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2600141052
甘肃
TQ320.52
应用技术
化工、木材、非金属加工专用设备制造
1.课题来源与背景:课题来源:酒泉市旺长塑料制品有限公司。课题背景:农用地膜生产中,往往需要对地膜卷进行包装再出厂销售,所用到的包装膜一般为整卷式大包装,塑料尺寸较大,重量较重,无法直接用于包装地膜卷,且为满足不用的种植需求,所生产出来的地膜宽度也不一致,因此需要将包装膜分割成不同的长度以满足包装需求,现有的包装膜分割机一般结构复杂,使用成本较高,对于一般小企业来说采购价格较高的自动化分割设备明显不太符合实际情况。因此,需要一种简单实用的包装膜分割装置,可缠绕、分割出所需长度,减少工人的劳动强度,降低成本,环保的同时提高工作效率。
2.技术原理及性能指标:该技术方案一种包装膜分割装置,包括机架,机架一端转动且可拆卸连接有辊轴、另一端连接有绕辊,绕辊包括横轴,横轴两侧均固定连接有十字支架,十字支架上连接有横杆,横杆与横轴平行,十字支架上贯穿开设有若干调节孔,横杆与调节孔插接。机架上固定连接有连接杆,连接杆顶部连接有轴套,横轴贯穿轴套与其转动连接,横轴一端固定连接有摇柄。机架上固定连接有U形支架,辊轴两端放置于U形支架上,机架上固定连接有加强筋。
3.技术创造性与先进性:
(1)该技术方案,结构简单实用,降低了人工劳动强度,无需任何机械驱动,保证了包装膜生产效率的同时,降低了企业成本,更加环保。
(2)该技术方案,通过设置调节孔,可调节横杆的位置,来控制缠绕在绕辊上的包装膜周长,可根据包装需求产出不同长度的包装膜,更加灵活。
4.技术成熟程度,适用范围和安全性:该技术方案可广泛应用于包装膜生产领域,结构简单,能够实现包装可缠绕、可分割不出不同长度的包装膜,适用范围广,技术成熟度高。
5.应用情况及存在的问题:该技术涉及包装膜生产领域,解决了现有的包装膜分割装置,结构复杂、使用成本高,且不能分割出不同长度包装膜的技术问题,实用性强,适用性广,适宜在包装膜生产领域大范围推广。
残膜捡拾机没有秸秆分离装置,在捡拾残膜的时候容易将秸秆与残膜缠绕在一起,导致残膜处理困难的技术问题,实用性强,适用性广,适宜在农业作业机械领域大范围推广。
6.历年获奖情况:无。
包装膜分割装置农业作业机械塑料制品
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2600142107
甘肃
TQ320.52
应用技术
化工、木材、非金属加工专用设备制造
1.课题来源与背景:在钢丝网聚乙烯复合管的生产中,管材切割以后,需要对钢丝网聚乙烯复合管两端进行人工封口,封口时,需人工将钢丝网聚乙烯复合管横向和纵向牵引至封口机夹具位置,然后进行打磨封口,人工纵向牵引钢丝网聚乙烯复合管进给长度标准不一,夹紧后易撞到磨口砂轮,或进给长度不足导致二次操作,封口焊接之后的修口工作,需将钢丝网聚乙烯复合管限制在一定的位置,不能横向滚动,人工牵引劳动强度大,生产效率低下,且操作失误现象较多。
2.技术原理及性能指标:一种钢丝网聚乙烯复合管封口托辊装置,包括升降操作台和两个升降支撑架,两个所述升降支撑架相互靠近的一侧面分别与升降操作台的两侧面固定连接,每个升降支撑架的上表面均固定安装有打磨封口装置,升降操作台的上表面分别开设有三组托辊口和两组横向口,每组托辊口的内壁均固定安装有电动托辊,升降操作台的内底壁开设有两组导轨;该实用新型通过设置有连接板、支撑板、下夹持环、伸缩柱、稳固板、液压杆和上夹持环,起到在液压杆的作用下,能够带动上夹持环进行升降,使其能够实现在下夹持环的配合下,将移动后管材的位置进行夹持的目的,达到提高管材加工时稳固性的效果。
