Comparison of three processing methods for laminated bamboo timber production

Three processing techniques, split-squaring(SS),V-grooving(VG), and split-edging(SE), were evaluated and compared in terms of their processing time and recovery. Semantan bamboo(Gigantochloa scortechinii Gamble) was used as a raw material and the results showed that the VG-method required the longest processing time(32.1 min), followed by the SS-method(18.2 min), and the SE-method(17.9 min). However, the VG-method showed the highest recovery(82.0%) compared to the SS-method and SE-method, 31.0 and 49.4%, respectively. When both processing time and recovery factors were combined with the same weighing factor, the highest value was recorded with the VG-method(49.1), while the SE-method had values of 31.1 and the SS-method 12.8. The results suggest that the VG-method is the best option. However, the V-grooving machine is still a prototype and therefore the SE-method could be an alternative option until the improved V-grooving machine is available.

外力作用下竹材不同尺度的断裂行为及机制

【目的】聚焦于探究在顺纹劈裂和径向横纹压缩力作用下,竹材在宏观、组织和细胞等不同尺度的断裂行为,剖析外力作用下竹材断裂机制,为竹材新技术、新工艺、新产品开发提供理论依据。【方法】以毛竹为研究对象,对其施加顺纹劈裂和径向横纹压缩作用,利用场发射扫描电镜(FESEM)观察维管束和薄壁组织及导管、纤维和薄壁细胞的断裂形貌和裂纹扩展路径,结合纳米压痕仪测量纤维和薄壁细胞2类细胞壁的微观力学强度,探索竹材在顺纹劈裂和径向横纹压缩力作用下不同尺度的断裂破坏特性。【结果】竹材在顺纹劈裂力作用下,宏观上呈顺纹劈裂破坏,断裂形貌近乎为直线状;在组织层面,维管束中纤维鞘和薄壁组织中沿顺纹劈裂,维管束中导管的细胞壁呈撕裂破坏;在细胞层面,纤维和大部分薄壁细胞为胞间层破坏,有少数薄壁短细胞的细胞壁被撕裂。竹材在径向横纹压缩力作用下,宏观上呈压溃破坏,在顺纹方向形成系列不规则裂纹;在组织层面,维管束受到明显破坏,纤维鞘中形成不规则裂纹,导管的细胞壁被压溃,薄壁组织呈阶梯状分层破坏;在细胞层面,与顺纹劈裂力的破坏模式相似,纤维和大部分薄壁细胞为胞间层破坏,不同的是裂纹在部分薄壁短细胞交接处会发生转向,沿径向拓展,使断裂面呈阶梯状。竹材纳米压痕结果显示,纤维和薄壁细胞的胞间层硬度和模量均低于次生细胞壁。【结论】竹材在不同外力作用下,其宏观破坏行为不同,在顺纹劈裂力作用下呈顺纹劈裂破坏,在径向横纹压缩力作用下呈压溃破坏,但在细胞层面上无论纤维还是薄壁细胞均以胞间层撕裂破坏为主。裂纹在纤维和薄壁细胞的胞间层产生,并沿细胞之间界面的横向和纵向传播,使纤维细胞剥离,纤维鞘被分散成纤维束,薄壁细胞脱落,薄壁组织分层。结合纤维和薄壁细胞壁层的微观力学性能发现,由于胞间层的微观力学强度小于细胞壁层,顺纹劈裂和径向横纹压缩作用引起的胞间层断裂及裂纹在横向和纵向的传播,能实现纤维和薄壁细胞分离。

