發(fā)布時間：2020-11-15 00:14

　　 香蕉是一種暢銷的水果在我國南方等熱帶地區(qū)有大面積的種植,伴隨著香蕉的收獲每年有大量的香蕉莖稈廢棄物殘留,若不及時處理會對環(huán)境造成嚴重污染,還會造成資源的浪費。相關(guān)研究和試驗表明香蕉纖維性能優(yōu)異,可用作紡織等用途。采用機械的方法提取香蕉纖維在我國發(fā)展時間較短,自動化加工還不太成熟。軋刮式香蕉莖稈纖維提取機是香蕉纖維規(guī)�；�提取良好機型,但通過大量的試驗發(fā)現(xiàn),機器仍然存在不足,對機械的機構(gòu)的優(yōu)化和改進,有助于香蕉纖維機械化生產(chǎn)的發(fā)展。本文針對的軋刮式香蕉莖稈纖維提取機的主要優(yōu)化形式是功能參數(shù)的優(yōu)化和部分零部件的再設(shè)計改進。軋刮式香蕉莖稈纖維提取機以試驗的形式發(fā)現(xiàn),存在易堵塞、工作噪音大、碎麻現(xiàn)象嚴重等缺陷,直接影響后續(xù)纖維提取作業(yè)和提取到粗纖維的提取質(zhì)量。結(jié)合纖維提取過程和實際加工要求,對香蕉莖稈纖維提取機結(jié)構(gòu)及參數(shù)進行了優(yōu)化改進和再設(shè)計。優(yōu)化過程中借助CAD、CREO和ANSYSworkbench等設(shè)計與仿真軟件,具體的優(yōu)化內(nèi)容包括:(1)介紹了香蕉纖維的組成、物理特性,以及待優(yōu)化軋刮式香蕉莖稈纖維提取機的結(jié)構(gòu)和工作原理。(2)以連續(xù)和大量試驗的形式,發(fā)現(xiàn)纖維提取機的缺陷,并簡要說明造成缺陷的原因。針對速度和動定刀間隙做補充試驗,初步發(fā)現(xiàn)對于單片莖稈纖維提取,刀輪轉(zhuǎn)速在1309r/min左右時,粗纖維的制備率和含雜率最高;在試驗轉(zhuǎn)速范圍1100-1870r/min內(nèi),一次喂入超過3片時動定刀間隙是決定粗纖維各方面參數(shù)的主要因素。(3)通過調(diào)整電機布局等縮減整機尺寸,便于運輸和使用。重新設(shè)計提取機機蓋結(jié)構(gòu),一定程度減小機器工作噪音,降低排料口氣流速度;并根據(jù)刀輪的優(yōu)化轉(zhuǎn)速,改進傳動機構(gòu)。提出更換防滑輸送帶、增大輸出輥直徑和改進下定刀擋板結(jié)構(gòu)等方案,來解決堵塞問題。將纖維提取分為6個過程進行分析,闡述了動刀重要參數(shù)在刮削的不同過程起到的作用,并以此進行優(yōu)化調(diào)節(jié);再設(shè)計定刀結(jié)構(gòu),優(yōu)化動刀安裝把數(shù)至10把,安裝角度為80°。(4)對動刀作結(jié)構(gòu)靜力學(xué)仿真分析,并提出相應(yīng)的刀片改進方案,進行比較分析。結(jié)果顯示改進方案在各方面更優(yōu)異,是可行的。由刀輪軸的彎曲,引出對刀輪軸的模態(tài)分析,刀輪在原轉(zhuǎn)速時計算得出刀輪軸極大可能發(fā)生共振而變形,刀輪的轉(zhuǎn)速區(qū)間在大于2123r/min或小于1737r/min時不易發(fā)生共振,試驗確定轉(zhuǎn)速1300r/min在該范圍內(nèi)。(5)制定相應(yīng)試驗的方法驗證了部分改進合理性,發(fā)現(xiàn)刀輪轉(zhuǎn)速的降低對噪音的削弱效果顯著、動定刀間隙大小為3.0mm最佳和輸送帶的更換對堵塞現(xiàn)象的減緩有一定幫助等。
【學(xué)位單位】：海南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2016
【中圖分類】：S226.79
【部分圖文】：

