基于仿生的滚筒刮拉式香蕉茎杆纤维提取机优化设计研究

发布时间：2020-06-29 14:31

【摘要】：香蕉茎杆富含优质的天然植物纤维,目前,机械法提取香蕉茎杆纤维存在纤维缠绕、堵塞,杂质、挤出水分的混合物粘附使得装置表面打滑,进而导致样机机械效率和纤维提取率的降低,纤维含杂率和能耗的增加等问题。为解决上述问题,本项目通过研究香蕉茎杆纤维的微观结构和机械物理特性,明确香蕉茎杆纤维的应力应变作用关系,进而分析香蕉茎杆纤维的破裂形式;基于仿生非光滑表面具有良好的脱附减粘性能,以土壤动物蜣螂表面结构为仿生原型,结合模块化设计方法对香蕉茎杆纤维提取机的滚轧装置和纤维整平输出装置进行仿生设计,并通过力学分析得到影响非光滑表面粘附、摩擦性能的影响因素;基于Design-Expert软件,设计正交试验并构建以杂质粘附率为指标的回归方程,分析各影响因素对试验指标的作用关系;通过响应面优化研究,获得各因素的最佳参数组合,并进行试验验证;开展仿生型纤维提取机和非仿生型纤维提取机的对比试验研究,明确仿生型纤维机的主要工作性能。本项目的成功实施,将为高可靠性的香蕉茎杆纤维提取机的设计奠定坚实的理论,对促进我国热带典型农业区的农业可持续发展具有重要意义。
【学位授予单位】：海南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S226.7
【图文】：

一堆弃的香燕茎杆

刮麻机,茎杆,喂入

、生物化学法进行了一定研究（Ａ．Ｎ．邋Ｂｅｎｉ＇ｔｅｚ邋ｅｔａｌ．，２０１３；邋Ｊｏｓｅｐｈ邋Ｓｅｅｎａ邋ｅｔ邋ａｌ．，２００５）。逡逑浸法提取是用水浸泡片状香蕉７？１０邋ｄ，经自然发酵，使纤维周围的茎肉组织被破坏逡逑失去稳定，后经人工刮取、清洗、干燥等获得原纤维的一种方法。但水浸法存在劳逡逑强度高，生产时间长，场地占用大，纤维提取率低，以及浸泡废液污染环境等问题。逡逑物化学法是用生物或化学溶液浸泡茎杆，实现破坏纤维周围的茎肉组织，再经人工逡逑理获取原纤维的方法。熊月林等学者研宄了一种生物酶一化学联合脱胶工艺（熊月逡逑，２００８），该工艺将香蕉茎杆依次进行预酸处理，生物酶处理，碱氧浴处理，以改逡逑纤维的柔软性、分散性、白度，并得到木质素含量为１．５８％的香蕉茎杆纤维；吴雄逡逑等发明了一种将香蕉幵皮经预酸处理、碱煮、焖煮、漂白、酸洗的香蕉纤维提取方逡逑（吴雄英，２００９），该工艺提取的香蕉纤维可纺成１０４０英支的纱。但是，生物逡逑学法存在劳动强度高，生产效率低，浸泡废液污染环境，以及成本高等问题。逡逑机械提取法是利用机械力破坏香蕉茎杆纤维周围的茎肉组织，完成纤维和杂质分逡逑，并经清洗、干燥后获得原纤维的提取方法。与水浸法和生物化学法相比，机械提逡逑法具有提提取效率高、含杂率小、污染低好等优点（邓干然，２００９；邋ＰｏｏｎａｍＢｈａｔｉａ逡逑ａｌ．，１９９１），如图１－３和图１－４所示为我国研发的手动喂入式和自动喂入式香蕉茎逡逑纤维提取机，是一项很有发展前景的香蕉茎杆纤维提取技术。逡逑

【参考文献】