软包装废塑料复合分选技术和设备研究

论文摘要

塑料软包装工业强有力地推动了食品、日化及医药行业的进步,给人类带来了巨大的物质文明。同时,大量塑料废弃物的出现向人们提出严峻的挑战,但也给予了我们新的机遇,对软包装废塑料混合物进行分选和资源再生有着迫切的需求。首先分析了当前单一风选及振动分选存在的优缺点,针对软包装塑料混合物的特性,提出了风力振动复合分选新技术,确定了复合分选的工艺流程,对风选系统和振动系统进行了机构选型,并最终确定以倾斜气流风选结合偏心形式的曲柄摇杆振动分选作为软包装塑料复合分选的技术方案。利用风力分选原理及流体力学知识,对以轻质物料为主的软包装塑料混合物在气流场中运动规律以及影响轻质物料运动的主要因素进行了分析研究。建立了仿真模型并进行模拟优化,最终确定了达到最佳风选效果的风速、风力倾斜角等多个参数。对轻质物料在振动床面上的运动模型进行分析研究,确定了物料在床面上的运动理论,得出了物料相关的加速度、速度和位移方程,根据不同的运动条件对物料的运动形态进行了分类。建立了多种物料在振动床面上有效分离的运动优化设计数学模型,确立了目标函数,选择了合适的设计变量和约束条件,建立了目标优化函数。利用MATLAB优化工具箱对优化模型进行求解,得出了振动方向角、床面倾角等参数的最优值。对软包装塑料复合分选设备的结构特性进行了研究,结合机构选型及关键参数优化,对机器中的其他关键部件进行了选型和设计计算。对风向调节装置、床面角度调节装置、床面形状进行了合理的结构设计,完成了整体样机的设计开发。运用虚拟样机技术结合ADMAS仿真软件建立了振动系统分选机构的物理模型,对其进行了运动仿真,得到了床面上单体塑料的位移、速度、加速度变化曲线,验证了物料在床面上的多种不同运动形态,在此基础上,进一步对振动床面上多种物料的运动进行了仿真分析,得到了位移差变化的相关曲线,通过对数据曲线的分析得出影响多物料产生位移差的关键因素,验证了理论推导的正确性。本研究内容是山东省自然科学基金项目(Y2008F02)的一部分。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 本课题研究意义
• 1.3 国内外研究现状
• 1.4 研究内容与方法
• 第二章 软包装塑料复合分选技术研究
• 2.1 概述
• 2.2 软包装塑料复合分选技术
• 2.3 风力吹浮装置
• 2.4 动力传动装置与分选装置
• 2.5 本章小结
• 第三章 风力分选装置的仿真分析与参数优化
• 3.1 概述
• 3.2 风力分选原理及分析
• 3.3 风选模型内气流分析
• 3.4 气流场内多物料位移分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 振动分选运动分析和参数优化
• 4.1 概述
• 4.2 物料在振动床面上的模型
• 4.3 物料在振动床面上运动分析
• 4.4 振动分选装置的参数优化
• 4.5 本章小结
• 第五章 软包装塑料复合分选设备研究
• 5.1 概述
• 5.2 电机与风机的选择
• 5.3 带传动设计
• 5.4 轴的设计与计算
• 5.5 偏振机构与振动床
• 5.6 整体方案设计
• 5.7 本章小结
• 第六章 软包装塑料复合分选设备的运动仿真
• 6.1 虚拟样机技术简介
• 6.2 振动分选机构虚拟样机的建立
• 6.3 振动分选机构虚拟样机的仿真分析
• 6.4 本章小结
• 第七章 总结与展望
• 7.1 总结
• 7.2 展望
• 攻读硕士学位期间发表论文及参加科研工作情况
• 发表的论文
• 参加的科研工作
• 致谢
• 参考文献