輪、鏈輪、皮帶、鏈條等，由電動機產(chǎn)生的動力經(jīng)由皮帶減速輸送給刀輪和輸入和輸??出機構(gòu)。由于工作過程要求纖維傳遞的連續(xù)性，喂入和擠壓脫水輥與輸出輥轉(zhuǎn)速應(yīng)保??持一致。纖維提取機的具體結(jié)構(gòu)（鄭侃，２０１４）如圖３所示。??６?５?４?３?２?１??７?８?９??Ｉ收集棍，２下輸出帶，３上輸入帶，４喂入機構(gòu)，５纖維提取機機構(gòu)，６動力傳送機構(gòu)，７排料口，??８輸出機構(gòu)，９機架??圖３軋刮式纖維提取機整機結(jié)構(gòu)示意圖??Ｆｉｇ?３?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｒｏｌｌｉｎｇ?ａｎｄ?ｓｃｒａｐｉｎｇ?ｆｉｂｅｒ?ｅｘｔｒａｃｔｉｎｇ?ｍａｃｈｉｎｅ??２．３．２提取機工作原理??己經(jīng)破切的莖稈片置于上輸入帶上，在摩擦力的帶動下，徑直輸出喂入機構(gòu)。帶??齒的喂入輥夾住莖桿片，推入擠壓夾緊輥；擠壓輥之間的間隙約為０．５ｍｍ，強制脫去??莖桿片中大量水分，夾緊莖稈片使其以與輥相同的速度喂入，開始刮削。高速旋轉(zhuǎn)的??刀輪，將水平喂入的莖稈片向下打擊，使其進入定刀區(qū)域；動刀與定刀板（較厚，也??可稱為定刀柱）之間有約２ｍｍ的間隙

Ａ?Ｂ?Ｃ?Ｄ?重復(fù)３??３。２．２試驗材料和設(shè)備??對纖維提取機的性能試驗于２０１４年１０月８曰至１０日在海南大學(xué)機電工程學(xué)院??精工實驗室進行。試驗過程記錄每次試驗所取莖桿大致生長狀況，保證試驗原材料生??長周期接近。相關(guān)研究表明香蕉莖稈呈片狀，且由內(nèi)而外纖維量逐漸增多、對應(yīng)水分??逐漸減少，莖稈中心主干纖維量少不易刮取，最外層表皮可能損壞，因此選材為莖稈??２－５層為宜。所有試驗莖稈長度選取約為１．４ｍ，水平投影寬度約０．０８ｍ?（莖稈片呈弧??形）。涉及多片莖稈片作為一個水平時，采用多層混搭，單一莖稈片處理時喂入的為??第二層或第三層（香蕉莖桿由外到內(nèi)纖維含量逐漸減低，最外層一般由于破損或纖維??含量過高不用作試驗）。待優(yōu)化纖維提取設(shè)備為軋刮式香蕉莖稈纖維提取機，所取機??型在原理測試中認為可行，刮制的粗纖維含雜率低于２０％，粗纖維制備率超過１０％，??基本滿足麻類纖維制備的標準。樣機為目前較為先進的自動化纖維提取機械，為當前??香蕉纖維制備機械中正在研宄且有極大改進需求和發(fā)展前景的機械。試驗過程中使用??到的已破開的香蕉莖稈片、纖維提取機、電子秤（５ｋｇ／０」ｇ）、烘干箱（２０２－ＯＳ鍍鋅??電熱管加熱）和變頻器（７．５ＫＷ變頻器３８０Ｖ風(fēng)機水泵型）如圖４所示，纖維提取過??程見圖５。??

不是隨著刀輪轉(zhuǎn)速的增加而減小，而是在一定范圍內(nèi)相關(guān)，達到一定轉(zhuǎn)速??后轉(zhuǎn)速對制備率影響不大，而主要與動定刀間隙等相關(guān)。單片纖維提取速度補充試驗??所得到的粗纖維如圖６所示，分別對應(yīng)的１１２２ｒ／ｍｉｎ、１３０９ｒ／ｍｉｎ和１４９６ｒ／ｍｉｎ粗纖維??圖。??１７??
【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

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本文編號：2884098