【文章內(nèi)容簡介】 的研究”攻關(guān)課題，進行了系統(tǒng)研究，取得了可喜的成果。自 90 年代木片生產(chǎn)得到了較大的發(fā)展。目前，國內(nèi)已有 30 多家生產(chǎn)削片機的廠 家，其中鎮(zhèn)江林機廠生產(chǎn)的削片機質(zhì)量較好。目前已有 9 種型號的盤式削片機，主要用于制漿 ﹑ 造紙林片加工。 盤式削片機 由刀盤、切削刀、底刀、刀盤葉片等組成。刀盤正面有安裝切削刀片的溝槽，沿徑向偏 10176。 ～ 15176。 布置。刀片底部墊有楔形調(diào)整塊，用以調(diào)整刀片的伸出量；后部裝有調(diào)距墊塊，用以調(diào)整刃磨 后刀片的補償長度。在刀盤上順著刀刃方向有貫通的縫隙，削好的木片可轉(zhuǎn)到刀盤的另一面。刀盤外緣均勻配置葉片，葉片產(chǎn)生的氣流將木片由出料口吹出，經(jīng)過篩選，過大的進入再碎機粉碎。該機有少刀、多刀和螺旋面刀 3 種類型，前兩種切削的木片均勻度都較差，螺旋面刀盤式削片機由于在切削過程中切削表面全部同刀盤接觸，單位壓力較小，木片切口整齊，碎木片少，刀盤磨損小，切削成的木片長度一致，切削木片合格率可達 97%左右。 發(fā)展趨勢 世界各國木材削片機的制造現(xiàn)都注意于改進切削機構(gòu)、黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 3 刀片的質(zhì)量和裝卡方法，以減少刃磨和換卡時間。世界性森林資 源的減少促進了伐區(qū)移動式削片機的發(fā)展；而伐區(qū)聯(lián)合削片機和全樹削片聯(lián)合機的采用，將使經(jīng)濟效果進一步提高。 以下例舉一些國內(nèi)現(xiàn)有的設(shè)備或資料： 1) BX1174 ,福建林機廠生產(chǎn)，主要技術(shù)性能如下： 刀盤直徑 700 mm 轉(zhuǎn)速 800 r/min 飛刀數(shù)量 4 把 最大切削原料直徑 130 mm 木片長度 1525 mm 生產(chǎn)能力 10 km179。/h 電機 30 kw 單位動力匹配 9 kwh/m179。 2) BX1184,8451 機械廠生產(chǎn) ,主要技術(shù)性能如下： 刀盤直徑 750 mm 進料口尺寸 160 mm 170 mm 飛刀數(shù)量 4 把 木片長度 1525 mm 生產(chǎn)能力 46 km179。/h 電機 37 kw 單位動力匹配 kwh/m179。 3) BX116A,蘇福馬生產(chǎn)，主要技術(shù)性能如下： 刀盤直徑 630 mm 轉(zhuǎn)速 800 r/min 飛刀數(shù)量 3 把 最大切削原料直徑 100 mm 木片長度 1525 mm 生產(chǎn)能力 23 km179。/h 電機 22 kw 此外還 有以下幾種型號：（ 1） BX117C 盤式削片機 。(2) BX1107/4 盤式削片機 。(3) BX116 盤式削片機 。(4) BX1108/3 盤式削片機 等以及 極少量的 BX1710B 盤式削片機和BX1112 盤式削片機等。 目前， 盤式切片機在我國造紙行業(yè)中占有著非常重要的地位，黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 4 然而我國 對現(xiàn)在多數(shù)的 盤式削片機 都存在效率低和木片合格率差等缺點 。 由于 我國是一個缺少木材的國家， 所以 每年都要從外國進口許多木材，尤其是近幾年，隨著木材工業(yè)和家具業(yè)在我國的迅猛發(fā)展，木材資源的缺乏日益嚴(yán)重，滿足不了木材需求量。木片是造紙、生產(chǎn)人造板的原材料，在國際市場上需求量很大，每年日本和南韓要從國外買進大量的木片，木片的制備顯得尤為重 要。 選題的設(shè)計設(shè)想、設(shè)計方法和改進 削片機是人造板、造紙行業(yè)中最基本的設(shè)備，用以制備工藝木片。自 40 年代以來，隨著森林資源的日益減少和伐區(qū)剩余物利用水平的不斷提高，以及全樹采伐利用新工藝的出現(xiàn)，工藝木片的原料已從利用原木轉(zhuǎn)向更多地利用枝椏材、小徑木、加工剩余物、劣質(zhì)材或進行全樹削片。