3855 枝椏材用小型切片機(jī)設(shè)計(jì)

3855 枝椏材用小型切片機(jī)設(shè)計(jì),枝椏,小型,切片機(jī),設(shè)計(jì) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 開(kāi) 題 報(bào) 告設(shè) 計(jì) 題 目 : 枝椏材小型切片機(jī)設(shè)計(jì) 院 系 名 稱(chēng): 機(jī)電工程學(xué)院 專(zhuān) 業(yè) 班 級(jí): 機(jī)械設(shè)計(jì) 08-13 班 學(xué) 生 姓 名: 宋柄臻 導(dǎo) 師 姓 名: 馬 慧 良 開(kāi) 題 時(shí) 間: 2012 年 3 月 15 日 指導(dǎo)委員會(huì)審查意見(jiàn)：簽字： 年 月 日21 課題研究的目的和意義1.1 課題背景、目的及意義我國(guó)是一個(gè)森林資源缺乏的國(guó)家，由于長(zhǎng)期的過(guò)量采伐,使得原本就有限的可采森林資源急劇減少,尤其現(xiàn)在國(guó)家實(shí)施天然林保護(hù)工程及幾大重點(diǎn)林區(qū)封山育林,禁伐或限制采伐天然林木。但國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)與人民生活仍需大量的木材和木制品，使得木材供需矛盾成為當(dāng)前林業(yè)所面臨的主要問(wèn)題。要解決好這一矛盾，一方面要加強(qiáng)森林資源建設(shè)﹑經(jīng)營(yíng)培育與保護(hù)；另一方面通過(guò)合理有效利用森、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(gè)主要途徑是將伐區(qū)剩余物中的小徑枝丫材進(jìn)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(chóng)害等，加工后的削片可用作制漿﹑造紙和生產(chǎn)人造板材料。然而目前生產(chǎn)的削片機(jī)在伐區(qū)的削片作業(yè)常受到條件和環(huán)境的限制，因此開(kāi)發(fā)適于伐區(qū)作業(yè)的小型削片機(jī)顯得迫切需要。再有，過(guò)去城市樹(shù)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(yùn)輸費(fèi)用。隨著城市綠化的迅速發(fā)展，枝椏量越來(lái)越大，為減少消納枝椏廢棄物的費(fèi)用，提高枝椏的綜合利用率，變廢為寶，近年來(lái)城市對(duì)枝丫削片機(jī)的需求量在不 3 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(jī)的作用更是日益突出。為了適應(yīng)我國(guó)木材資源嚴(yán)重不足且分布不集中的特點(diǎn)，為了滿(mǎn)足實(shí)際生產(chǎn)的需求，設(shè)計(jì)了這種體積小、重量輕﹑便于運(yùn)輸、生產(chǎn)能力大且削片合格率高的枝椏材用小型切片機(jī)，來(lái)滿(mǎn)足林區(qū)小型工廠的生產(chǎn)或木材家具廠的碎料加工，以節(jié)約木材資源，實(shí)現(xiàn)木材的綜合利用。1.2 選題的設(shè)計(jì)設(shè)想、設(shè)計(jì)方法和改進(jìn)削片機(jī)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(lái)，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(shù)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(jìn)行全樹(shù)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(yùn)企業(yè)。木片逐漸成為采運(yùn)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(jì)主要是針對(duì)國(guó)內(nèi)外削片機(jī)的性能作出改進(jìn)，并設(shè)計(jì)出一種能適應(yīng)現(xiàn)有的木材加工設(shè)備。此次設(shè)計(jì)的主要目的是切削木片的質(zhì)量要符合規(guī)格，木片長(zhǎng)度為 10-20mm。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，進(jìn)料口和出料口有了改進(jìn)，刀盤(pán)加葉片保證削片的輸送。