酸性低共熔溶剂分离制备粗纤维素及理化性质分析

高效分离竹木质纤维素“三素”(纤维素、半纤维素和木质素)利于竹资源的高值化利用。以原生毛竹竹茎粉为原料,采用对半纤维素和木质素有选择性溶出能力的酸性低共熔溶剂(ADES),高效分离得到竹粗纤维素,并对其进行理化特性研究。结果表明:磷钨酸基ADES对纤维素分离效果较佳,对半纤维素和木质素具有高选择性去除能力。纤维素保留率、半纤维素和木质素去除率分别为99.07%、86.98%和60.75%。相比于原料,经ADES处理得到的产物热稳定性也有明显增强。此外,产物的亲水性与组成两者间表现出显著的相关性,这对于快速测定木质纤维素类物质组成方法的建立具有一定的借鉴意义。

竹篾间距可控竹帘编织机的结构与运动协调

对现有的竹帘编织机进行改进,设计一种竹篾间距可控的竹帘编织机,将竹篾按一定的间距要求连续编织成竹帘,且各竹篾间位置保持固定不滑移;可减少竹篾用量、减轻竹帘胶合板重量、降低竹帘胶合板成本。论述了改进后编织机的结构和工作原理,分析了进篾与编织动力联动机构的运动协调关系、竹篾压紧与打出的运动协调关系、竹篾间距控制装置各组成部分的运动参数关系;得到竹篾间距与竹篾打出间距、叉轴转数之间的关系式,进篾辊转速与凸轮轴转速关系式,叉轴转数与槽轮槽数和拨盘圆销数之间的关系式。

竹篾染色工艺的优化研究

在竹篾的染色过程中,研究了添加双季铵盐表面活性剂来改善染色效果。探讨了表面活性剂的用量、染色时间、温度等因素对竹篾色差值的影响,采用响应面法对染色工艺进行了优化,研究结果表明,表面活性剂能够有效地提高色差值。当表面活性剂的用量为0.9%、染色温度93.0℃、染料质量分数为0.7%、染色时间为60min时,竹篾的色差值可达到70.13NBS,比在相同工艺条件下未加入表面活性剂时,提高了15.76NBS。

分丝方法对竹纤维提取及机械性能的影响

天然植物纤维替代合成纤维应用已广受关注。竹纤维具有资源广泛、质量小、比强度和比模量高等优点,用作复合材料的增强材料具有多方面优势。分别采用梳理、辊压/平压联合梳理多种分丝方法提取竹纤维,研究了分丝方法对竹纤维提取及机械性能的影响。结果表明：提取出的较好竹纤维主要由原竹材维管束上的纤维束组成,直径集中分布于007-020 mm;采用多级分丝方法可有效降低纤维细度,提高纤维分离度和均匀性,但也可能加大纤维内部缺陷。辊压与梳理联合分丝提取竹纤维具有较高的机械性能,辊压梳理工艺提取的竹纤维平均拉伸强度、断裂伸长率和拉伸模量分别为（479±175）MPa,（195±071）%和（331±125）GPa。采用二参威布尔模型对竹纤维机械性能分析可知,分丝方法对竹纤维拉伸强度和拉伸模量的威布尔形状参数有一定影响,辊压梳理及辊压二次梳理所得竹纤维的拉伸强度威布尔形状参数低于其他分丝方法,二次梳理所得竹纤维的拉伸模量威布尔形状参数高于一次梳理。

铣削参数对毛竹超前劈裂的影响

该文通过对毛竹的铣削实验,研究了刀具前角、铣削量、铣削速度对竹材径向铣削产生的超前劈裂的影响,并比较了弦向铣削与径向铣削所产生超前劈裂的差异。结果表明:①刀具前角增大,超前劈裂加剧。②超前劈裂长度与铣削量呈正相关关系。③随铣削量增加,劈裂深度加深,劈裂范围扩大。④铣削速度增加,劈裂范围扩大,当铣削速度大于70 m/s时,劈裂长度趋于稳定。⑤弦向铣削产生的超前劈裂长度明显小于径向铣削劈裂长度。⑥维管束密集的竹青部位超前劈裂较竹肉部位更明显,竹黄部位基本无超前劈裂发生。

