柔性纸币的平整化技术研究

发布时间：2018-04-30 13:26

本文选题：纸币平整化 + 负压带吸附　；参考：《贵州大学》2016年博士论文

【摘要】：纸币是国民经济活动中重要的流通介质之一,因其具有质量轻、材料薄、易变形的特点,导致柔性纸币流通过程中常处于褶皱和折叠状态。目前对于这类纸币的处理主要依靠手工进行,柔性纸币的平整化就是通过机械方式将随机折叠的纸币展开为平整状态,使其满足现有的自动化金融设备对纸币的接收要求。国内外针对柔性纸币平整化的技术研究和装备设计理论很少,尚未形成系统的理论体系。本文提出了柔性纸币平整化的技术原理和结构设计方案,并对其关键技术进行了理论分析、仿真研究和实验验证。针对纸币随机堆放的特点,提出了变孔型负压带吸附方法,实现了纸币的单张拾取和稳定输送。研究了负压带腔体的压力分布,结合负压带孔型和压力,采用显式动力学方法建立了纸币在负压带吸附作用下承受拉力载荷的数值仿真模型。分析了加载过程中纸面的力学特性,获得了纸币在负压带孔吸附下可承受的临界拉力,研究了负压带的吸孔结构对临界拉力的影响。结果表明,条形侧孔的宽度和侧孔与中心孔的间距对纸币的临界拉力影响显著,增大侧孔宽度和两孔间距可提高纸币的吸附性能。根据纸币平整化的技术原理,提出了吸附区域可控的负压滚筒吸附方法,研究了滚筒腔体的压力分布,建立了纸币在滚筒吸附作用下承受拉力载荷的数值仿真模型。获得了纸币在滚筒吸附作用下可承受的临界拉力,研究了滚筒的吸盘结构对临界拉力的影响。结果表明,吸盘孔径和吸孔在滚筒圆周方向的分布间距对纸币的临界拉力影响显著,增大孔径和周向间距可提高纸币的吸附性能。提出了负压带吸附下基于差速摩擦原理的纸币展开方法。推导了折叠纸币展开过程中形态演变的控制方程,采用修正的库仑摩擦力模型和纸币扭转弹簧模型建立了负压带吸附下纸币展开过程的动力学方程,采用四阶Runge-Kutta方法对动力学方程进行了数值求解。建立了负压带吸附下纸币展开过程的有限元模型,分析了纸币展开过程中的力学特性。定义了折叠纸币展开质量的评价标准,研究了负压带吸附下辊轮参数对纸币展开质量的影响。结果表明,辊轮与负压带的接触间距对纸币展开质量的影响最显著,当接触间距在0.1mm~0.18mm范围内时,随着接触间距的增大,纸币展开质量明显降低;当负压带设计速度为0.5m/s,辊轮直径15mm时,在21r/s~63r/s转速范围内,辊轮转速变化对纸币的展开质量影响不大;辊轮直径对纸币的展开形态影响显著,当直径大于30mm时,纸面出现褶皱和破损,且褶皱程度随着辊轮直径的增大而加剧。对纸币的折叠姿态进行统计分析,将折叠纸币分成四类,针对折叠类别提出了双滚筒换接吸附的纸币展开方法。推导了折叠纸币展开过程中形态演变的控制方程,建立了滚筒吸附下纸币展开过程的动力学方程,并对方程进行了数值求解。建立了滚筒吸附下纸币展开过程的有限元模型,分析了纸币展开过程中的力学特性,研究了辊轮参数对纸币展开质量的影响。结果表明,辊轮和滚筒圆柱面的接触间距在0.07mm~0.19mm范围内时,随着接触间距的增大,纸币展开质量先提高再降低,接触间距为0.1mm时,纸币的展开质量最佳;当滚筒设计直径400mm,滚筒转速1r/s,辊轮直径15mm时,辊轮转速在54r/s~158r/s范围内,纸币的展开质量随着辊轮转速的增大而提高;当辊轮直径在15mm~45mm范围内时,随着辊轮直径的增大,纸币展开质量先提高再降低,辊轮直径为25mm时,纸币的展开质量最佳,辊轮直径大于25mm以后,纸币的展开质量急剧降低。搭建了纸币吸附作用的实验平台,对纸币在负压带和滚筒吸附下可承受的临界拉力进行了实验测试,并与数值仿真结果进行了对比。结果表明,实验获得的纸币临界拉力与仿真结果的差值在合理范围以内,两种方法下纸币的临界拉力随吸孔结构的变化趋势基本一致,建立的数值分析方法可用于指导纸币吸附装置的结构设计。
[Abstract]:The paper presents a numerical simulation model of paper currency under the action of negative pressure belt . The paper puts forward a numerical simulation model of paper currency under the action of negative pressure belt . The paper analyzes the mechanical characteristics of the paper money unwinding , and studies the effect of the roller parameters on the unwinding quality of the paper money . The results show that when the diameter of the roller is in the range of 0.07mm ~ 0.019 mm , the unwinding quality of the paper currency is improved . When the diameter of the roller is in the range of 15 mm ~ 45 mm , the unwinding quality of the paper currency is improved . When the diameter of the roller is 25 mm , the critical tension of the paper currency is in the range of 54r / s ~ 158 r / s . The critical tension of the paper money is consistent with the change trend of the suction hole structure . The numerical analysis method is used to guide the structural design of the paper currency adsorption device .

【学位授予单位】：贵州大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH693

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