竹片粗铣用分离输送装置设计与试验

针对现行竹材粗铣加工完全依靠人工进料、作业效率低且存在安全隐患等问题,设计了一种竹片粗铣用分离输送装置。采用机械结构设计、建模分析及设备试验相结合的方法,首先研究了破竹后竹片粗铣机械化进料的工艺技术,确定了主要技术指标,然后对竹片粗铣连续化定向进料系统链式分选机构、阶梯式竹片分离单元、竹片智能识别及翻转单元以及粗铣自动送料单元进行了结构设计和原理阐述,最后通过试验验证了装备的合理性。通过试验验证,设备可实现搭桥竹片机械化分离、竹青竹黄面自动识别及翻转、竹片有序进料等功能,实现了竹片分离、粗铣上料的自动加工,大幅提高了竹材加工机械化、自动化水平。通过对竹片粗铣分离输送装置的现场试验,竹片分离率可达95%以上,1人可同时操作3台装置,工作效率可达人工分离的3倍以上,降低工人劳动强度且减少了安全隐患,适合实际生产的需要,为后续实现竹材初加工全程机械化提供了条件。

竹材索道集材运输装备跑车及悬索的设计与分析

【目的】针对山地竹子砍伐后运输下山困难,现行简易索式机械设备效果不稳定,运输跑车续航能力不足,安全得不到保障等问题,设计了一种竹材索道集材跑车运输系统,以实现竹材下山安全、高效运输。【方法】对竹材资源丰富的福建、湖南等竹林场进行调研,确定了竹材索道集材跑车运输系统基本设计参数,设计了悬索和跑车整体功能、尺寸及关键部件,对跑车主要承载部件进行了有限元分析,校核了跑车强度刚度;利用ADAMS软件对索道-跑车系统进行耦合振动分析,确定索道运输竹材过程的主要影响因素。选取运输速度、跑车与竹材总质量、索道倾斜角为考察因素,以跑车运输竹材安全性和效率综合评分为指标,开展Box-Behnken仿真试验,求解优化参数组合。【结果】二次回归正交旋转组合试验结果表明:三因素对跑车运输安全性和效率的影响从大到小依次为索道倾斜角、运输速度、跑车与竹材总质量。当运输速度为3.95 m·s^(−1)、跑车与竹材总质量为576.67 kg,索道倾斜角为17.09°时,运输安全性和效率综合达到最佳。【结论】当承载索倾斜角为16.50°~20.40°、运输速度为3.00~4.00 m·s^(−1)、跑车与竹材总质量为420.00~580.00 kg时,运输安全性和运输效率较好,可在竹林索道集材运输作业的同时充电蓄能、竹材安全高效运输下山。

竹材集材关键技术装备研究现状

竹材集材是有效衔接竹子砍伐和竹材运输的关键一步,实施竹材集材关键技术装备的机械化可使竹林场从砍伐、集材到运输真正实现集约化、机械化、连续化运营。文章分析了我国竹林场经营面临的问题,综述了国内外竹材集材关键技术装备的研究现状以及竹材集材可借鉴的木材集材的方法与装备。文章认为,竹材集材技术装备的研究还处于初级探索阶段,存在着机械化程度低、缺乏自主创新、社会重视程度低等问题,未来在借鉴木材集材技术装备的同时,应努力提升竹材集材的机械化程度,加大自主创新力度。

自动进料快速对心数控自动破竹机研制与试验

【目的】针对竹材工业备料工段竹材破竹共性工序依靠人工,存在加工效率低、劳动强度大、安全性能差、分片精度低等问题,研制了自动进料快速对心数控自动破竹机。【方法】采用设计分析法,阐述了自动破竹机开发理念、机械设计原理,详述了关键部件的设计,构建了自动进料快速对心数控破竹机整体机械结构,绘制了三维模型,介绍了整机设备的总体控制系统和各个功能控制系统,并展开有限元分析,得到了关键部位的应力和位移云图,校核硬度与刚度,最后对自动进料快速对心数控破竹机进行了样机试制和运行试验。【结果】1)自动进料快速对心数控自动破竹机主要受力结构静力学分析硬度和刚度满足设计要求;2)样机的出材率达到63.1%,毛边率控制在7.6%左右,对中率为93.6%,其破竹速度达到16.7 m/min,破竹效率比人工破竹提高2倍。【结论】自动进料快速对心数控破竹机,实现了竹材破竹加工的自动化、连续化,适应了工业化规模生产,提高了竹材加工效率,促进了破竹机技术进步,对于单机设备技术提升和后续定段、破竹、粗铣连续化智能化生产线的研发打下了坚实的技术基础。节约人力成本,促进绿色、清洁、安全生产,提升了竹材前序工段加工效率,能够有效满足竹材工业破竹生产要求。

