林木枝丫壓縮特性及其車載式壓縮打捆裝置研究.pdf

1、大力發(fā)展可再生能源是我國能源戰(zhàn)略的重要內容，是實現(xiàn)我國能源可持續(xù)發(fā)展的必由之路。林業(yè)生物質資源是重要的可再生資源，我國開發(fā)和利用林業(yè)生物質資源具有巨大優(yōu)勢。本論文基于《全國林業(yè)生物質能發(fā)展規(guī)劃2011～2020年》和《全國林業(yè)機械發(fā)展規(guī)劃（2011～2020年）》中的重點研發(fā)山場移動式枝丫收集、打捆、壓縮運輸裝備的方向，依托中央高校博士研究生自主創(chuàng)新基金項目和國家林業(yè)局“948”項目，提出林木枝丫壓縮特性試驗及研究分析方法，在林木枝丫打

2、捆機關鍵裝置壓縮倉的數字化設計及分析、打捆機樣機設計及制造、林間試驗檢測等幾個方面開展研究。
　　本文選取樟子松、丁香及桉樹三種南北方常見的林木枝丫作為試驗材料，利用電子萬能試驗機進行林木枝丫壓縮特性的試驗與研究，并提出其壓縮特性的理論分析方法;應用SPSS數理統(tǒng)計分析軟件構建林木枝丫材在壓縮過程中所受的壓強與壓縮位移、壓強與壓縮密度、壓縮密度與體積模量的數學模型;通過優(yōu)化分析分別確定林木枝丫試材的最佳壓縮密度值及相應最佳壓強值，

3、并確定作用于壓縮倉關鍵部件的最大壓強值0.24MPa作為設計參數。
　　結合國內外森林工業(yè)裝備現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，根據森林采伐運輸作業(yè)系統(tǒng)的實際環(huán)境和條件，提出車載式林木枝丫打捆機壓縮倉的主要技術要求和設計參數;確定壓縮倉的結構組成及工作原理，并應用Pro/E軟件構建壓縮倉三維模型及整機裝配模型，完成壓縮機構的運動學分析和干涉檢查。
　　應用ADAMS動力學分析軟件對壓縮倉的關鍵部件和驅動液壓油缸進行運動學和動力學特性研究分析;

4、應用最大壓強值及壓縮部件的面積確定所施加的最大壓力為900kN，建立了壓縮倉ADAMS動力學特性分析邊界條件;獲得不同壓縮部件的液壓油缸的最大載荷分別為490kN，180kN和230kN;對壓縮倉側推板的角位移、角速度和角加速度的動力學特性進行分析，研究結果表明，壓縮部件在整個擺動運動過程中加速度運動變化較小，但在擺動運動的啟停瞬間，加速度會發(fā)生突變，存在驟然啟停特性。研究結果為壓縮倉的設計及輔助的液壓系統(tǒng)設計提供了數據支撐，為后續(xù)的A

5、NSYS有限元分析壓縮倉關鍵部件的強度、剛度、振動模態(tài)提供了邊界條件。
　　應用ANSYS有限元分析軟件對車載式林木枝丫打捆機壓縮倉的關鍵部件進行靜力學和振動模態(tài)分析;分析變形、正應力、剪切應力、彈性應變、應變能密度等狀況，探索了壓縮倉關鍵部件的固有頻率及振型的相應變化規(guī)律。研究結果表明，在壓縮部件所受最大載荷工況下，壓縮倉的結構強度、剛度均滿足設計要求;獲得壓縮部件的前20階固有頻率及振型的相應變化規(guī)律，揭示了其工作系統(tǒng)的動力學

6、特性，驗證了車載式林木枝丫打捆機的壓縮倉不會發(fā)生共振現(xiàn)象。
　　以壓縮倉的設計研究結果為主體，應用現(xiàn)代設計方法制定車載式林木枝丫打捆機樣機的工作原理并進行系統(tǒng)配置和選型設計，完成了樣機制造;在林業(yè)生產基地進行車載式林木枝丫打捆機作業(yè)性能試驗和主要技術參數檢測;樣機運轉平穩(wěn)，各項工序流程通暢;含水率36％的松樹枝丫材壓縮打捆作業(yè)生產率為12.8t/h，林木枝丫捆的長度和直徑分別在3000～4400mm和600～800mm，枝丫捆重量

7、540～850kg。壓縮后的單位體積重量及圓柱外形與采伐作業(yè)系統(tǒng)中的原條木材相應參數值接近。檢測結果表明，基于林木枝丫壓縮特性試驗中最佳壓強值為主要設計參數的車載式林木枝丫打捆樣機符合技術要求，其關鍵技術指標達到了預期研究目標，驗證了林木枝丫壓縮特性的數學模型及研究方法在實際工程設計上應用的正確性、實用性和可靠性。
　　本文應用林木枝丫壓縮特性試驗的優(yōu)化分析結果，探索了林木枝丫壓縮裝置及車載式林木枝丫打捆樣機的設計方法;通過自主創(chuàng)