3.技术的创造性与先进性:通过设置有翻管架,能够实现将管材翻落到挡板处,通过挡板与第一光电开关,起到对管材位置进行阻挡和将信号输送到移动器和电动升降杆处的作用,使其能够实现在移动器和、电动升降杆、横向槽、导轨和位置传感器的相互配合下,将管材移动到电动托辊上的目的,达到在电动托辊提供的功能下,能够将管材一端移动到打磨封口装置内部的效果,然后通过设置连接板、支撑板、下夹持环、伸缩柱、稳固板、液压杆和上夹持环,起到在液压杆的作用下,能够带动上夹持环进行升降的作用,使其能够实现在下夹持环的配合下,将移动后管材的位置进行夹持的目的,达到提高管材加工时稳固性的效果,通过设置第二光电开关和第三光电开关,能够实现当检测到管材进入到打磨封口装置时,能够将信号输送到移动器、电动升降杆和电动托辊处,使得恢复到原来位置上的目的,从而能够达到对另一个管材进行工作的效果,有利于提高工作效率。
4.技术的成熟程度,适用范围和安全性:该技术已正常应用,适用于钢丝网聚乙烯复合管封口工序,提高自动化程度,降低人员劳动强度和人工成本,最终保障管线安全运维。
5.应用情况及存在的问题:新制装置试运行中,通过原有封口工序与改造后的工序对比发现,该装置在封口时方便、快捷,且在封口过程中省力、安全。
钢丝网聚乙烯复合管封口托辊装置封口机夹具
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2600142422
甘肃
TQ051.25
应用技术
化工、木材、非金属加工专用设备制造
1.课题来源与背景:课题来源:甘肃凯盛大明光能科技有限公司。课题背景:纯碱是一种重要的化工基本原料,是玻璃生产中不可缺少的辅料,在玻璃生产过程中通过上料装置进行运料。现有纯碱上料装置存在对纯碱料包进行人工漏料作业时,在同一工作区进行挂料和漏料作业的方式,工作区域重复,不利于工人进行漏料作业,工作效率不足的问题,根据该问题提出该一种新型纯碱上料装置。
2.技术原理及性能指标:该技术涉及上料器械领域,是一种新型纯碱上料装置,包括表面连接有固定板的固定柱,固定柱的顶端安装有输送装置其包括竖置电机、安装架、传动齿轮、传送链和挂料勾,竖置电机的外表面固定安装有安装架,竖置电机的输出端传动连接有传动齿轮,传动齿轮与固定柱之间为转动连接,传动齿轮位于固定柱的顶面中心处。传动齿轮的外沿啮合有传送链,传送链的一侧表面安装有挂料勾,挂料勾的数量为十二组,挂料勾关于传动齿轮的竖直中心线对称分布。输送装置的底面连接有支撑架,支持架顶面设置有滑槽,传送链的底端与支撑架顶面的滑槽滑动连接,工作台的顶面安装有控制器,隔板的另一侧设置有定位标。启动竖置电机带动传动齿轮,从而带动传送链进行移动,将挂料勾上的纯碱料包移动至工作台上方,将上料和下料的工作区分开,流水线工作更加具有效率设置的隔板,增加了上料叉车与下料工人的接触距离,提高下料工人的人身安全,同时通过设置的定位标,能够为上料叉车提供准确的上料位置。
3.技术创造性与先进性:该技术是涉及上料器械领域,是一种新型纯碱上料装置通过设置的输送装置,启动竖置电机带动传动齿轮,从而带动传送链进行移动,将挂料勾上的纯碱料包移动至工作台上方,将上料和下料的工作区分开,流水线工作更加具有效率,同时也优化了在同一工作区上下料时下料工人不能操作的情况;通过设置的隔板,增加了上料叉车与下料工人的接触距离,提高下料工人的人身安全,同时通过设置的定位标,能够为上料叉车提供准确的上料位置,加强挂上纯碱料包的准确性。
4.技术的成熟程度,适用范围和安全性:该技术方案是涉及上料器械领域,具体是纯碱上料装置,该装置将上料和下料的工作区分开,优化了在同一工作区上下料时下料工人不能操作的情况,流水线工作更加有效率,设置隔板,增加了上料叉车与下料工人的接触距离,提高下料工人的人身安全,设置的定位标,能够为上料叉车提供准确的上料位置,加强挂上纯碱料包的准确性。