確定了生產(chǎn)能力后選擇電機(jī)，并計(jì)算其切削功率。對(duì)飛刀的伸出量進(jìn)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(dòng)進(jìn)行加工。進(jìn)料槽的結(jié)構(gòu)型式有了很大改進(jìn)，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(jìn)料槽的普通盤(pán)式削片機(jī)（傾角 45°～52°）是一種國(guó)內(nèi)外常用的削片機(jī)。加工小徑材、枝椏材以料長(zhǎng)在 2.5 mm-3 mm 及剩余物制材時(shí)效果最佳。削片機(jī)的工作噪聲高達(dá) 110dB 左右。削片機(jī)降低噪聲為：加厚機(jī)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(dòng)。2 文獻(xiàn)綜述2.1 國(guó)內(nèi)外研究狀況和相關(guān)領(lǐng)域中已有的研究成果幾十年來(lái)，隨著木片產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)外已研制和生產(chǎn)了上百種型號(hào)的固定式和移動(dòng)式削片機(jī)，其結(jié)構(gòu)和性能已日趨完善，在生產(chǎn)中發(fā)揮著重要作用。近年來(lái)，國(guó)外的削片機(jī)的研制有了進(jìn)一步發(fā)展，并研制出多種新型的削片機(jī)，主要是改善進(jìn)出料機(jī)構(gòu)，改進(jìn)飛刀﹑底刀結(jié)構(gòu)及飛刀的裝夾方式，增設(shè)控制木片質(zhì)量的分離裝置，降低削片機(jī)的振動(dòng)與噪聲。增加輔助進(jìn)料槽；增加進(jìn)料槽的截面積；鉸接式安裝進(jìn)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(pán)上，并呈螺旋線安裝；刀盤(pán)懸臂式裝配；降低削片機(jī)噪聲；增設(shè)第二底刀及其多刃化；可調(diào)節(jié)生產(chǎn)率的削片機(jī)；改進(jìn)切削機(jī)構(gòu)和進(jìn)給方式以及適應(yīng)不同原料的削片的專(zhuān)用、通用、以及削片機(jī)組和削片生產(chǎn)線。這些新型的削片機(jī)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(dòng)和減少能耗的作用，獲得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。國(guó)內(nèi)削片機(jī)的研制工作始于60 年代，70 年代中期開(kāi)始研究伐區(qū)木片生產(chǎn)工藝與設(shè)備，80 年代初，國(guó)家設(shè)立了“伐區(qū)枝丫木片生產(chǎn)設(shè)備及工藝的研究”攻關(guān)課題，進(jìn)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(guó)內(nèi)已有 30多家生產(chǎn)削片機(jī)的廠家，其中鎮(zhèn)江林機(jī)廠生產(chǎn)的削片機(jī)質(zhì)量較好。目前已有 9種型號(hào)的盤(pán)式削片機(jī)，主要用于制漿﹑造紙林片加工。目前國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的設(shè)備主要有：福建林機(jī)廠生產(chǎn) BX117-4、8451 機(jī)械廠生產(chǎn)的 BX118-4、蘇福馬生產(chǎn)的 BX116A、BX117C 盤(pán)式削片機(jī)、 BX1107/4 盤(pán)式削片機(jī)、BX116 盤(pán)式削片機(jī)、BX1108/3 盤(pán)式削片機(jī)等以及極少量的 BX1710B 盤(pán)式削片機(jī)和 BX1112 盤(pán)式削片機(jī)等。由于我國(guó)是一個(gè)缺少木材的國(guó)家，所以每年都要從外國(guó)進(jìn)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(guó)的迅猛發(fā)展，木材資源的缺乏日益嚴(yán)重，滿(mǎn)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(guó)際市場(chǎng)上需求量很大，每年日本和南韓要從國(guó)外買(mǎi)進(jìn)大量的木片，木片的制備顯得尤為重要。