工藝木片的生產(chǎn)也逐漸從制漿造紙、人造板企業(yè)轉(zhuǎn)向伐區(qū)、森林采運企業(yè)。木片逐漸成為采運企業(yè)的一種重要輸出商品形態(tài)，并形成木片產(chǎn)業(yè)。此次設(shè)計主要是針對國內(nèi)外削片機的性能作出改進，并設(shè)計出一種能適應(yīng)現(xiàn)有的木材加工設(shè)備。 此次設(shè)計的主要目的是 設(shè)計一臺結(jié)構(gòu)合理，功能完整且精度滿足要求的枝椏材用小型切片機。 切削木片的質(zhì)量要符合規(guī)格，木片長度為 1020mm。 根據(jù)設(shè)計要求，進料口和出料口有了改進，刀盤加葉片保證削片的輸送。確定了生產(chǎn)能力后選擇電機，并計算其切削功率 。 對飛刀的伸出量進行了精確的調(diào)整 ，保證削片的質(zhì)量。選用圓錐滾子軸承和主軸配合，利用皮帶傳動進行加工。具體設(shè)計見第 24 章。 進料槽的結(jié)構(gòu)型式有了很大改進，以使其能適應(yīng)各種規(guī)格原料削片，并可提高生產(chǎn)率和木片質(zhì)量。 帶有傾斜進料槽的普通盤式削片機（傾角 45176?！?52176。）是一種國內(nèi)外常用的削片機。加工小徑材、枝椏材以料長在 mm3 mm及剩余物制材時效果最佳。 削片機的工作噪聲高達 110dB 左右。削片機降低噪聲為：加厚機罩（刀罩）體的厚度 ，以提高隔聲效果；縮短主軸二軸承的間距，提高主軸剛度，減小振動。 預(yù)期結(jié)果 為適應(yīng)造紙、纖維板、刨花板行業(yè)對木片長度的不同要求，木片長度可在一定的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。 此 削片機，結(jié)構(gòu)緊湊合理，操作簡便，生產(chǎn)能力大，木片合格率高，單位木片產(chǎn)量能耗低，是國內(nèi)生產(chǎn)出口木片的理想設(shè)備。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 5 第 2 章 盤式削片機的 方案設(shè)計 總體 設(shè)計 盤式 削片機 的方案設(shè)計 根據(jù) 此次木材削片機的技術(shù)要求 ， 應(yīng)用功能設(shè)計法 ,對木材削片機的功能進行分解 ，并建立了木材削片機的形態(tài)學(xué)矩陣 ，以 確定此次削片機的設(shè)計方案 。 一般思路 : “問題抽象 — 建立功能結(jié)構(gòu) (黑箱 )— 功能分析 — 尋找作用原理 ,以實現(xiàn)各分功能 — 進行組合尋求原理方案解 — 評價與決策 ”。 a 建立木材削片機黑箱 木材削片機的設(shè)計技術(shù)要求為 :把伐區(qū)剩余物如枝丫材、小徑材（直徑小于 100mm的木材），保證穴處削出木片的長短，薄厚均勻，木片規(guī)格一般為 :長 10 mm～ 20 mm 厚為 3 mm～ 5 mm，寬度 不需要控制，但是也不應(yīng)該超過 20 mm，木片的合格率在 85%以上。 輸出枝丫小徑能量信號切削木材合格木片 圖 木材削片機黑箱表示 b 木材削片機功能分解 由于一般機器都是由原動機、傳動機構(gòu)、工作機構(gòu)、控制操作系統(tǒng)及制成部件等構(gòu)成 ,其技術(shù)過程通常是： “原動機 → 傳動機構(gòu) → 控制操作 → 執(zhí)行機構(gòu) ”。 并且 以上這些機構(gòu)都裝在支撐件上 ,木材削片機功能的 分解依據(jù)所設(shè)計的技術(shù)系統(tǒng)過程 。 木材削片機的功能是完成伐區(qū)枝丫材削片，其功能可分解為：進料、切削、能量轉(zhuǎn)換、 信號控制以及 傳動方式以及行走方式等幾個子功能，將功能與子功能、功能員之間的關(guān)系亦功能樹來表達有： 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 6 伐區(qū)木材削片進料能量轉(zhuǎn)換傳動方式切削行走方式帶傳動齒輪減速器機械進料人工進料切削元件切削運動變換 圖 木材削片機功能樹 c 功能元求解 經(jīng)查閱文獻及分析已有的技術(shù)系統(tǒng)并利用形態(tài)綜合法建立如下形態(tài)學(xué)矩陣 : 功能元編號 名稱 