基于PLC的自动破竹机控制系统设计

竹工机械的自动化己经引起了人们的高度重视,现有的破竹机普遍存在自动化程度低、劳动强度大、安全性差等问题。介绍了一种基于PLC控制的自动破竹机控制系统,该系统可实现竹材自动上料、直径识别、自动换刀、破竹等功能,从而可实现竹材的自动连续破竹,大大节省了人力物力,保证了操作人员的人身安全。

竹筒去节剖开一体机的结构设计

为了降低毛竹竹筒加工过程中操作人员的劳动强度,提高生产安全度和加工精度,对竹筒的去节剖分加工进行试验和研究,对现有的加工装置进行改进,设计了一种可连续进行竹筒的内外节去除、对半剖分或单侧剖开加工一体机;分析了竹筒去节剖分加工情况,论述了竹筒去节剖开一体机的结构和工作原理,给出了去节加工和剖开加工的主要工作参数。该一体机结构紧凑,占地面积少,竹筒装夹1~2次即可完成内外节的去除和剖开,适合于各种截面形状呈直线状的竹筒加工。

竹材去内节破竹机的设计

简述了竹材去内节破竹机研制的技术背景,针对其需要解决的技术问题提出了设计思路;通过对两种去内节破竹机性能的对比分析,确定了中试生产设备为弹力夹紧式去内节破竹机;并介绍了弹力夹紧式去内节破竹机的工作原理和主要机构的设计及其主要技术参数和特点。

分体柱施工工艺的试验研究与设计建议

通过对分别以石膏板和竹胶板为隔板的分体柱足尺施工试验 ,探讨了分体柱的施工工艺 ,提出了分体柱的施工要求。得出了石膏板在两侧面没有强度加强措施的情况下 ,不能作为分体柱的隔板 ,竹胶板是分体柱隔板的理想材料的结论 ,并提出了分体柱隔板材料的施工要求。

商周时期的简册、书牍及其内容、功能与文学史意义

商周时代,存在着简牍、甲骨、青铜器、玉石、缣帛、陶器等众多书写载体。这些媒介之间是一种"共生"形态,而不是依次替代的关系。简册、书牍是当时最主要、最普遍的传播媒介,广泛地应用于政治、文化、宗教、经济、军事和日常生活的各个领域,举凡诰令文书、历史记载、占卜祝祷、刑法契约、户籍地图、诗歌、书籍等均可载录。甲骨卜辞只是商周时期众多文体中的一类,并不能完全反映和代表商代散文的发展水平,也不能看作中国散文的最初形态。

竹材四面铣削三面剖分加工方式的出材率分析

针对目前市场上竹材资源初加工领域利用率低的问题,提出全新的四面铣削三面剖分的加工方式,提高目前竹材初加工领域竹材的利用率和出材率(即出板率),实现竹材刨切去青齐边铣削去黄的提质增效的目的,同时获得竹条、细竹条和竹青不同类型的材料。在理想状态下,建立竹材的理想模型,分析利用四面铣削三面剖分加工方式后竹材横截面有效面积,再根据几何体体积之间的关系可计算出竹材的出材率(即出板率)。进行实际的试验测量,按照上述理想状态下竹子的状态计算出通过四面铣削三面剖分加工后各竹子的出材率(出板率)高达92.43%,远远超过目前市场上竹材初加工的出材率,不仅达到竹材刨削去青齐边铣削去黄的提质增效的效果,而且避免竹材资源的浪费。

竹材四面铣削三面剖分数控系统设计

目的针对竹材初加工设备相对落后、自动化程度低的问题,基于竹材四面铣削三面剖分加工工艺,用数控技术提高其自动化程度。方法给出了实现竹材四面铣削三面剖分加工工艺的整机结构;根据竹材四面铣削三面剖分加工方式,利用PLC设计了竹材四面刨床的数控系统。结果确定加工竹材的宽度和厚度之后,PLC能进行相应脉冲数量的运算,得出所要进给的距离;四面数控刨床具有自动对刀、独立加工、单件刨切和统计加工件数等功能。结论数控化的竹材四面刨床使竹条初加工更加人性化,提高了竹材初加工的机械自动化程度,所加工的竹条规格更加统一。

