检索结果-南通市图书馆

作者：毛柯然北京林业大学

学位级别：硕士

木材是当今世界较为重要的资源,但相对于世界平均水平而言我国的可用木材数量较少且质量较低。因此对木材使用性能的研究变得日益重要,本文将对木材的应力松弛性能及实验设备进行相关研究,设计一台木材应力松弛仪。为充分满足实验的要求... 详细信息

木材是当今世界较为重要的资源,但相对于世界平均水平而言我国的可用木材数量较少且质量较低。因此对木材使用性能的研究变得日益重要,本文将对木材的应力松弛性能及实验设备进行相关研究,设计一台木材应力松弛仪。为充分满足实验的要求,本文从研究木材应力松弛实验的基本理论出发,并且对国内外木材应力松弛实验以及木材应力松弛知识进行搜集,了解到了实验的模式、影响因素以及实验结果分析等基本理论。通过对实验的分析,确定了设备设计的基本要求,并且对总体设计进行了整合分析,自主设计了一台结构简单、精度较高、功能较为完善的木材应力松弛仪。并利用Solid Works软件绘制了设备的三维模型,为后续仿真分析奠定了基础。为了使木材应力松弛仪操作简单,数据读取方便,本文选用了S7-200 Smart PLC搭配TPC7062Ti触摸屏作为设备的控制及显示系统,结合控制程序的编写,最终可以实现木材应力松弛仪的人机交互。运用ANSYS Workbench软件对设备的主要结构、零件进行了有限元仿真,针对主要结构在极限工况下的静力学情况的分析,以此来考察设备设计是否满足刚度和强度要求。

关键词：木材应力松弛实验木材应力松弛仪控制系统开发静力学仿真

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柱塞式生物质成型机成型控制系统研究

柱塞式生物质成型机成型控制系统研究

作者：万建北京林业大学

学位级别：硕士

本文涉及的柱塞式生物质成型机是课题组自研设备,使用三相异步电机提供成型动力,采取非预热式加热方式。本文针对传统的成型机控制设备分散,操作不便,同时成型过程中会出现加热不及时,导致成型质量降低等缺点,设计了成型机控制系统。本... 详细信息

本文涉及的柱塞式生物质成型机是课题组自研设备,使用三相异步电机提供成型动力,采取非预热式加热方式。本文针对传统的成型机控制设备分散,操作不便,同时成型过程中会出现加热不及时,导致成型质量降低等缺点,设计了成型机控制系统。本文阐述的柱塞式成型机控制系统分为硬件电路设计、软件程序设计、软硬仿真验证等。硬件电路设计部分主控芯片选用STM32F412RGT6,使用Cadence Capture设计压力温度采集电路、加料提醒电路、控制系统开关电路等。本文使用Cadence PSpice功能创建器件仿真模型,建立仿真电路,对成型加热温度、进料、压力信号采集等功能的电路模拟调试。调试结果显示,电路设计合理,满足系统需求。系统控制程序分为STM32程序和串口触摸屏操作界面设计,其中STM32控制程序是基于RTX系统使用支持RTX系统的MDK5开发,包含加热控制任务、温度采集任务、压力采集任务等主任务和中断任务组成。柱塞式生物质成型机控制系统中的加热控制对象是热流道弹簧加热圈,采用增量式积分分离PID控制温度。本文通过MATLAB Simulink建立算法模型,对几种PID算法仿真。仿真结果显示,增量式积分分离PID适用于滞后时间长的温度加热系统,但针对热流道弹簧加热圈,还需根据实际情况修定PID参数,对控制系统做硬件仿真测试,进一步验证系统功能是否正常。本文设计的生物质成型控制系统,能达到控制、数据显示一体化操作目的,可用于试验操作和连续生产过程。

关键词：柱塞成型机非预热式加热增量积分分离PID RTX系统 STM32

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苹果枝条锯切力学试验仿真与探究

苹果枝条锯切力学试验仿真与探究

作者：张汉石北京林业大学

学位级别：硕士

本文以苹果树修剪设备的关键部件圆锯片为研究对象,为探究锯片在锯切苹果枝条过程中的受力规律,设计搭建了枝条锯切试验台并依托ABAQUS软件为基础构建了合理的枝条锯切模型。锯切试验台可模拟苹果枝条修剪过程中锯片的受力状态,完成数... 详细信息