5.应用情况及存在的问题:该技术涉及上料器械领域适用于玻璃玻璃性能测试领域,该装置将上料和下料的工作区分开,优化了在同一工作区上下料时下料工人不能操作的情况,流水线工作更加有效率,设置隔板,增加了上料叉车与下料工人的接触距离,提高下料工人的人身安全,设置的定位标,能够为上料叉车提供准确的上料位置,加强挂上纯碱料包的准确性。使用过程中不存在其它安全隐患问题。
6.历年获奖情况:无。
纯碱上料装置输送装置传动齿轮
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2500020221
四川
TQ051.93
应用技术
化工、木材、非金属加工专用设备制造
乙烯工业是石油化工产业的核心,被称为石化之母,在国民经济中占有重要的地位,是衡量一个国家石油化工发展水平的重要标志。挤压造粒机是乙烯装置重大关键设备,其轴端机械密封是直接影响挤压造粒机性能和安全的核心部件,一旦出现故障,将引起装置停产、粉末爆炸等严重后果,对装置平稳运行和人民生命财产安全形成威胁。挤压造粒机机械密封在干运转、高径向跳动量、高轴向窜量的固态粉末物料环境中运行,对寿命和可靠性要求高,设计、制造难度极大,长期以来被日、美公司垄断,是事关国民经济的典型“卡脖子”产品。
经过十余年不懈努力,中密控股攻克了以下关键技术难题,研制出性能优异产品,打破了国外垄断,填补了国内空白,实现了中国动密封技术领域的重大突破:
1、新型干式密封高分子摩擦副材料研究及性能优化技术:研制了一种以高分子材料作为基体、添加石墨、铜、钼等支撑改性成分的新型密封动环材料,提高了摩擦副的自润滑性、导热性、耐磨性和使用寿命;与不锈钢表面喷焊硬质合金静环组对,配副摩擦系数低发热少,在干运转下表现出优异性能。基于热力场有限元分析,优化了参数与流道,控制了剖分结构下的变形,保证了密封性能,实现了在运行设备上的成功应用。
2、剖分干式密封可靠、长寿命和便捷拆装的结构设计及优化技术:发明了一种“两动一封”V型动环辅助弹性体、剖分式及压缩力可调节结构,解决了巨大设备运行不平稳状态下,高径向跳动量、高轴向传量的密封自适应与安装问题,实现了密封系统的高可靠性、长寿命和原位便捷拆装。
3、剖分干式密封加工提效、安全提升新技术:开发了一套剖分式金属结构件的铣削加工工艺,保证了加工精度,提高了加工效率;研制了一种大轴径机械密封专用试验装置,解决了大型干式密封系统的模拟试验难题;发明一种气源预处理装置:双联过滤系统,实现了隔离气清洁干净,保障了辅助系统供气稳定;参考喷射装置原理,验算高压气源转化为超低压隔离气的管路配置,实现了对隔离气稳压稳流,从而大幅提高安全性。
项目取得1项发明专利、5项实用新型专利及发表学术论文4篇;研制的挤压造粒机剖分干式密封设计寿命达2年以上,与进口产品相当或更长;物料泄漏量为0;无进口密封缺陷,不磨轴。以四川大学殷国富教授为组长的成果评价委员会认为,研究成果整体性能达到国际先进水平。
自2008年来,项目先后完成了大庆炼化、国能包头煤化工、兰州石化、独山子石化、宁夏石化等乙烯工程大型挤压造粒机剖分干式密封的国产化或改造,至今运行良好。2019年,“45万吨/年聚乙烯装置挤压造粒机密封国产化替代”项目产品在国能神华包头成功开车,是国内在运最大轴径的挤压造粒机组,是该规格国产化密封首台套应用,标志着中国密封领域取得新的突破,掌握了大轴径剖分干式密封在基础材料、结构设计及精密制造、检测等核心关键技术,推动了中国机械密封领域的技术进步,实现了乙烯工程大型挤压造粒机剖分干式密封国产化,大大降低了对进口产品的依赖性,保障了中国乙烯工程装置的安全长周期稳定运行,为节能减排和环境保护做出了贡献。未来可在类似参数的大型橡塑成型设备、固态物料粉末干燥输送设备等领域上运用。
乙烯装置挤压造粒机密封系统
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2600140321
甘肃
TQ320.52
应用技术