2.2 切片機(jī)原理圖 2.1 木材削片機(jī)總體布置草圖此盤(pán)式削片機(jī)主要由電機(jī)、刀盤(pán)、進(jìn)料槽、出料筒、傳動(dòng)裝置和機(jī)殼等部分組成。刀盤(pán)套裝在主軸上，主軸由兩個(gè)裝在軸承座中的軸承支承，由電動(dòng)機(jī)通過(guò)三角皮帶減 速傳動(dòng)。刀盤(pán)除 作為切削機(jī)構(gòu)切 削木料外，還起飛 輪作用，使飛刀 在間斷切削時(shí)， 速度波動(dòng)不大， 因此要求刀盤(pán)有 較大質(zhì)量。圖 2.2 原木分裂成木片原木在削片機(jī)中受到飛刀與底刀的剪切作用，在切下一個(gè)木餅的同時(shí)，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(jìn)而分裂成木片。如（圖 2.2）所示。通過(guò)觀察和研究證明，盤(pán)式削片機(jī)在削片過(guò)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(dòng)，直到與刀盤(pán)平面相遇。當(dāng)木料的上端與刀盤(pán)表面接觸后，被切平面則由斜面變成平行于刀盤(pán)表面的直面， 圖 2.3 切削機(jī)構(gòu)示意圖最后被切表面形成了一個(gè)折面。因此，盤(pán)式削片機(jī)的削片過(guò)程并不是過(guò)去人們認(rèn)為的那樣，原料的被切平面始終平行于刀盤(pán)平面。在削片時(shí)，木料沿著進(jìn)料槽的移動(dòng)，主要是由于飛刀對(duì)木料的作用力在進(jìn)給方向的分力（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(pán)，那么在相鄰兩把飛刀切削原木的時(shí)間間隔內(nèi)，原木只能移動(dòng)一段很短的距離，然而實(shí)際上原木移動(dòng)的距離（即木片的長(zhǎng)度）要比靠自重移動(dòng)的距離大得多。很顯然原木在切削過(guò)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(pán) 的作用力 稱(chēng)為牽引 力。牽引力 的大小雖 與木料的 樹(shù)種、含 水率等因 素有關(guān)， 但其大小足以帶動(dòng)木料克服摩擦阻力向刀盤(pán)方向進(jìn)給。因此大多數(shù)盤(pán)式削片機(jī)不采用強(qiáng)制進(jìn)給機(jī)構(gòu)，并且適宜加工厚度和徑級(jí)較大的木料。3 基本內(nèi)容、擬解決的主要問(wèn)題3.1 基本內(nèi)容： (1) 根據(jù)削片機(jī)基本技術(shù)參數(shù)，給出微型盤(pán)式削片機(jī)總體結(jié)構(gòu)初步設(shè)計(jì)方案。(2) 對(duì)盤(pán)式削片機(jī)刀盤(pán)、進(jìn)料口、出料口、左右上蓋、主軸、皮帶傳動(dòng)等關(guān)鍵結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，改進(jìn)進(jìn)料口結(jié)構(gòu)和機(jī)罩體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。3.2 擬解決問(wèn)題：(1) 根據(jù)工件的所要加工的部位及尺寸要求，進(jìn)行總體設(shè)計(jì)。(2) 刀盤(pán)、主軸、軸承的設(shè)計(jì)及校核。(3) 生產(chǎn)能力、切削力、切削功率和飛刀伸出量的計(jì)算。(4) 總裝配圖中各零部件的安裝問(wèn)題，及零件的定位問(wèn)題。(5) 降低削片機(jī)噪聲。4 技術(shù)路線或研究方法(1) 參閱相關(guān)產(chǎn)品的技術(shù)資料，如削片機(jī)的設(shè)計(jì)方法等，擬確定各結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，從而能安全的實(shí)現(xiàn)木片加工的功能。(2) 要從各種方案中選擇合適的方案，分析出各方案的優(yōu)缺點(diǎn)，綜合優(yōu)化各種 設(shè)計(jì)方案，從而確定出本次設(shè)計(jì)的盤(pán)式削片機(jī)的最后設(shè)計(jì)方案。(3) 要完成主軸的設(shè)計(jì)與校核，刀盤(pán)的設(shè)計(jì)與校核，軸承的設(shè)計(jì)與校核，以及該盤(pán)式削片機(jī)所使用的皮帶傳動(dòng)的選擇。(4) 完成總裝配圖，零件圖，刀盤(pán)部件圖和說(shuō)明書(shū)的撰寫(xiě)。5．