本文以苹果树修剪设备的关键部件圆锯片为研究对象,为探究锯片在锯切苹果枝条过程中的受力规律,设计搭建了枝条锯切试验台并依托ABAQUS软件为基础构建了合理的枝条锯切模型。锯切试验台可模拟苹果枝条修剪过程中锯片的受力状态,完成数据采集与分析,通过单因素试验与多因素正交试验,探究了锯切速度、进给速度、枝条直径在一定范围内的变化对锯切力的影响趋势,并探究不同含水率的枝条对锯切力的影响。利用ABAQUS软件对锯片锯切苹果枝条的过程进行了显式动态数值模拟仿真。以文献为基础,从建模、网格划分、选择材料本构模型到求解过程进行探索,最终建立了合适的锯切系统有限元模型。通过实验与仿真互相对比,印证了实验结果的合理性与准确性。通过有限元分析,在锯切速度20～50m/s、进给速度300～1500mm/s和枝条直径10～40mm的变化范围内,探究了单因素变化对锯切力的影响趋势,并利用正交试验探究了各因素对锯切力的影响程度。进行多组有限元仿真结果比对探究最适宜的锯切参数,最终确定在进给速度900mm/s、锯切速度50m/s时锯切力最小,锯切受力状况最合理。

关键词：苹果枝条锯切试验锯切力枝条锯切仿真锯切参数

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单柱塞式生物质成型机的研制与致密成型试验

单柱塞式生物质成型机的研制与致密成型试验

作者：王艳明北京林业大学

学位级别：硕士

为研究生物质致密成型,本文设计并实际加工了一台单柱塞式生物质成型机。分析了该设备的工作原理及成型柱塞的运动规律,对关键零部件的强度进行了校核,并以此为实验设备进行了成型研究。首先分析了致密成型时生物质原料在成型模具内的... 详细信息

为研究生物质致密成型,本文设计并实际加工了一台单柱塞式生物质成型机。分析了该设备的工作原理及成型柱塞的运动规律,对关键零部件的强度进行了校核,并以此为实验设备进行了成型研究。首先分析了致密成型时生物质原料在成型模具内的受力情况,根据受力分析建立了成型时成型压力的理论模型。为验证成型压力模型的合理性,本文以木屑为实验原料,通过选取长径比为2:1、2.25:1、2.5:1、2.75:1、3:1的成型模具进行实验,实验结果证明了模型的合理性,并根据压力模型逐个分析了成型压力模型中各参数对成型压力的影响规律。为了进一步研究致密成型时各实验因素与指标变量间的关系,本文以木屑为实验原料,成型温度、原料含水率以及挤压频率为实验因素,成型压力、径向抗压力、密度及表面质量为指标变量进行了实验。通过实验数据分析出了各因素对各指标变量影响的主次关系以及各指标所对应的最佳成型工艺参数。通过对各指标变量进行综合考量,得出了木屑成型时的最适条件为:温度200℃、含水率14%、挤压频率68次/分钟。运用回归分析法分别分析了成型块截面平均温度、最大温度、中心点温度及成型压力与各因素之间的回归关系函数表达式,其拟合r2分别为0.957、0.892、0.871、0.898。最后分析了成型压力、径向抗压力、成型块密度以及表面质量间的相关性,发现表面质量与径向抗压力间的相关性极强。

关键词：生物质成型压力温度含水率挤压频率

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汽车零部件烘房流场设计及仿真

汽车零部件烘房流场设计及仿真

作者：雷雯雯北京林业大学

学位级别：硕士

烘干作为汽车零部件涂装的关键环节,直接影响汽车零部件的质量和性能。目前汽车零部件烘房主要采用热风循环烘干技术,烘房内气流分布的均匀性、温度均匀性是决定烘干质量的关键因素。为提高汽车零部件烘房温度均匀性,本文设计了汽车零... 详细信息