化工、木材、非金属加工专用设备制造
1.课题来源与背景:课题来源:酒泉市旺长塑料制品有限公司。课题背景:塑料生产是指将原料通过特定的工艺方法转化为塑料制品的过程。塑料生产原料搅拌是将不同组分的原料进行混合的关键步骤,通过搅拌可以将塑料生产所需添加剂、填料、着色剂等各种原料均匀分布在聚合物基体中,均匀混合可以确保在整个塑料生产过程中得到一致的物理和化学性质,避免因原料分布不均而导致制品质量不稳定的问题。
现有塑料生产原料搅拌中,通常会在搅拌装置外部加设加热装置,虽然加热装置可以促进聚合物基体的混合溶解,但是加热溶解后的聚合物基体通常为粘稠状,在搅拌桶内壁容易出现聚合物基体挂壁的现象,特别是在加热的聚合物基体中添加着色剂时,着色剂容易粘附在搅拌桶内壁上,造成聚合物基体搅拌不均匀的现象,故而提出一种塑料生产搅拌装置来解决上述不足。
2.技术原理及性能指标:该技术方案一种塑料生产搅拌装置,包括搅拌桶,搅拌桶底部外侧设置有电机,电机的转动轴通过转动轴承与搅拌桶底部转动连接,搅拌桶内转动设置有搅拌组件,搅拌组件包括转筒,转筒底部与转动轴固定连接,在转筒上且延转筒径向方向等距设置有若干搅拌桨,搅拌桨与搅拌桶内壁紧贴。
搅拌桨包括连接板,连接板上固定设置有桨叶A、桨叶B、桨叶C,桨叶C底部固定设置有底座,底座内插接有横向刮板,桨叶A、桨叶B、桨叶C端部依次固定设置有插接口A、插接口B、插接口C,插接口A、插接口B、插接口C上插接有垂直刮板。横向刮板与搅拌桶内底面紧贴,垂直刮板与搅拌桶内侧壁紧贴,在转筒侧壁上设置有多个T型滑轨,多个T型滑轨延转筒径向方向等距设置,T型滑轨长度与转筒长度一致,T型滑轨内插接有连接板。底座长度大于桨叶C长度,插接口C固定于底座上表面。搅拌桶底部设置有出料口,出料口上活动插接有橡皮塞,搅拌桶底部固定设置有支撑架,插接口A、插接口B、插接口C均为C型插接口。垂直刮板和横向刮板横截面均为T型截面。
3.技术创造性与先进性:
(1)该技术方案,通过转筒上设有若干搅拌桨并与搅拌桶内壁紧贴,可以使搅拌桨有效地搅拌和混合物料,搅拌桨与搅拌桶内壁的紧密接触使得搅拌更加均匀,避免聚合物基体粘附在搅拌桶内壁上。
(2)该技术方案,通过横向刮板与搅拌桶底面紧贴接触,可以将搅拌桶底部的物料充分刮起搅拌,确保混合物料的彻底均匀搅拌;垂直刮板与搅拌桶内壁的紧密接触可以防止物料沾附在桶壁上,有效地的确保着色剂与物料均匀搅拌,并同时在搅拌桶清洗时,能够完全清洁桶壁并防止物料残留。
4.技术成熟程度,适用范围和安全性:该技术方案可广泛应用于塑料生产加工技术领域,能够有效地的确保着色剂与物料均匀搅拌,并同时在搅拌桶清洗时,能够完全清洁桶壁并防止物料残留,适用范围广,操作简单,易于推广。
5.应用情况及存在的问题:该技术涉及塑料生产加工技术领域,解决了在搅拌桶内壁容易出现聚合物基体挂壁的现象,特别是在加热的聚合物基体中添加着色剂时,着色剂容易粘附在搅拌桶内壁上,造成聚合物基体搅拌不均匀的的问题,应用广泛。
6.历年获奖情况:无。
塑料制品生产搅拌装置聚合物
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2600142188
甘肃
TQ051.25
应用技术
化工、木材、非金属加工专用设备制造
萤石是唯一一种可以提炼大量氟元素矿物,同时其还被用于炼钢中的助溶剂以除去杂质,该矿物在制作生产玻璃和搪瓷时也有应用,氟化氢的生产工艺中,酸粉的配比是反应完全的一个重要环节,而其中的萤石粉计量和均匀输送是酸粉配比稳定的关键,通常为了提高送料效率,一般采用专用送料装置进行输送。专利公布的实用新型专利公开了一种萤石粉矿仓用的自动下料装置,通过输送管对萤石粉进行传输控制,输送管采用绞龙传输方式对萤石粉进行输送,避免萤石粉扬起或冲出传输设备,且通过下料控制机构对萤石粉的落料量进行控制,通过下料控制机构内部的十字转动板对下落的萤石粉进行支撑,且十字转动板另一端通过弹簧锁进行支撑,在萤石粉达到一定重量时弹簧锁打开,使萤石粉下落,达到对萤石粉进行计量落料的效果,且通过控制弹簧锁内部弹簧的挤压,对挤压弹簧所需的力度进行调节,对十字转动板的转动力度进行调节,进而对萤石粉的落料量进行调节控制。但是该结构在实际使用时,虽然能够改变定量对萤石粉进行输送,但是不能够精确计算萤石粉具体量,且通过弹簧对重量进行检测,弹簧在使用长时间后弹性容易发生变化,从而造成重量产生差异,因此,现提出一种萤石料仓用送料装置。
