柔性紙幣的平整化技術(shù)研究.pdf

1、紙幣是國(guó)民經(jīng)濟(jì)活動(dòng)中重要的流通介質(zhì)之一，因其具有質(zhì)量輕、材料薄、易變形的特點(diǎn)，導(dǎo)致柔性紙幣流通過程中常處于褶皺和折疊狀態(tài)。目前對(duì)于這類紙幣的處理主要依靠手工進(jìn)行，柔性紙幣的平整化就是通過機(jī)械方式將隨機(jī)折疊的紙幣展開為平整狀態(tài)，使其滿足現(xiàn)有的自動(dòng)化金融設(shè)備對(duì)紙幣的接收要求。
　　國(guó)內(nèi)外針對(duì)柔性紙幣平整化的技術(shù)研究和裝備設(shè)計(jì)理論很少，尚未形成系統(tǒng)的理論體系。本文提出了柔性紙幣平整化的技術(shù)原理和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，并對(duì)其關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了理論分析

2、、仿真研究和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
　　針對(duì)紙幣隨機(jī)堆放的特點(diǎn)，提出了變孔型負(fù)壓帶吸附方法，實(shí)現(xiàn)了紙幣的單張拾取和穩(wěn)定輸送。研究了負(fù)壓帶腔體的壓力分布，結(jié)合負(fù)壓帶孔型和壓力，采用顯式動(dòng)力學(xué)方法建立了紙幣在負(fù)壓帶吸附作用下承受拉力載荷的數(shù)值仿真模型。分析了加載過程中紙面的力學(xué)特性，獲得了紙幣在負(fù)壓帶孔吸附下可承受的臨界拉力，研究了負(fù)壓帶的吸孔結(jié)構(gòu)對(duì)臨界拉力的影響。結(jié)果表明，條形側(cè)孔的寬度和側(cè)孔與中心孔的間距對(duì)紙幣的臨界拉力影響顯著，增大側(cè)孔寬度

3、和兩孔間距可提高紙幣的吸附性能。
　　根據(jù)紙幣平整化的技術(shù)原理，提出了吸附區(qū)域可控的負(fù)壓滾筒吸附方法，研究了滾筒腔體的壓力分布，建立了紙幣在滾筒吸附作用下承受拉力載荷的數(shù)值仿真模型。獲得了紙幣在滾筒吸附作用下可承受的臨界拉力，研究了滾筒的吸盤結(jié)構(gòu)對(duì)臨界拉力的影響。結(jié)果表明，吸盤孔徑和吸孔在滾筒圓周方向的分布間距對(duì)紙幣的臨界拉力影響顯著，增大孔徑和周向間距可提高紙幣的吸附性能。
　　提出了負(fù)壓帶吸附下基于差速摩擦原理的紙幣展開

4、方法。推導(dǎo)了折疊紙幣展開過程中形態(tài)演變的控制方程，采用修正的庫(kù)侖摩擦力模型和紙幣扭轉(zhuǎn)彈簧模型建立了負(fù)壓帶吸附下紙幣展開過程的動(dòng)力學(xué)方程，采用四階Runge-Kutta方法對(duì)動(dòng)力學(xué)方程進(jìn)行了數(shù)值求解。建立了負(fù)壓帶吸附下紙幣展開過程的有限元模型，分析了紙幣展開過程中的力學(xué)特性。定義了折疊紙幣展開質(zhì)量的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，研究了負(fù)壓帶吸附下輥輪參數(shù)對(duì)紙幣展開質(zhì)量的影響。結(jié)果表明，輥輪與負(fù)壓帶的接觸間距對(duì)紙幣展開質(zhì)量的影響最顯著，當(dāng)接觸間距在0.1mm~

5、0.18mm范圍內(nèi)時(shí)，隨著接觸間距的增大，紙幣展開質(zhì)量明顯降低；當(dāng)負(fù)壓帶設(shè)計(jì)速度為0.5m/s，輥輪直徑15mm時(shí)，在21r/s~63r/s轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，輥輪轉(zhuǎn)速變化對(duì)紙幣的展開質(zhì)量影響不大；輥輪直徑對(duì)紙幣的展開形態(tài)影響顯著，當(dāng)直徑大于30mm時(shí)，紙面出現(xiàn)褶皺和破損，且褶皺程度隨著輥輪直徑的增大而加劇。
　　對(duì)紙幣的折疊姿態(tài)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，將折疊紙幣分成四類，針對(duì)折疊類別提出了雙滾筒換接吸附的紙幣展開方法。推導(dǎo)了折疊紙幣展開過程中形態(tài)

6、演變的控制方程，建立了滾筒吸附下紙幣展開過程的動(dòng)力學(xué)方程，并對(duì)方程進(jìn)行了數(shù)值求解。建立了滾筒吸附下紙幣展開過程的有限元模型，分析了紙幣展開過程中的力學(xué)特性，研究了輥輪參數(shù)對(duì)紙幣展開質(zhì)量的影響。結(jié)果表明，輥輪和滾筒圓柱面的接觸間距在0.07mm~0.19mm范圍內(nèi)時(shí)，隨著接觸間距的增大，紙幣展開質(zhì)量先提高再降低，接觸間距為0.1mm時(shí)，紙幣的展開質(zhì)量最佳；當(dāng)滾筒設(shè)計(jì)直徑400mm，滾筒轉(zhuǎn)速1r/s，輥輪直徑15mm時(shí)，輥輪轉(zhuǎn)速在54r/s

7、~158r/s范圍內(nèi)，紙幣的展開質(zhì)量隨著輥輪轉(zhuǎn)速的增大而提高；當(dāng)輥輪直徑在15mm~45mm范圍內(nèi)時(shí)，隨著輥輪直徑的增大，紙幣展開質(zhì)量先提高再降低，輥輪直徑為25mm時(shí)，紙幣的展開質(zhì)量最佳，輥輪直徑大于25mm以后，紙幣的展開質(zhì)量急劇降低。
　　搭建了紙幣吸附作用的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，對(duì)紙幣在負(fù)壓帶和滾筒吸附下可承受的臨界拉力進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)試，并與數(shù)值仿真結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比。結(jié)果表明，實(shí)驗(yàn)獲得的紙幣臨界拉力與仿真結(jié)果的差值在合理范圍以內(nèi)，兩種方法