烘干作为汽车零部件涂装的关键环节,直接影响汽车零部件的质量和性能。目前汽车零部件烘房主要采用热风循环烘干技术,烘房内气流分布的均匀性、温度均匀性是决定烘干质量的关键因素。为提高汽车零部件烘房温度均匀性,本文设计了汽车零部件烘房并优化其送风参数和结构,采用理论分析和计算流体力学(Computational Fluid Dynamics)相结合的方法,对所设计的汽车零部件烘房速度场、温度场进行数值模拟,得到烘房内速度、温度分布规律。首先,利用Fluent对设计烘房流场进行数值模拟,引入速度不均匀系数和温度不均匀系数作为评价指标,研究不同的热风循环方式对烘房内流场速度均匀性、温度均匀性的影响。其次,通过对热风循环方式和加热方式进行分析,确定了烘房的具体加热类型,并计算得到烘房工作所需热量、循环风量,确定加热设备和风机的工作参数。基于Fluent数值模拟所得到的较优的烘房流场设计,进行汽车零部件烘房的结构设计。对设计的汽车零部件烘房进行温度和风速试验后,结果表明试验数值和模拟数值误差较小,温度误差小于1.68%,风速误差小于1.1m/s,仿真结果可靠有效。所设计的汽车零部件烘房工作稳定可靠,温度不均匀系数低于6%,满足设计要求。针对温度试验中存在的工作区温度偏低的问题再次进行优化仿真,送风温度和送风速度作为影响工作区温度的最重要因素,对其送风参数组合进行研究。此外,对烘房前后部存在低温区的问题,通过合理设置导流板,实现温度的分区调控,提高烘房温度均匀性。本文基于理论分析和计算流体力学方法,针对汽车零部件烘房温度均匀性的要求,分析了烘房流场和温度场分布规律,得到最优的热风循环方式。在烘房的结构设计阶段,参考数值模拟结果,进行了流场设计,提升了烘房的温度均匀性。本文可为汽车零部件烘房结构设计及参数选取提供理论依据。

关键词：烘房设计速度不均匀系数温度不均匀系数流场设计

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汽车零部件烘房温度控制系统的研究与设计

汽车零部件烘房温度控制系统的研究与设计

作者：杨佳彬北京林业大学

学位级别：硕士

随着汽车产业的蓬勃发展,国内厂商越来越重视汽车的质量。涂装作为汽车生产制造工艺重要的部分之一,其工艺技术的发展一直以来是研究的热点。在涂装工艺中,烘干是不可缺失的环节,在影响烘干质量的因素中温度是关键的参数之一。传统的温... 详细信息

随着汽车产业的蓬勃发展,国内厂商越来越重视汽车的质量。涂装作为汽车生产制造工艺重要的部分之一,其工艺技术的发展一直以来是研究的热点。在涂装工艺中,烘干是不可缺失的环节,在影响烘干质量的因素中温度是关键的参数之一。传统的温度控制方法在实际生产中有一定的局限性,无法高效稳定地应对大滞后和时变工况。本文以某汽车零部件涂装烘房为背景,以烘房的温度为控制参数、PID算法为基础,以提高烘房的控温品质为研究目的,进行温度控制系统的研究和设计。本文首先对汽车零部件烘房的工作特性进行研究。介绍了烘房的基本结构和工作原理,明确了控温要求。对烘房的动态响应特性进行分析,通过阶跃响应法进行系统辨识,确定烘房升温的无自平衡飞升特性,使用数学模型进行了表达。然后对烘房温度控制算法进行研究。介绍了PID算法的组成和常用参数整定方法,选用Z-N整定法和试凑法调整控制参数,通过仿真温升曲线得出PID算法调节有超调量过大,响应时间长的问题。引入模糊控制器,对模糊控制的基本原理、算法结构和组合类型进行了研究,设计出模糊PID控制器。仿真对比PID控制,模糊PID控制在抑制超调量方面有明显作用,但是模糊PID算法的规则是有限且固定的,受规则制定的限制较大,所以引入变论域的思想。通过模糊嵌套设计论域调节机构,对输入输出的论域进行放缩控制,完成变论域模糊PID控制器的设计。对PID、模糊PID、变论域模糊PID三种整定算法进行仿真,通过施加扰动、改变目标值、增大滞后等方式进行控制性能的对比与研究。最后对控温算法进行实现。设计控制系统的总体框架,对供电启动、热量循环、电路控制、上位机监控四个子系统进行主要部件选型和电路设计。编辑PLC程序,实现设备运行、控温算法、故障处理、上位机联动等功能。通过MCGS组态系统完成触摸屏界面的设计,满足对控温过程监控及数据处理的要求。进行不同工况下的实机测试试验,由结果可知变论域模糊PID控制在以120℃为升温目标时较PID控制平均速率提高了12.7%,超调量减小了89.7%;在受到冷气扰动后的回稳超调量较PID控制减小17%;在阶梯升温下,超调量皆小于等于目标温度的5%,各段控温调节时间约为PID控制的50%。表明将变论域模糊PID控制应用于汽车零部件烘房可以实现更快的平均升温速率,较强的鲁棒性和抗干扰性,能够实现良好的控温品质。

