基于柔性蜂窝结构的林木联合采育机进料辊力学特性研究

发布时间：2021-04-12 13:05

　　针对林木联合采育机头作业过程中,进料辊与伐倒木接触面积较小而造成的钉齿对原木损伤严重的问题,提出一种基于双V附翼型柔性蜂窝结构的进料辊,以改变进料辊的刚度,提升其垂直方向的弹性,增大进料辊与原木的有效接触面积,从而减小对伐倒木的损伤。根据进料辊的结构参数,设计了柔性蜂窝结构胞元以及构成的进料辊的结构形式,通过分析蜂窝结构在采伐作业中的受力工况,分别讨论了胞元长短壁的受力变形,基于位移法建立了评价胞元力学性能的面内弹性常数理论模型。构建不同结构参数的实体模型,制备该结构胞元试验构件,通过有限元仿真和试验研究了胞元厚度t、上夹角θ₂、下夹角θ₁与胞元半宽L四组参数对该结构面内弹性常数的影响,并验证了理论模型的正确性。结果表明,其y方向等效弹性模量E_y随胞元厚度t的增大而增大,随胞元角度θ₁、胞元半宽L的增大而减小,胞元角度θ₂对其影响较小;x方向等效弹性模量E_x随胞元厚度t、胞元角度θ₁和θ₂的增大而增大,随胞元半宽... 

【文章来源】：北京林业大学北京市 211工程院校 教育部直属院校

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

我国森林年采伐限额占比Figure1.1TheproportionofannualforestcuttingquotainChina

归堆等多道采伐工序，并可以安装在轮式或履带式等不同底盘上以适应不同的林区地形，例如美国Beloit公司的BeloitHarvester、瑞典BMVolvo公司的SM-800和美国JohnDeere公司的FelleBunche等多种品牌和型号。到了90年代，美国、德国、芬兰、瑞典等欧美林业发达国家50%以上的平原林区和缓坡林区都利用联合采伐机进行机械化的林区采伐作业，亚洲国家日本也开始投入研制联合采伐机。如日本的Komatsu公司生产了多种型号的联合采伐机，到90年代中期，生产的设备总量已达几万台，联1.旋转马达2.上端抱爪3.进料辊4.下打枝刀5.链锯图1.2林木联合采育机采伐头Figure1.2Thecuttingheadofcombinedforestharvester

绪论3合采伐机在日本得到了大规模的使用和推广。发展至今，世界上比较有名的Waratah公司、LAKO公司、JohnDeere公司、KESLA公司等各大林业作业机械公司均已形成了全面系统的生产体系，并朝着采伐作业信息化、智能化发展（赵文锐，刘晋浩，2008；蒲帅，刘晋浩，2016；王丹，2006）。1.1.3.选题的目的和意义林木联合采育机在林区进行打枝、伐木、造材等工作时，最主要的工作执行部件是悬挂于采伐机机械臂前端的采伐头，通过采伐头完成立木的采伐，伐倒木的打枝、去皮，原条的定长造材和材积测量等工作，其工作流程如图1.3所示。因此，各大公司也相继研制出不同品牌型号的采伐头，方便采伐工人根据实际工况，从采伐头重量、进料辊的最大张开度与进给速度、链锯的最大锯切直径、打枝直径、整机适用采伐直径及工作压力等多个方面选取采伐头进行林区作业。图1.3林木联合采育机作业流程Figure1.3Operationprocessofcombinedforestharvester由图1.3可以看出，采育作业机头中的进料辊，是将采伐机底盘液压能量转换成带动伐倒木在机头内动作的关键部件。目前，传统的采育作业机头使用的进料辊主要有以下3种，如图1.4所示。进料辊均为钢制，外缘带有平均分布的刚齿，在针对伐倒木的打枝和造材作业过程中，进料辊通过钢齿与伐倒木接触咬合，提供伐倒木或原条在机头内的驱动力。图1.4不同齿形的采育机头进料辊Figure1.4Feedingrollersofdifferenttoothshapesoftheharvester但是，伴随着现代化的林木联合采育作业装备在我国境内人工林生产作业中的使用，一些“水土不服”的问题也随之而来。例如，在作业过程中，进料辊表面的钢齿会使伐倒木本身的表皮和表层木质纤维受到的一些损伤，如图1.5所示。


本文编号：3133348