【文章內(nèi)容簡介】 用森 、 林資源 ， 搞好木材綜合利用，提高木材的利用率，最大限度地發(fā)揮可利用木材資源的作用，從而緩解木材供需矛盾。 利用伐區(qū)剩余物的一個主要途徑是將伐區(qū)剩余物中的小徑 枝椏 材進行削片加工，如此不僅可以提高森林資源利用率，還能改善林地衛(wèi)生狀況，防止發(fā)生森林病蟲害等，加工后的削片可用作制漿﹑造紙和生產(chǎn)人造板材料。 木材削片機是生產(chǎn)木片的一種專用設備，木材削片機也叫 木材切片機 ，屬于木材加工系列設備之一。廣泛應用于紡織、造紙、制漿、人造板等行業(yè)生產(chǎn)過程中的備料工段。該機的主要切削原料是剝皮后的小徑木、竹材、板皮材及采伐次薪材余料等。但對于過粗（ 350mm以上）過細（ 30mm以下）過短（ 250mm以下）過薄（ 5mm以下）及不規(guī)則原料（未分解的樹墩、枝杈等）不充分具有均勻切削的功能，或只是將原料在原有基礎上切斷，對壁厚低于 5 mm竹材的切片 不充分具有分層切削的功能將 森林采伐 和 木材加工 中的剩余物切削加工成工藝木片的林業(yè)機械 。 然而目前生產(chǎn)的削片機在發(fā)區(qū)的削片作業(yè)常受到條件和環(huán)境的限制 ， 因此開發(fā)適于伐區(qū)作業(yè)的小型削片機顯得迫切需要。 再有，過去城市樹木修剪所產(chǎn)生的 枝椏 ，基本上都作為廢棄 物處理，并要支出不少運輸費用。隨著城市綠化的迅速發(fā)展， 枝椏 量越來越大 ， 為減少消納 枝椏 廢棄物的費用 ，提高 枝椏 的綜合利用率，變廢為寶，近年來城市對枝丫削片機的需求量在不斷上升；在山區(qū)，隨著林果業(yè)的迅速發(fā)展，撫育量大幅增加，枝椏 削片機的作用更是日益突出。 所以針對我國林材資源嚴重不足且分布不均，為了滿足實際生產(chǎn)的需求，故設計一種體積小﹑重量輕﹑便于運輸?shù)男⌒?枝椏 材用削片 機，以減少木材浪費，實現(xiàn)木材的綜合利用。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 2 國內(nèi)外研究狀況和相關領域中已有的研究成果 幾十年來，隨著木片產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，國內(nèi)外已研制和生產(chǎn)了上 百種型號的固定式和移動式削片機， 固定式多用于工廠；移動式一般用于林區(qū)山場。按工作部件的結構形式分鼓式削片機和盤式削片機兩種，按進料方式分又有斜口進料和平口進料兩種型式。 其結構和性能已日趨完善 ， 在生產(chǎn)中發(fā)揮著重要作用 。 19 世紀 70 年代，北歐、北美的林業(yè)發(fā)達國家首先生產(chǎn)并使用的削片機僅裝有 3～ 4把切刀。 20 世紀 40 年代，出現(xiàn) 6 把以上切刀的多刀削片機。 50 年代又出現(xiàn)新型螺旋面刀盤的多刀削片機，進一步改善了木材削片機的工作性能。 近年來 ， 國外的削片機的研制有了進一步發(fā)展，并研制出多種新型的削片機 ， 主要是改善進出料 機構，改進飛刀﹑ 底刀結構及飛刀的裝夾方式，增設控制木片質(zhì)量的分離裝置， 降低削片機的振動與噪聲 。 增加輔助進料槽；增加進料槽的截面積；鉸接式安裝進料槽；側(cè)面出料（木片）；減少飛刀尺寸和角度，并裝刀多刀化；飛刀夾裝在刀盤上，并呈螺旋線安裝；刀盤懸臂式裝配；降低削片機噪聲；增設第二底刀及其多刃化；可調(diào)節(jié)生產(chǎn)率的削片機；改進切削機構和進給方式以及適應不同原料的削片的專用、通用、以及削片機組和削片生產(chǎn)線。這些新型的削片機起到了提高生產(chǎn)率和木片質(zhì)量 ﹑ 木片合格率以及降低噪聲 ﹑ 振動和減少能耗的作用 ， 獲得了 巨大的經(jīng)濟效益。 國 內(nèi)削片機的研制工作始于 60 年代， 70 年代中期開始研究伐區(qū)木片生產(chǎn) 工藝與 設備 ， 中國林業(yè)部林業(yè)機械研究所于 70 年代研制成移動式聯(lián)合削片機，能同時完成削片、木片篩選和將合格木片風送到裝料倉或運輸車中的作業(yè)，從而大大地提高了木材削片的生產(chǎn)率。 80 年代初，國家設立了“伐區(qū)枝丫木片生產(chǎn)設備及工藝的研究”攻關課題，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、黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 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)有的設備或資料： 1) BX1174 ,福建林機廠生產(chǎn)，主要技術性能如下： 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，黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 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。 選題的設計設想、設計方法和改進 削片機是人造板、造紙行業(yè)中最基本的設備，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)。此次設計主要是針對國內(nèi)外削片機的性能作出改進，并設計出一種能適應現(xiàn)有的木材加工設備。 此次設計的主要目的是 設計一臺結構合理，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。具體設計見第 24 章。 進料槽的結構型式有了很大改進，以使其能適應各種規(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。 預期結果 為適應造紙、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，結構緊湊合理，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)出口木片的理想設備。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 5 第 2 章 盤式削片機的 方案設計 總體設計 盤式 削片機 的方案設計 根據(jù) 此次木材削片機的技術要求 ， 應用功能設計法 ,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)學矩陣 ，以 確定此次削片機的設計方案 。 一般思路 : “問題抽象 — 建立功能結構 (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 的設計技術要求為 :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、工作機構、控制操作系統(tǒng)及制成部件等構成 ,其技術過程通常是： “原動機 → 傳動機構 → 控制操作 → 執(zhí)行機構 ”。 并且 以上這些機構都裝在支撐件上 ,木材削片機功能的分解依據(jù)所設計的技術系統(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、功能員之間的關系亦功能樹來表達有： 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 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系統(tǒng)并利用形態(tài)綜合法建立如下形態(tài)學矩陣 : 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)學矩陣 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 7 上面形態(tài)學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 的總體設計 根據(jù) 以上方案設計的結果 ,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。主軸的毛坯應為鍛件，黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 8 不應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?！?0176。，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，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院本科生畢業(yè)設計 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院本科生畢業(yè)設計 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