关键词：涂装烘房温度控制 S7-1200PLC 变论域模糊自整定

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粘结剂高压雾化对生物质致密成型影响的研究

粘结剂高压雾化对生物质致密成型影响的研究

作者：鞠晓男北京林业大学

学位级别：硕士

生物质作为一种清洁可再生能源,发展前景十分广阔。生物质成型颗粒因拥有较高的能量密度,降低了运输和储存成本。现阶段国内成型颗粒的生产虽然能达到一定程度规模化、产业化,但在生产中依然存在能耗高等问题,降低了其与化石能源的竞争... 详细信息

生物质作为一种清洁可再生能源,发展前景十分广阔。生物质成型颗粒因拥有较高的能量密度,降低了运输和储存成本。现阶段国内成型颗粒的生产虽然能达到一定程度规模化、产业化,但在生产中依然存在能耗高等问题,降低了其与化石能源的竞争力,进而影响了生物质成型颗粒的推广和使用。通过雾化法向生物质原料中加入粒径较小的粘结剂颗粒,颗粒之间可产生更强的分子引力,在致密成型过程中可以提高成型质量。因此,在保障成型颗粒品质的前提下,雾化法使生物质原料能以低压成型,从而降低生物质成型能耗,对生物质常温成型工艺的研究有重要意义。设计三因素混合水平正交试验,探索雾化法添加液态粘结剂促进生物质致密成型的可行性。以杨木木屑为原料,采用高压雾化装置添加粘结剂的方法进行试验。通过改变粘结剂添加方式,成型压力和粘结剂添加质量比例等影响致密成型的因素,进行正交试验,根据极差和线性回归分析得出成型颗粒松弛密度和抗压强度与各因素之间的关系。试验结果表明,在较高的成型压力下(75MPa,100MPa,124MPa,149MPa),雾化法对松弛密度和抗压强度均有小幅度的提升,尤其对松弛密度的提高有显著影响。在雾化法对促进生物质致密成型可行的基础上,进一步具体探究低成型压力下(75MPa以下),雾化法对成型颗粒宏观性能的影响。杨木木屑为原料,糖蜜为粘结剂,以成型压力、原料含水率、粘结剂添加质量比例、粘结剂添加方式为试验因素,成型颗粒松弛密度、松弛比、抗跌碎性以及比能耗为试验评价指标设计四因素混合水平正交试验。利用多层感知器神经网络对各因子进行权重计算,得到粘结剂添加方式对成型颗粒松弛比、松弛密度和抗跌碎性的正态化重要性分别为100%、77.4%、53.4%;并通过方差与响应面分析法,构建多元回归方程,得到试验自变量对各评价指标的显著性影响,并确定成型参数最优组合:成型压力50MPa,含水率14%,粘结剂添加质量比例4%,粘结剂添加方式为雾化法。相较于搅拌法添加粘结剂与不添加粘结剂成型的方法,雾化法添加粘结剂成型可分别节约7.6%与13.4%的比能耗。本文针对当前生物质成型工艺能耗高,液态粘结剂与生物质原料颗粒混合接触不均匀的问题,通过研究雾化法添加液态粘结剂来降低成型压力,为实际生产中能耗的降低、成型颗粒品质的提高以及生物质常温成型工艺研究提供参考。

关键词：生物质成型粘结剂雾化法成型能耗

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回转式多片锯灌木切断机的设计及试验

回转式多片锯灌木切断机的设计及试验

作者：王雨晨北京林业大学

学位级别：硕士

本文通过研究国内外林业机械研究与相关灌木加工设备发展现状,结合我国西北部沙生灌木与林木抚育剩余物等资源材料特性,设计并加工装配了一台新型对沙生灌木进行定长锯切的回转式多片锯灌木切断机。本文从研究与利用灌木切削机理出发,... 详细信息