该实用新型技术方案针对于现有技术解决过于单一的技术问题,提供了显著不同于现有技术的解决方案。为了克服现有技术的上述缺陷,该实用新型提供一种萤石料仓用送料装置,以解决上述背景技术中提出的问题。为实现上述目的,该实用新型提供如下技术方案:一种萤石料仓用送料装置,包括料仓和支架,料仓底部支撑有支架,料仓底端连接有输料筒,数艘输料筒内安装有输料机构,输料筒一端底部连接有出料箱,出料箱一侧安装有支板,出料箱上安装有控制板,出料箱内部安装有称量排料机构,第一电机运行,使得第一转杆进行转动,从而使得绞龙将料仓下落的萤石料从输料筒的一端输送到另一端,从出料口进入,然后掉落在支撑板上,称量器对支撑板上的萤石料进行称量,达到设定重量时,第二电机运行,使得第二转杆进行转动,从而使得支撑有萤石料的支撑板下摆,另一个支撑板衔接到出料口底部,继续对萤石料进行接收,而称量后进行下摆的支撑板在下摆的过程中,将称量的萤石料倒出,使得萤石料从送料口进行定量输出。
该实用新型的技术效果和优点:1、通过第二电机、第二转杆、支撑板、称量器以及控制板的的设置,与现有技术相比,能够精确对每次排出的萤石料进行称量,且精确到具体重量进行输送,从而使得输送出的萤石料比重在进行生产中更加精确,从而提高生产出产品的纯净度,且能够对每次输送量进行调整,从而适用不同重量的输送;2、通过第一电机、第二转杆、绞龙的设置,与现有技术相比,能够对料仓中的物料进行持续输送,且输送效率高,并且能够避免输送的萤石料对料仓造成堵塞。
萤石料仓用送料装置自动下料装置
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2500020691
四川
TG76
应用技术
化工、木材、非金属加工专用设备制造
该项目涉及的技术发明主要应用于核电压力容器、蒸汽发生器、稳压器封头锻件的制造。封头是核电主设备中一体化程度较高、异形复杂度较突出、制造难度较大的零部件之一。水室封头在大厚壁球形封头基体上集成有偏心直接管、水平管两个分部且水平管嘴的长度超出球形封头外径,要求一体化整锻成形。该项目所用的技术发明根据产品的结构特点,可采用自由锻与模锻相结合、自由锻与冲压相结合的锻造工艺,通过设计特殊的中间坯结构、设计合理的专用模具和制定合理的工艺参数,在现有的万吨载荷的压力机设备上,利用多火次锻造来实现带长直段封头、带向心与非向心混合接管的异形封头的全仿形锻造,有效提高封头材料利用率、缩短制造周期、降低制造成本和质量风险,提高工艺先进性,达到国际先进水平。
通过持续的工艺创新,实现3项发明专利的授权,发表3篇论文。通过核心制造技术的突破,应用该技术发明成功制造了近百件的封头锻件,产值2亿元以上。制造技术可覆盖AP1000、华龙一号、CAP1400等机型的压力容器、蒸汽发生器、稳压器封头制造,实现了封头的稳定化批量制造,保障了中国核电高质量批量建设的需求。
核电站封头近净成形工艺模具锻造工艺
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2500110124
福建
X799.1
应用技术
环境治理