進(jìn)度安排2012 年 03 月 17 日～03 月 30 日調(diào)研及收集相關(guān)資料；2012 年 03 月 31 日～04 月 13 日方案設(shè)計(jì)、審查和確定，撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告；2012 年 04 月 14 日～05 月 31 日繪制圖紙和撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)；2012 年 06 月 01 日～06 月 08 日提交圖紙，說(shuō)明書(shū)，審圖及修改；2012 年 06 月 09 日～06 月 20 日畢業(yè)答辯。。6 主要參考文獻(xiàn)[1]劉灝主編.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[S]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2002.[2]朱龍根主編.簡(jiǎn)明機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)[S].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2004.[3]南京林業(yè)大學(xué)主編.木材切削原理與刀具[M].北京：中國(guó)林業(yè)出版社,1997.[4]龐慶海主編.人造板機(jī)械設(shè)備[M].哈爾濱：東北林業(yè)大學(xué)出版社,1997.[5]邱宣懷，郭可謙主編．機(jī)械設(shè)計(jì)[M]．北京：高等教育出版社,1997.[6]吳宗澤，羅圣國(guó)主編．機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)[S]．北京：高等教育出版社,1992.[7]吳宗澤主編．機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社,1988.[8]郭愛(ài)蓮主編．新編機(jī)械工程技術(shù)手冊(cè)[S]．北京：經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào)出版社,1991.[9]劉品，劉麗華主編．互換性與測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)[M]．哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,2001.[10]王正本主編．木工機(jī)床設(shè)計(jì)[M]．哈爾濱：東北林業(yè)大學(xué)出版社,1991.[11]王國(guó)才,花軍主編．木制品加工機(jī)床[M]．哈爾濱：東北林業(yè)大學(xué)出版社,1995.[12]劉鴻文主編．材料力學(xué)[M]．北京：高等教育出版社,1992.[13]哈爾濱工業(yè)大學(xué)理論力學(xué)教研組編．理論力學(xué)[M]．北京：高等教育出版社,1997.[14]王知行，劉廷榮主編．機(jī)械原理[M]．北京：高等教育出版社,2000.[15]陳寶德主編．木材加工工藝學(xué)[M]．哈爾濱：東北林業(yè)大學(xué)出版社,1997.[16]林石著．盤(pán)式削片機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算方法（一） 、 （二）[J]．南京：南京林業(yè)大學(xué),1986.[17]洪德純,于志宏,祝悅紅著．國(guó)外削片機(jī)的新進(jìn)展[J]．吉林：吉林林學(xué)院,1994（5）：37-42[18]李春虹著．對(duì) 盤(pán)式削片機(jī)設(shè)計(jì)的幾點(diǎn)看法[J]．遼寧：沈陽(yáng)大學(xué)學(xué)16BX報(bào),1994（2）：69-71[19]洪德純著．新型盤(pán)式削片機(jī)[J]．吉林：吉林林學(xué)院,1994（3）：39-41.[20]張曉文.盤(pán)工木材削片機(jī)動(dòng)態(tài)載荷特性及均衡切削的研究[J].北京：北京林業(yè)大學(xué),2005.[21]Hindhede, Zimmerman, Hopkins. Machine Design Fundamentals [M]. John Wiley & Sons, 1990.[22] McKenzie, W.M. Fundamental Aspects of the Wood Cutting Process [J] .Forest Products Journal. 1998, Vol.10 :447-456