本文通过研究国内外林业机械研究与相关灌木加工设备发展现状,结合我国西北部沙生灌木与林木抚育剩余物等资源材料特性,设计并加工装配了一台新型对沙生灌木进行定长锯切的回转式多片锯灌木切断机。本文从研究与利用灌木切削机理出发,整理搜集国内外有关切削理论与木工切削机械等方面的资料,通过理论计算与试验验证相结合的方式保证设计的科学性和有效性,设计并校核主要机构包括:进料、锯切、压紧机构。其中回转式送料机构为创新式设计,可以保证在进料稳定高效的前提下,配合装配机架出料板,完成送料与出料收集一体化功能,降低人工成本与劳动强度;锯切机构采用多片锯锯切的方式,保证切断过程平稳有效;通过规定各锯片之间距离(50mm)来保证将灌木切割成规定长度的小段。为提高设计的准确性与可靠性,通过控制灌木径级、含水率、进料速度等变量进行相同工况锯切试验,模拟真实切削过程的同时采集关键数据并进行理论验证。利用Abaqus软件对刀具和整机机架进行静力学分析与模态分析。最后进行样机生产试验,验证机器切断效果。结果表明本机保证目标生产效率的同时也可达到理想的锯切效果。

关键词：灌木枝条切削力切断机 Abaqus 切断试验

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秸秆粉料压缩成型热力耦合研究

秸秆粉料压缩成型热力耦合研究

作者：方甄北京林业大学

学位级别：硕士

秸秆作为一种生物质资源,在我国储量丰富,发展和利用秸秆生物质成型燃料不仅可以避免农作物就地焚烧带来的环境污染,而且可以替代燃煤在工业供热和民用采暖等发挥重要作用。农作物秸秆中含有木质素,在高温下软化而起到粘结作用促进原料... 详细信息

秸秆作为一种生物质资源,在我国储量丰富,发展和利用秸秆生物质成型燃料不仅可以避免农作物就地焚烧带来的环境污染,而且可以替代燃煤在工业供热和民用采暖等发挥重要作用。农作物秸秆中含有木质素,在高温下软化而起到粘结作用促进原料成型。关于生物质致密成型过程中温度的研究大多集中在成型燃料块的宏观分析,但是无法模拟进料初期原料没成型前的松散状态。本文离散元为主要研究方法,与有限元分析相结合,研究了单个秸秆颗粒进料到压缩期间的接触行为以及模具对颗粒的传热行为,以及最后秸秆燃料块挤压出料过程的应力应变规律。主要研究内容如下:首先,引入颗粒材料的接触力学和热学模型,建立颗粒系统的粘弹塑性本构方程,根据颗粒力学的基础知识,分析颗粒与颗粒之间和颗粒与模具之间的接触和传热关系,使用Verlet方法对传热过程秸秆颗粒间的接触力和模具间的接触力进行迭代计算。其次,使用C++语言编写加热线圈对成型模具的传热程序,用EDEM离散元软件对热压成型进料和压缩过程进行了建模仿真。搭建单柱塞生物质成型试验台,采用成型套筒加热的方式,对所建立的离散元颗粒模型进行验证。采用正交实验法分析各因素对秸秆热压成型工艺显著性影响。成型块密度的主次影响因素依次为原料含水率、电机频率和加热温度。最高温度的主次影响因素依次为加热温度、电机频率和原料含水率。最后,使用ANSYS进行挤压出模阶段的有限元仿真,分析温度场变化规律以及应力应变的变化趋势。根据实验和仿真结果分析了秸秆粉料压缩成型过程中存在三个阶段:流体塑性阶段、粘弹性阶段以及粘塑性阶段,建立了对应三个阶段的三种力学数学模型和整个过程的温度场模型,并根据这三个力学模型和一个温度场模型,以时间作为中间变量,从而构建出三组热力耦合模型,通过残差分析,确定仿真模型的准确度,同时可以预测不同加热温度下的应力应变关系和变化趋势,具有较好的参考价值。

关键词：秸秆生物质燃料热压致密成型热力耦合过程温度场模型