项目属于土木建筑科学技术领域。传统建筑建造活动对木材、水泥等材料的粗放式利用,造成资源浪费。例如,大量的建筑垃圾被随意丢弃,未得到有效回收利用,据统计,中国建筑垃圾产量已占城市垃圾总量的30%以上。建筑行业在绿色低碳发展方面面临着一些技术瓶颈,如施工能效与资源利用率低、建筑垃圾资源化利用程度不高、生态友好型建筑结构体系不完善等。要解决这些问题,需要通过技术创新来开发更加高效、节能、环保的建筑材料和施工设备。项目聚焦建筑行业资源浪费、能耗高及环境污染等关键问题,开发了一系列绿色节能建筑材料与施工设备,解决了行业内的“卡脖子”问题,推动了建筑行业的绿色低碳发展。项目取得以下创新成果:
(1)创新了智能绿色施工装备与低碳建造工艺。针对建筑施工能效与资源利用率低的问题,开发了基于三轴联动搅拌技术的混凝土生产装置、建筑专用3D打印机及管道高效加工与资源保护工艺。通过三维动态搅拌、智能震动辅助系统及自动化集成创新,实现能效提升30%以上,单次搅拌时间缩短28%,单位产能能耗降低30%以上;通过料管套接与滑槽设计,解决传统3D打印的料管磨损和精度不足问题,减少模板损耗并提高异形结构成型精度;通过坡口一体化设备,降低施工损耗15%以上,显著提高管道加工效率。
(2)创新了建筑固废资源化与低碳处理技术。为实现建筑垃圾的高效资源化利用与低碳处理,开发了固废智能分选系统、固废高效粉碎再生技术和再生材料成型工艺。固废智能分选系统通过转动筒与风选孔的协同设计,实现建筑垃圾的精准分类与高效回收,回收率高达90%;固废高效粉碎再生技术通过多级破碎装置,产出符合GB/T 25177标准的再生骨料;再生材料成型工艺通过挤压成型技术,显著提升了再生混凝土的密实度和成型质量。
(3)开发了生态友好型建筑结构体系。为提升建筑施工效率与工程质量,开发了软土地基立体加筋技术、全预制透水道路系统和工业化薄板结构技术。软土地基立体加筋技术通过桩-织结合式结构,显著提高了地基承载力,降低了填料用量20%,减少了沉降和不均匀变形;全预制透水道路系统采用模块化拼装技术,实现了透水率≥1.5mm/s,施工周期缩短50%,同时保证了道路的透水性和承载能力;工业化薄板结构技术通过创新的固定装置和连接方式,实现了混凝土薄板的快速安装和拆卸,减少了现场湿作业,提高了施工效率和安全性。这些技术有效提高了施工效率和工程质量,降低了资源消耗和环境影响。
项目获授权国家专利9件,其中发明专利5件,实用新型专利4件。开发的绿色节能建筑材料与施工设备已在多个建筑和市政项目中实现产业化应用,近三年累计新增产值超过12.82亿元。特别是在建筑固废资源化利用和生态友好型建筑结构体系的应用中,项目研发的技术显著提高了资源回收利用率,减少了环境污染,促进了建筑行业的可持续发展,真正实现了“绿色节能驱动建筑行业升级”的目标。
节能建筑材料建筑垃圾资源利用施工设备
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2500100102
北京
TM35
应用技术
电机制造
在万物互联的时代背景下,体育运动正经历着一场深刻的数字化变革。从奥运赛场到全民健身,从专业训练到康复医疗,数据驱动的精准化管理已成为现代体育发展的必然趋势。然而,传统的运动监测设备普遍面临着电池续航短、维护成本高、佩戴不适等瓶颈问题,严重制约了智能体育的进一步发展。在这一背景下,一项革命性的技术-摩擦纳米发电机(Triboelectric Nanogenerator,TENG)应运而生。这项由王中林院士团队于2012年首次提出的创新技术巧妙地将人体运动产生的机械能转化为电能,不仅解决了传统设备的能源供给问题,更开创了自驱动传感的全新模式。经过10余年的持续研发与应用探索,TENG技术已在智能体育领域展现出巨大的应用潜力,为实现无电池、轻量化、高精度的运动监测系统提供了可行方案。
