装储气筒可解决这一问题，若冲杆与活塞的直径一致可以省去储气筒。从冲杆套筒部位将活塞驱动系统与进料、成型套筒通过对冲杆良好的密封，或从结构上分隔为两个独立的空间是解决密封问题最好的方法。
4．主要技术性能与特征
机械活塞冲压式成型颗粒机的生产能力较大，由于存在较大的振动负荷，噪声较大，机器运行稳定性较差，润滑油污染也较严重。
机械活塞冲压式成型颗粒机的主要技术性能与特征参考范围见下表：
| 技术性能与指标 | 参考范围 | 说明 |
| 原料粒度/mm | 5～20 | 成型棒直径大，原料粒度可选大一些，原料粒度小，成型效果好，但粉碎耗能增高 |
| 原料含水率/% | 10～15 | 原料含水率过高易“放炮”，过低会增加成型阻力，使耗能增加，成型效果变差 |
| 产品直径/mm | 50～80 | 一般呈实心棒状 |
| 产品密度/（g/cm3） | 0.9～1.3 | 密度不宜太大，否则会使成型耗能剧增 |
| 成型温度/℃ | 160～220 | 成型温度不宜太高，一般不大于280℃ |
| 生产率/（t/h） | 0.5～1 | 单头生产率较低，多头成型生产率较高 |
| 单位产品能耗/（kw·h/t） | 40～70 | 与原料种类有关，“熟料”成型能耗可大大降低 |
| 曲柄的转速/（r/min） | 250～300 | 在保证成型压力的条件下，曲柄的转速尽可能选低一些，转速太高成型耗能剧增 |
| 成型锥筒使用寿命/h | 600～1000 | 灰铸铁使用寿命短，合金材料使用寿命长，但价格较高 |
| 保型筒使用寿命/h | ＞1500 | 保型筒的使用寿命一般是成型锥筒使用寿命的3倍以上 |
| 动力驱动形式 | 曲轴或凸轮 | 曲柄连杆机构或凸轮机构，凸轮机构运动较平稳 |
| 成型方式 | 热压成型 | 常采用外部加热圈加热，热压成型可减小成型阻力，降低成型能耗 |
| 减速结构 | V型带 | 一级减速传动采用V形带居多，若要求传动比增大，可选用减速器驱动 |
| 上料方式 | 输送带、螺旋 | 采用输送带和螺旋联合输送上料，自动化程度高，可降低劳动强度 |
| 进料预压机构 | 螺旋预压 | 经过预压可以提高进入冲杆套筒原料的密度，可大大提高生产率 |
| 对原料的适应性 | 各类生物质 | 通过加紧套调节保型筒的夹紧力可以适应各种类型原料的成型 |
| 安装防护装置 | 各种防护罩 | 必须在V形带传动、电加热部位以及保型筒出口设防护罩，确保安全 |