基于高频热压成型的竹集成材制备及力学性能评价

【目的】探索竹材含水率、热压压力、施胶量和热压温度对高频热压成型竹集成材力学性能的影响,并优化高频热压加工工艺获得力学性能较优的竹集成材,为竹集成材高频热压成型提供技术参考。【方法】设计正交试验,采用高频热压加工工艺,以酚醛树脂(PF)为胶黏剂,研究竹材含水率、热压压力、施胶量和热压温度4个参数变量对高频热压成型竹集成材抗弯强度和剪切强度的影响,建立抗弯强度和剪切强度数学模型,分析力学性能最优解。【结果】极差分析表明,热压参数对抗弯强度的影响顺序为热压压力、竹材含水率、热压温度和施胶量,对剪切强度的影响顺序为施胶量、竹材含水率、热压压力和热压温度;主效应分析表明,4级竹材含水率、1级热压压力、1级施胶量和3级热压温度为最佳抗弯强度的热压参数,1级竹材含水率、1级热压压力、2级施胶量和3级热压温度为最佳剪切强度的热压参数;交互分析表明,各热压参数间存在交互作用;方差分析表明,热压压力是影响竹集成材抗弯强度的最重要因素,施胶量是影响竹集成材剪切强度的最重要因素;数学模型分析得出,竹材含水率15%、热压压力2.0 MPa、施胶量260 g·m^-2、热压温度130℃为抗弯强度最优解(168.51 MPa);竹材含水率10.2%、热压压力2.0 MPa、施胶量240 g·m^-2、热压温度130℃为剪切强度最优解(263.26 MPa)。【结论】竹材含水率、热压压力、施胶量和热压温度4个参数变量对高频热压成型竹集成材力学性能均有影响,提出的热压参数对竹集成材抗弯强度和剪切强度影响的数学模型,可有效反映热压参数与竹集成材力学性能间的关系,优化高频热压加工工艺生产的竹集成材,其力学性能满足相关标准和使用要求。

竹片粗铣连续化定向进料系统设计与试验

【目的】针对竹片粗铣前分选定向作业效率低、分选效果差、人工依赖程度高等问题,设计一种竹片粗铣连续化定向进料系统,以实现竹片分选定向的机械化、自动化和连续化。【方法】以破竹去竹节后的竹片为研究对象,提出竹片粗铣连续化定向进料系统技术方案,设计倾斜式振动升运链、阶梯式分离系统、竹青黄面识别和翻转系统及自动送料系统等机械结构。分析竹片振动分选过程、抛送过程的运动特征,建立振动分选过程竹片运动轨迹数学模型、描绘竹片抛物运动轨迹,确定竹片分选定向过程的主要影响因素。选取升运链转速、倾斜角和竹片长度为考察因素,运用三因素五水平二次回归正交旋转组合设计优化试验,以竹片分离率和竹青黄面识别率为评价指标,在福建建瓯中试基地对设备进行测试。【结果】单因素试验结果表明,升运链转速从1.5 m·s^(-1)升至2.7 m·s^(-1),竹片分离率呈先上升后下降趋势;升运链倾斜角由25°增至45°,竹片分离率显著提升;随着竹片长度增加,竹片分离率呈先上升后下降趋势,但相比升运链转速和倾斜角对竹片黏连分离的影响较小。竹青黄面识别率主要受升运链转速影响,升运链转速较慢,识别系统能够获得更清晰的竹青黄面图像,竹青黄面识别率较高。二次回归正交旋转组合试验结果表明,三因素对竹片分选效果的影响顺序为升运链倾斜角>升运链转速>竹片长度。升运链转速1.6~2.0 m·s^(-1)、升运链倾斜角35°~42°、竹片长度1750~1850 mm,竹片分离输送效果最好,分离率达96.5%~96.8%。【结论】1)基于振动和阶梯分离方式设计的竹片粗铣连续化定向进料系统,可实现对破竹后成堆竹片的黏连分离、有序定向进料、竹青黄面智能识别定向和粗铣自动进料,为竹片粗铣连续化定向进料系统研发提供一种思路;2)在竹片粗铣连续化定向进料系统应用试验中,升运链转速1.6~2.0 m·s^(-1)、升运链倾斜角35°~42°、竹片长度1750~1850 mm,竹片分离输送效果最好,分离率达96.5%~96.8%;实际生产中,可选定升运链转速2.0 m·s^(-1),升运链倾斜角40°,在上述参数水平下,对长度1800 mm竹片的分离效果最佳,分离率达96.7%,竹青黄面识别率达97.6%,竹片分选及竹青黄面识别效果较好,满足现场应用需求。