双头自动喂竹破竹机的研制

旧式破竹机采用人工持竹喂送加工竹料,操作工劳动强度大,有危险性,且单向工作,空程时间长,加工效率低。通过改良设计,增加机械喂竹、自动分竹送料机构等机械自动装置,通过设定顶筒的移动速度来设计内联系传动链,协调凸轮机构和槽轮机构的运动匹配,用凸轮机构控制竹料支撑板的倒伏与立起,实现自动喂竹功能;用槽轮机构控制实现自动分竹。增加了一个破竹刀头,使回行也进行破竹工作,双向破竹。改进设计后,提高移动部件运动速度,实现了改善操作工的操作条件,大大提高了安全和效率。

智能剖竹机上料机械手的设计优化

研究一种能够自动抓取和自动对心的智能剖竹机上料机械手的设计优化方法。首先,根据生产技术要求设计并确定了机械手的整体结构;然后,利用多变量遗传算法优化了机械臂的尺寸参数,使机械手实际工作空间与期望工作空间重合,且结构长度最小。利用随机概率蒙特卡洛算法模拟的机械手目标空间初步验证了机械手可以抓取到不同直径毛竹。上料试验结果表明该机械手抓取不同直径毛竹的平均对心率为90.45%,抓取成功率为100%。

径向竹篾积成水泥模板的研制

本文研究了以毛竹或其他杂竹为原料 ,经径向剖蔑和碾压等特殊工序 ,再经浸胶、热压而成的一种混凝土模板 。

基于椭圆截面剖分模型的原竹剖分刀具自选方法研究

剖分是原竹加工中不可或缺的关键工序,而剖分刀具的选择直接决定了原竹出材率和竹条尺寸。针对原竹剖分刀具选择研究中存在自动化程度不高、出材率计算不准确等问题,提出一种基于椭圆截面分段拟合剖分模型的原竹剖分刀具自选方法。首先建立基于椭圆截面的剖分模型,获得原竹内外径尺寸、剖分数与出材率、竹条尺寸之间的关系模型。然后通过图像预处理、Canny边缘检测和像素尺寸计算,得到内外径尺寸。最后根据不同竹条尺寸需求,基于python实现原竹剖分刀具自选方法。结果表明:基于机器视觉的原竹内外径识别准确率均达到95%以上,自动选刀后的原竹出材率均达到85%以上,为原竹剖分智能化提供了可行的研究理论基础。

智能剖竹机上料机械手试验研究

剖竹机传统的手工上料方法非常危险,智能剖竹机能够实现自动上料、智能换刀,应用前景广阔。上料机械手是智能剖竹机的重要部件。上料的成功率和对心率是开发毛竹上料机械手必须考虑的因素。文中通过试验研究一种自主开发的气动毛竹上料机械手的抓取成功率、对心率和抓取动态特性。研究过程中根据直径大小将毛竹毛坯分成60~85,85~110和110~135 mm 3个梯度,开发了大臂长度分别为210,220和230 mm的机械手进行试验,并利用加速度传感器测量抓取动态特性。试验结果表明臂长为220 mm的机械手平均抓取成功率为100%,但臂长为210 mm和230 mm的机械手分别只有96%和98.67%。因此,臂长为220 mm的机械手能可靠地抓取各种直径的毛竹。拟合出机械手抓取响应时间-胚料直径关系曲线与指数函数曲线近似,平均加速度-胚料直径曲线与幂函数曲线近似。

裂竹工艺优化的数学模型

对竹材加工产业中较为重要的裂竹工序进行了研究,将竹材视为一个有一定壁厚的圆筒,由此建立了竹材内外径、竹条尺寸与刀盘上刀片数目三者之间的数学关系,并依此推导出相应优化裂竹的计算公式并编程验证了该公式。