工业大麻圆盘切割装置的设计与试验研究

发布时间：2020-10-26 11:35

　　 工业大麻作物的种植,收获以及加工,属于中国的传统的农业种植产业。目前工业大麻的收获,主要依赖于传统的收割方法,采用人工砍割为主的方式。因为工业大麻农作物种植,收获以及后期加工整个产业链产业所需要人力成本相对来说较高,所以中国工业大麻的种植规模急剧减少,然而市场对工业大麻作物纤维的需求却在增长。我国政府需要采用增加工业大麻科学研究投入的方法,才能够繁荣工业大麻产业链的发展。工业大麻茎秆的机械化切割领域的开发从全世界范围的角度来看,依旧处于初期基础开发阶段,所以对工业大麻切割器的研究,是该领域的研究的前期准备工作。本文通过研究国内外作物特性的相关研究论文,根据工业大麻作物茎秆的特点,提出了工业大麻茎秆的机械模型,建立了工业大麻茎秆机械模型。收集工业大麻茎秆,利用自主设计的室内圆盘切割试验台进行切割试验研究,利用WDW-10计算机测试仪器开展针对相关机械特性的测试研究,获得相关的机械性能参数,再采用试验综合分析获得的数据计算工业大麻茎秆各组成部分的力学参数和机械特性,经过前期试验获得工业大麻茎秆的力学性能数据。采用复合材料理论的基础知识进行综合分析与计算,获得工业大麻茎秆力学模型的性能参数,通过性能参数的比较分析得出假定的数学模型基本可靠,通过试验得到的木质部轴向弹性模量为1 343.5兆帕,韧皮层径向弹性模量为3 607.5兆帕,茎秆的轴向弹性模量为1 143.50兆帕,茎秆的径向压缩弹性模量为88兆帕,木质部为33.52兆帕,茎秆异性面弯剪模量为31.99兆帕,.木质部、韧皮层、茎秆的同性面泊松比为0.3。试验结果表明,工业大麻茎秆径向结构符合复合材料的特性。通过测量工业大麻的力学性能参数,可为优化工业大麻收获机具的强度与刚度提供参考。本文主要研究双圆盘切割器对工业大麻茎秆的切割效果,通过试验研究获得不同切割条件下工业大麻的最低切割功耗和最高切割质量,刀盘转速1000rpm、刀片长度120毫米以及五刀片双圆盘切割器割断工业大麻的茎秆,割茬品质最佳,消耗的功耗最低。通过研究开发制造了工业大麻茎秆双圆盘切割试验装置。使用工业大麻试验台进行茎秆的切割试验,获取圆盘切割装置的最优的切割参数,为样机的设计提供理论支持,并测试不同切割参数下的切割效果,获取最佳评价指标。采用正交试验方法,分析了平均切割速度、刀片长度、刀片数量数对切割功率、切割质量的影响。参考工业大麻茎秆圆盘切割试验得到的综合结论,影响因子的最优选项是:刀盘转速1000rpm、刀片长度120mm、刀片个数5个.茎秆喂入速度为1m/s,采用双圆盘锯齿刃切割器。
【学位单位】：中国农业科学院
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2017
【中图分类】：S225
【部分图文】：

研究技术路线

中国农业科学院硕士学位论文 第二章工业大麻茎秆机械性能的研究第二章 工业大麻茎秆机械特性的研究2.1 工业大麻茎秆机械模型以及茎秆参数2.1.1 工业大麻茎秆的机械模型工业大麻茎秆的切断面可以假设为理想的圆形，切断面从外部到内部可以划分为脆皮层、韧皮层、木质部、髓部如图 2.1。由于髓部结构比较松散，密度较小，脆皮层结构轻而薄脆，所以脆皮层与髓部的机械特性相对于其他组成部分忽略掉即可。由于不同工业大麻单茎秆之间区别较大，所以对工业大麻茎秆的几何结构可以进行理想化建模。假设工业大麻的切断面几何形状为一理想圆形，其几何尺寸与组成材料均匀，髓部可以不计，工业大麻几何形状定义为一个内部空心圆形管状结构，其组成成分可以看做是木质部与韧皮层两个不同材质构成，由此定义空间坐标系，Z 轴位于工业大麻理想模型的轴向，X 轴和 Y 轴位于工业大麻茎秆的径向见图 2.2。

中国农业科学院硕士学位论文 第二章工业大麻茎秆机械性能的研究第二章 工业大麻茎秆机械特性的研究2.1 工业大麻茎秆机械模型以及茎秆参数2.1.1 工业大麻茎秆的机械模型工业大麻茎秆的切断面可以假设为理想的圆形，切断面从外部到内部可以划分为脆皮层、韧皮层、木质部、髓部如图 2.1。由于髓部结构比较松散，密度较小，脆皮层结构轻而薄脆，所以脆皮层与髓部的机械特性相对于其他组成部分忽略掉即可。由于不同工业大麻单茎秆之间区别较大，所以对工业大麻茎秆的几何结构可以进行理想化建模。假设工业大麻的切断面几何形状为一理想圆形，其几何尺寸与组成材料均匀，髓部可以不计，工业大麻几何形状定义为一个内部空心圆形管状结构，其组成成分可以看做是木质部与韧皮层两个不同材质构成，由此定义空间坐标系，Z 轴位于工业大麻理想模型的轴向，X 轴和 Y 轴位于工业大麻茎秆的径向见图 2.2。
【参考文献】

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本文编号：2856946