原态竹材湿热应变响应

【目的】分析原态竹材对环境温度和相对湿度的应变响应,为原态竹材的尺寸稳定性和环境适用性研究提供基础依据。【方法】以我国6个城市的年均温度和相对湿度为基础数据,通过湿热图谱研究原态竹材的湿热应变行为,采用静态应变仪采集直径相似(96.52 mm±1.46 mm)但长度不同(500、400、300和200 mm)原态竹材依次经历6个阶段温湿度变化(5 ℃、66%;13 ℃、50%;20 ℃、70%;20 ℃、80%;30 ℃、80%;9 ℃、36%)过程中端部和中部的周向应变以及原态竹材的轴向应变数据,分析讨论温度、湿度和长度对原态竹材应变响应行为的影响。【结果】初始状态应变值设定为零,竹材水分蒸发收缩时应变为负,吸湿膨胀时应变为正,当温湿度骤然下降时,试样端部和中部膨胀应变急剧减小甚至开始收缩。竹材的周向应变为-500~3 000 με,轴向应变为-50~225 με。原态竹材端部周向应变较敏感,中部周向应变出现滞后现象。长度为500和400 mm试样端部和中部的最大应变差较大,相比300和200 mm试样端部应变差差异显著;较短试样端部和中部的应变差从正值缩小为零后变为负值,端部和中部应变行为出现此消彼长现象。【结论】原态竹材能够对温湿度变化做出即时响应,温度、湿度和长度对原态竹材的应变响应具有明显影响,温度的影响主要依赖湿度导致竹材含水率变化来体现。周向应变与轴向应变行为相似,但明显大于轴向应变,端部对温湿度的响应更为敏感,中部响应有滞后现象,长度越长的竹材内部干缩或湿胀应力越不均衡。温湿度变化引起原态竹材内应力不均衡是原态竹材应变不均甚至开裂的主要原因。

林业机器人发展现状与未来趋势

新的林业生产方式和快速发展的新技术促进了林业装备的发展,催生了智能装备和林业机器人。林业机器人在提高林业生产力、改变林业生产模式、解决劳动力不足以及实现林业生产和经营规模化、多样化、精准化等方面具有极大的优越性,发展林业机器人对促进我国林业技术革命和实现林业现代化具有重要作用。文中提出林业机器人的定义和分类,阐明林业机器人的应用领域,综述国内外林业机器人发展现状,分析林业机器人发展中遇到的问题,提出林业机器人发展的未来趋势,以为机器人在林业领域中的应用和研究提供参考。

Running Test and Optimization of Bamboo OSB Medium Experimental Line

Bamboo OSB(BOSB) medium experimental line and key equipments are presented for the first time based on the analysis of BOSB production technologies and processes requirements. Component of BOSB medium experimental line and key equipments stated.The paper illustrated BOSB flaker,glue blender,orienting former.Then medium experimental line is given to a great deal of test run and optimization.The tests indicated that the medium experimental line operated smoothly for producing BOSB.Tested BOSB key performance indicators were higher than the LY/T 1580 - 2000(OSB /4).