1能量轉(zhuǎn)換傳動方式人工進料出料方式切削元件切削運動行走方式汽油機帶傳動自重方式上出料固定式刀回轉(zhuǎn)運動自帶動力行走功 能 元 解2其他動力牽引往復(fù)直線運動3柴油機電機直通過聯(lián)軸器直接聯(lián)接人工手持下出料可調(diào)飛刀電動機圓形飛刀4液壓馬達齒輪減速器側(cè)出料 圖 木材削片機的形態(tài)學(xué)矩陣 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 7 上面形態(tài)學(xué)矩陣中可以組合出的整體方案數(shù)從理論上計算如下 : S=4 x 3 x 2 x 3x 3 x 2 x 2=864 可見 組合方案數(shù)目非常大，在這些組合中，存在著不可行的“虛解”和可行的“實解”。在對實解的評價分析中，我通過模糊評價 法 最終確定了下面的設(shè)計方案 : A3 — B2 — C1 — D1— E1 — F1 — G2 電動機 — 帶傳動 — 自重進料 — 上出料 — 固定式刀 — 回轉(zhuǎn)運動 — 其他動力牽引 盤式 削片機 的總體設(shè)計 根據(jù) 以上方案設(shè)計的結(jié)果 ,繪制削片機總體布置草圖如下 : 圖 此 盤式削片機主要由 電機 、 刀盤 、 進料槽、 出料筒 、傳動裝置和機殼等部分組成。 刀盤套裝在主軸上，主軸由兩個裝在軸承座中的軸承支承，由電動機通過 三角 皮帶減速 傳 動 。刀盤除作為切削機構(gòu)切削木料外，還起飛輪作用，使飛刀在 間斷切削時，速度波動不大，因此要求刀盤有較大質(zhì)量。大刀盤的材料一般采用 35 號鑄鋼；當(dāng)切削速度大于 50 m/s 時采用 A A5 鍛鋼。鑄鋼件須退火處理，鍛鋼件須正火處理；粗加工后進行探傷檢查，在開口處不允許有降低使用性能的缺陷。主軸的毛坯應(yīng)為鍛件，黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 8 不應(yīng)有降低使用性能的缺陷。 此 盤式削片機的刀盤上裝有 2 把飛刀，飛刀在刀盤上的安裝一般使其刀刃相對刀盤半徑沿轉(zhuǎn)動方向向前傾斜 8176?！?15176。布置。在安裝每把飛刀下面的刀盤上，沿刃口方向開有一條寬度為 40 mm 左右的長縫。飛刀和楔形墊塊用螺栓固定在刀盤上。墊塊的作用是保 證飛刀有一定的后角，一般為 5176。左右。飛刀材料一般采用鉻鎳合金工具鋼或優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼，熱處理后刃口部分的硬度為 HRC52～ 56。飛刀的刃磨角（楔角）取 30176。～40176。，凍材、硬材取較大值。飛刀刃口突出刀盤平面的高度稱為刀片的伸出量（又稱裝刀高度），其大小影響木片的長度，因此刀盤上所有飛刀刃口的伸出量必須相等。飛刀更換或刃磨后，應(yīng)保持伸出量不變。 圖 盤式削片機是由安裝在刀盤上的飛刀和安 裝在進料槽上的底刀和旁底刀形成剪切機構(gòu)的 (如圖 )底刀和旁底刀的刃口有的是 用硬質(zhì)合金堆焊而成。為防止 有 較大的沖擊力損壞刃口，底刀的刃磨角較大，一般為 85176。～ 90176。，也有的大于 90176。（采用 90176。的底刀，四角可輪換使用）。進料槽側(cè)壁下方裝有旁底刀，旁底刀的刃磨角一般為 60176。～ 65176。，與進料槽的偏角 a2有關(guān)，旁底刀刃磨后硬度要求為 HRC56～ 60。飛刀與底刀和旁底刀的間隙一般為 mm～ mm，這取決于削片機的精度和刀盤直徑的大小等因素。 由于削片時原料尾端在進料槽中抬起，為獲得要求的木片長度，實際裝刀高度 h 應(yīng)比計算值小 2 mm左右 。 削片機的 進料槽 與刀盤成一定的 安裝角度，因為刀盤與 進料槽 之間的相互配置以及黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 9 幾何角度的大小，直接影響到削出木片的幾何形狀，并與削片機的動力消耗有一定關(guān)系。此削片機的喂 料槽 是傾斜安裝的，稱為斜喂料。 考慮到制造方便，此喂料槽的橫截面為方槽形，其截面積的大小及形狀實際上取決于該削片機所切削的原木的最大直徑。 盤式削片機的排料分為上排料和下排料兩種形式。