本文關(guān)鍵詞： 林木枝丫 壓縮特性 壓縮倉 打捆機 動力學特性　出處：《東北林業(yè)大學》2016年博士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：大力發(fā)展可再生能源是我國能源戰(zhàn)略的重要內(nèi)容,是實現(xiàn)我國能源可持續(xù)發(fā)展的必由之路。林業(yè)生物質(zhì)資源是重要的可再生資源,我國開發(fā)和利用林業(yè)生物質(zhì)資源具有巨大優(yōu)勢。本論文基于《全國林業(yè)生物質(zhì)能發(fā)展規(guī)劃2011-2020年》和《全國林業(yè)機械發(fā)展規(guī)劃(2011-2020年)》中的重點研發(fā)山場移動式枝丫收集、打捆、壓縮運輸裝備的方向,依托中央高校博士研究生自主創(chuàng)新基金項目和國家林業(yè)局"948"項目,提出林木枝丫壓縮特性試驗及研究分析方法,在林木枝丫打捆機關(guān)鍵裝置壓縮倉的數(shù)字化設(shè)計及分析、打捆機樣機設(shè)計及制造、林間試驗檢測等幾個方面開展研究。本文選取樟子松、丁香及桉樹三種南北方常見的林木枝丫作為試驗材料,利用電子萬能試驗機進行林木枝丫壓縮特性的試驗與研究,并提出其壓縮特性的理論分析方法；應用SPSS數(shù)理統(tǒng)計分析軟件構(gòu)建林木枝丫材在壓縮過程中所受的壓強與壓縮位移、壓強與壓縮密度、壓縮密度與體積模量的數(shù)學模型；通過優(yōu)化分析分別確定林木枝丫試材的最佳壓縮密度值及相應最佳壓強值,并確定作用于壓縮倉關(guān)鍵部件的最大壓強值0.24MPa作為設(shè)計參數(shù)。結(jié)合國內(nèi)外森林工業(yè)裝備現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢,根據(jù)森林采伐運輸作業(yè)系統(tǒng)的實際環(huán)境和條件,提出車載式林木枝丫打捆機壓縮倉的主要技術(shù)要求和設(shè)計參數(shù)；確定壓縮倉的結(jié)構(gòu)組成及工作原理,并應用Pro/E軟件構(gòu)建壓縮倉三維模型及整機裝配模型,完成壓縮機構(gòu)的運動學分析和干涉檢查。應用ADAMS動力學分析軟件對壓縮倉的關(guān)鍵部件和驅(qū)動液壓油缸進行運動學和動力學特性研究分析；應用最大壓強值及壓縮部件的面積確定所施加的最大壓力為900kN,建立了壓縮倉ADAMS動力學特性分析邊界條件；獲得不同壓縮部件的液壓油缸的最大載荷分別為490kN,180kN和230kN；對壓縮倉側(cè)推板的角位移、角速度和角加速度的動力學特性進行分析,研究結(jié)果表明,壓縮部件在整個擺動運動過程中加速度運動變化較小,但在擺動運動的啟停瞬間,加速度會發(fā)生突變,存在驟然啟停特性。研究結(jié)果為壓縮倉的設(shè)計及輔助的液壓系統(tǒng)設(shè)計提供了數(shù)據(jù)支撐,為后續(xù)的ANSYS有限元分析壓縮倉關(guān)鍵部件的強度、剛度、振動模態(tài)提供了邊界條件。應用ANSYS有限元分析軟件對車載式林木枝丫打捆機壓縮倉的關(guān)鍵部件進行靜力學和振動模態(tài)分析；分析變形、正應力、剪切應力、彈性應變、應變能密度等狀況,探索了壓縮倉關(guān)鍵部件的固有頻率及振型的相應變化規(guī)律。研究結(jié)果表明,在壓縮部件所受最大載荷工況下,壓縮倉的結(jié)構(gòu)強度、剛度均滿足設(shè)計要求；獲得壓縮部件的前20階固有頻率及振型的相應變化規(guī)律,揭示了其工作系統(tǒng)的動力學特性,驗證了車載式林木枝丫打捆機的壓縮倉不會發(fā)生共振現(xiàn)象。以壓縮倉的設(shè)計研究結(jié)果為主體,應用現(xiàn)代設(shè)計方法制定車載式林木枝丫打捆機樣機的工作原理并進行系統(tǒng)配置和選型設(shè)計,完成了樣機制造；在林業(yè)生產(chǎn)基地進行車載式林木枝丫打捆機作業(yè)性能試驗和主要技術(shù)參數(shù)檢測；樣機運轉(zhuǎn)平穩(wěn),各項工序流程通暢；含水率36%的松樹枝丫材壓縮打捆作業(yè)生產(chǎn)率為12.8t/h,林木枝丫捆的長度和直徑分別在3000-4400mm和600-800mm,枝丫捆重量540-850kg。壓縮后的單位體積重量及圓柱外形與采伐作業(yè)系統(tǒng)中的原條木材相應參數(shù)值接近。檢測結(jié)果表明,基于林木枝丫壓縮特性試驗中最佳壓強值為主要設(shè)計參數(shù)的車載式林木枝丫打捆樣機符合技術(shù)要求,其關(guān)鍵技術(shù)指標達到了預期研究目標,驗證了林木枝丫壓縮特性的數(shù)學模型及研究方法在實際工程設(shè)計上應用的正確性、實用性和可靠性。本文應用林木枝丫壓縮特性試驗的優(yōu)化分析結(jié)果,探索了林木枝丫壓縮裝置及車載式林木枝丫打捆樣機的設(shè)計方法；通過自主創(chuàng)新開發(fā),獲得適合我國國情、滿足林業(yè)生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展需求、擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)裝備。為其它林業(yè)剩余物的壓縮打捆裝置提供理論基礎(chǔ)、設(shè)計方法及參考數(shù)據(jù)；為構(gòu)建林木枝丫材料收集運輸?shù)臋C械裝備體系及相應行業(yè)標準的制定提供了理論指導和技術(shù)支持,具有較大的理論意義和現(xiàn)實意義。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：東北林業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：S776

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本文編號：1515819