1.主要研究成果:研究团队聚焦摩擦纳米发电机技术在智能体育领域的应用,取得了多项重要突破。TENG技术基于摩擦起电和静电感应的耦合效应,通过将机械刺激直接转化为电信号,既可作为能量收集器为设备供电,又可作为自驱动传感器实现运动数据的实时检测与分析。自2012年提出以来,因其成本低廉、结构简单、能量转换效率高、材料选择多样性等优势,该技术在智能体育领域展现出广阔的应用前景。这一技术的核心创新在于解决了传统传感设备的能源依赖问题,其独特的自供电特性和高灵敏度传感能力使其在运动设施、可穿戴装备和运动健康三大领域发挥着重要作用,不仅提升了体育运动的科学性和智能化水平,也为运动员训练、健康监测和医疗康复带来了革命性的变革。1.1运动设施智能化改造的重大进展.在运动设施智能化方面,研究团队实现了突破性创新。以智能乒乓球台为例,团队开发了基于柔性、耐用木质材料的TENG技术。通过简单有效的木材处理方法,木材的摩擦起电性能和机械性能都得到大幅提升,包括强度、柔韧性、耐磨性和可加工性能等。用改性木材制备的TENG输出性能提升了约70%,同时具有质量轻(0.19g)、结构薄(0.15mm)、价格低等优点。这种技术被成功应用于构建具有多种传感功能的智能乒乓球台,利用乒乓球撞击球台产生的机械能设计了自驱动落点分布统计系统和擦边球判定系统。该系统可同时实现乒乓球的速度传感、路径追踪和落点分布统计,记录的完整数据可用于大数据分析,为运动员训练提供有效的评估和指导。更重要的是,系统还能准确判定两种不同的擦边球类型,可以辅助裁判员在比赛中做出准确的判罚,这一功能具有重要的实用价值。该技术还可延伸到跳远、篮球、羽毛球、网球、排球等多项体育运动的智能分析中,展现出广阔的市场前景。1.2可穿戴设备的革命性突破。在可穿戴设备领域,研究团队设计了多种基于TENG的智能运动装备,实现了自供电的高灵敏度生理信号实时感知。针对击剑训练这一具体应用场景,团队研发了一种高弹性、轻质、高性能的全气凝胶TENG,通过将TENG阵列嵌入击剑服构建了一种自供电无线击剑分析系统。该系统能将击剑动作的力学信号转化为电信号,实现毫秒级响应与准确检测,实时辅助比赛判罚。通过集成卷积神经网络算法,系统对3种击剑技术类型的分类准确率达到100%,验证损失仅为0.0673,为训练分析和弱点识别提供重要参考。这项创新展示了自供电系统与深度学习结合在智能体育领域的巨大潜力,其贴合皮肤的设计兼顾了穿戴舒适性与环境适应性,完美契合可穿戴技术对轻量化、低功耗和功能集成的核心需求。1.3运动健康器件的医疗级突破。在运动健康器件领域,研究团队取得了医疗级技术突破。团队开发了基于摩擦起电和静电感应耦合效应的无电池、经导管、自供电心内起搏器,将人体微弱生命活动转化为驱动医疗设备的“生物电池”,代表着康复监测与治疗的范式革命。该胶囊状起搏器可通过静脉途径植入,有效将心脏运动能量转换为电能,并在3周随访期内维持心内膜起搏功能,克服了传统植入式设备的能源缺陷。此外,团队还研发了一种基于3D打印技术的自供电膝关节运动监测系统,通过卷积神经网络和贝叶斯优化技术,能够以97%的准确率识别膝关节运动模式,为步态分析和智能康复医学提供了创新解决方案。
2.项目前景:在体育与科技日益融合的当下,TENG技术的飞速发展为智能体育领域开辟了崭新的路径,一场运动健康新革命正悄然兴起。TENG技术展现出柔性、轻便、自供电和对机械刺激高灵敏等卓越特性,使得基于TENG的传感设备能够高效收集运动大数据,为运动员表现和健康提供精确见解。人工智能技术与TENG的深度融合将是未来发展趋势,通过机器学习算法实时分析运动数据,实现动作精准识别、个性化训练建议和伤病风险预测。结合边缘计算和自适应系统,TENG驱动的智能装备可提供低延迟反馈,动态优化训练方案。多模态数据融合与人工智能模型泛化能力的提升,将进一步推动体育科学向数字化、智能化迈进。TENG技术在智能体育领域产生了显著效益。经济效益方面,自供电特性可大幅降低设备运营成本,实现“即装即用”,高精度和实时性特点可提高运动员训练效率。在医疗康复领域,精准数据分析可避免过度治疗,提高治疗效果并降低医疗费用,为企业带来新的市场增长点。社会效益方面,该技术为竞技体育科学化训练提供有力支撑,降低智能健身设备成本,为普及全民健身创造条件。在医疗健康领域,长期康复监测成为可能,可缓解医疗资源紧张问题,促进材料科学、电子工程、体育科学、医学工程等多学科交叉融合发展。