上排料是在刀盤的外緣安裝６個～８個葉片，它在刀盤轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生氣流，把削出的木片沿 機殼 的切口方向 吹送出去 ，落入木片料倉。當(dāng)葉片的速度為 27 m/s～ 28 m/s 時，木片的拋出高度可達 4 m～ 5 m。 削片原理 a 原木被削成木片的過程 原木在削片機中受到飛刀與底刀的剪切作用，在切下一個木餅的同時，由于木餅受到飛刀給予的沿纖維方向的擠壓力，圓餅受剪而被分裂成木塊，進而分裂成木片。如（圖）所示 : 圖 通過觀察和研究證明，盤式削片機在削片過程中，木料的被切削面緊貼在飛刀的后面，并沿著飛刀后面滑動，直到與刀盤平面相遇。當(dāng)木料的上端與刀盤 表面接觸后，被切平面則由斜面變成平行于刀盤表面的直面，最后被切表面形成了一個折面。因此，盤式削片機的削片過程并不是過去 人們認(rèn)為的那樣，原料的被切平面始終平行于刀盤 的平面。 在削片時，木料沿著進料槽的移動，主要是由于飛刀對木料的作用力在進給方向的黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 10 分力（牽引力）的作用而致。理論上可以證明： 若原木靠自重移向刀盤 ， 那么在相鄰兩把飛刀切削原木的時間間隔內(nèi) ， 原木只能移動一段很短的距離 ， 然而實際上原木移動的距離（即木片的長度）要比靠自重移動的距離大得多。很顯然原木在切削過程中除了受重力作用外，還受到飛刀給予原木的 作用力， 飛刀把原木拉向刀盤的作用力稱為 牽引力 。牽引力 的大小雖與木料的樹種、含水率等因素有關(guān)，但其大小足以帶動木料克服摩擦阻力向刀盤方向進給。因此大多數(shù)盤式削片機不采用強制進給機構(gòu)，并且適宜加工厚度和徑級較大的木料。 b 削片機喂料槽與刀盤之間的幾何關(guān)系 (圖 ) 設(shè) XOZ 為 刀盤平面， O 為飛刀刃口上某一點， YOX 為過刀刃上 O 點且垂直 O 點運動方向的平面。那么 : 投入角ε ─ ─ 喂料槽軸線在 YOZ 平面的投影與刀盤的夾角； 投木偏角α 2─ ─喂料槽軸線在 YOZ 平面的夾角； 喂料角ω─ ─喂料槽軸線 與刀盤的夾角。 (如圖 ) 圖 喂料槽與刀盤之間的幾何關(guān)系 圖 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 11 對于斜喂料槽削片機一般只給出投入角 ε和投木偏角α 2來表示 削片機的特征。而實際上原木的被切削 狀態(tài)可以通過喂料角ω完全反映出來。這個三角關(guān)系可以從圖 求得。 根據(jù)每個角度的 定義 從圖 可以得出： OAOCOGABOCCDOAAB????2cossinsin??? 由后二式相乘并代入前式即得： 2cossinsin a?? ? 有時，投入角 ε可以用另一種形式表示，這時引進另一角度 —— 虎口角 α 1 虎口角α 1—— 喂 料槽軸線在 YOZ 平面的投影與 XOY 平面的夾角，它與 投入角 ε互為余角。那么上式也可表示為： 21 co sco ssin aa?? 如 上 圖所示， O B’ B D 為 刀 盤平面， AO 為進料槽的中心線， CD 平行于刀盤軸線，其值等于 飛 刀 伸出量，則木片的長度 l 為 ： 2139。1 c osc osc os aaOCaCOAOl ??? () 即 21 coscos aahl ? () 式中： h——飛刀伸出量； 由于削片時原料尾端在進料槽中抬起，為獲得要求的木片長度，實際裝刀高度 h 應(yīng)比計算值小 2 mm左右。 原木被牽引的距離、牽引速度和切削速度之間的關(guān)系取決于飛刀的后角α和投入角ε .從圖 關(guān)系。刀的后面與刀的運動方向的夾角稱為飛刀的后角 α 。 刀的后面與刀的前面的夾角稱為刀刃角β。設(shè)飛刀的 運動方向為Ⅰ， 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 12 圖 原木的切削方向 圖 切削時原木位移量的計算 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 13 圖 飛刀作用在原木上的力 原木的運動方向為Ⅱ，刀對原木的切削方向為Ⅲ，飛刀的運動方向Ⅰ與刀對原木的切削方向Ⅲ 的夾角稱為牽引角δ。牽引角的大小受到飛刀的后