3.未来展望:TENG技术在高精度运动传感、医疗健康和运动康复等领域不断取得显著进展。展望未来,运动训练和比赛将更加智能化、个性化,运动员将享受更科学、高效的个性化服务。随着技术瓶颈的逐步突破,研究团队的创新成果将成为智能体育发展的强大引擎,推动运动健康产业迈向新高度,为竞技体育、全民健身、康复医疗等领域注入创新动力,为人类健康生活和体育事业发展开辟广阔前景。
摩擦纳米发电机木材处理方法运动监测设备
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2500110023
福建
TS653
应用技术
人造板制造
项目属于林业科学技术-林业工程-木材加工与人造板工艺技术领域。
传统竹基复合材料存在竹材利用率低、产品强度不均、工程应用场景受限三大瓶颈。突破竹材高效利用、低碳制造与工程化应用技术,对推动竹产业升级至关重要。该项目通过“原料再生-装备升级-产品创制”三链融合创新,构建竹类生产废弃物高值化利用技术体系,开发环保耐用、高性能、低成本的竹木复合建筑材料,实现竹材利用率提升与环境污染降低协同增效。取得以下主要创新点:
(1)通过“多层级复合结构-低碳胶合工艺-智能成型系统”三位一体创新,构建竹基复合板材结构设计体系,实现材料力学性能、环保性及制造精度的协同提升。创新采用竹龄定向匹配技术构建多层级复合结构,结合竹青条刺入增强机制与多木材叠层热压工艺,使集装箱底板抗压强度提升30%以上;研发双树脂梯度渗透技术实现竹质胶合板耐磨性倍增;首创无胶自紧实木芯板技术+真空动态压型协同工艺,突破性减少70%胶黏剂使用;开发集成多电机协同清屑热压模块+电阻反馈式双腔涂布装置+竹木复合结构增强工艺的智能异形制造系统,使异形构件胶层均匀度突破97.2%。
(2)通过“核心装备创新-竹木板全流程产线-数字智能管控平台”三元协同创新,构建竹基复合板材全链条智能制造体系与工艺革新,达成竹材纤维力学性能最大化利用与绿色制造工艺的有机统一。自主研发模块化智能热压装备集群,集成蒸汽-棘轮滑轨协同控压、液压裁切打磨一体及防位移高精冲孔技术,实现关键工序自动化率85%以上;首创竹木复合板全流程智造产线,基于双向螺纹杆动态定位与双腔滚胶筒压力自适应涂布技术,打通切割、刨削、涂胶、热压等12道工序协同作业,产品合格率超98.5%;创新开发竹基材料工业互联网双平台(生产数据分析系统+流程管理系统),通过数字孪生技术实现工艺参数实时优化与全流程闭环管控。
(3)通过“模块化结构设计-材料高效利用-装配工艺创新”多维集成创新,构建竹基复合建筑材料工程化应用全链条技术体系,实现低成本、高性能、快装配的工程化应用目标。首创集装箱底板模块化对称拼接可拆装设计,通过镂空优化、内加强格板及楔形铆接技术,实现局部快速更换与高强度重组,减少胶粘剂依赖;突破竹材利用率瓶颈,开发小径毛竹定向排列、竹丝帘尖角增强与梯度热压复合工艺,显著提升力学性能并降低生产成本;创新竹木复合板结构-功能一体化制造与智能装配协同技术,利用建筑外墙悬挂注浆固结与厂房插销联动装配技术,使集装箱底板兼具环保与工业化建造的高效特性。
项目共获得授权专利13件,其中发明专利7件、实用新型专利6件,制定软著2件。培养研究生8名。项目实施期间在福建省民益建设工程有限公司;海曜建工集团有限公司;精易建工集团有限公司等多家单位推广应用,新增产值10.7亿元,利税13712.7万元,促进了竹木的种植和精深加工产业链的发展,产生了显著的经济、社会和生态效益。
人造板工艺复合工程材料废弃物利用