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編 號 濰 坊 學 院 畢 業(yè) 設 計 技 術 報 告 課題名稱： 造紙盤式木片削片機的設計 學生姓名： 李明磊 學 號： 08011140226 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 班 級： 08 級本科二班 指導教師： 韓徳偉 2012 年 05月 濰坊學院本科畢業(yè)設計 目錄 中文摘要 ..................................................................I 英文摘 要 .................................................................II 第 1 章 引 言 .............................................................1 1.1 造紙機械業(yè)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 ...........................................1 1.2 備料設備 .............................................................2 第 2 章 木材削片機的發(fā)展現(xiàn)狀及存在的主要問題 ...............................4 2.1 發(fā)展現(xiàn)狀 .............................................................4 2.2 存在的問題 ...........................................................5 2.3 削片機改進 ...........................................................5 2.4 削片機存在的缺點及國外發(fā)展狀況 .......................................6 第 3 章削片機的結構設計 ....................................................8 3.1 總體方案擬定 .........................................................8 3.2 刀盤式削片機的結構 ...................................................8 3.3 刀盤式削片機的工作過程 ..............................................15 3.4 影響削片參數(shù)的其他因素 ..............................................16 第 4 章 刀盤式削片機的切削阻力與功率計算 ..................................18 4.1 刀盤式削片機的切削阻力 ..............................................18 4.2 削片機功率計算 ......................................................18 第 5 章 刀盤式削片機的生產能力計算 ........................................21 第 6 章 V 型帶的設計選擇 ...................................................22 第 7 章結論與建議 .........................................................24 第 8 章 削片機的操作和維修注意事項 ........................................25 結束語 ...................................................................26 致 謝 ...................................................................27 參 考 文 獻 ..............................................................28 濰坊學院本科畢業(yè)設計 I 摘 要 木片削片機用于制備工藝木片，是人造板和造紙行業(yè)的基礎設備。幾十年來，國 外科技工作者圍繞削片機存在的木片質量差、能耗大、振動噪聲大三大難題進行了很 多研究，取得了不少成就。特別是木片質量問題解決的比較好。而能耗與振動噪聲問 題雖有改善，但仍然比較嚴重。本文將從削片機的結構入手進行設計，通過對影響削 片因素的分析，對削片機進行改造，同時也對削片機存在的問題，及未來發(fā)展進行分 析。 關鍵詞：木材削片機 盤式削片機 切削力 功率、生產能力 濰坊學院本科畢業(yè)設計 II ABSTRACT The wood chippers are used to produce technological wood chips and are the basic equipment in papermaking and wood-based panel industries. Many studies on chippers to improve the quality of wood chips, to minimize the power consumption and to reduce its vibration and noise have been done by many researchers on all over the world in last decades. Some significant result has achieved on improving the quality of wood chips. More studies are needed to solve the problems of vibration, noise, and power consumption on wood chipper. We will design the structure of chippers in this passage. We will improve chippers by its influence factor. Besides we will analyze the problem and its future of chippers. KEY WORDS：wood chipper；disc chipper；cutting forces ；power ,the ability of produce 濰坊學院本科畢業(yè)設計 1 第 1 章 引 言 1.1 造紙機械業(yè)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 現(xiàn)代造紙工業(yè)是世界上除電信制造業(yè)和汽車工業(yè)之后的第三大加工工業(yè)，屬集中 度高，資金、技術、能源密集的大型現(xiàn)代化基礎產業(yè)。造紙機械工業(yè)是為造紙?zhí)峁?用生產設備，備品配件和安裝維修服務的專業(yè)性機械工業(yè)。造紙機械與設備的產量、 水平、質量對造紙工業(yè)的生產建設規(guī)模、技術裝備水平、產品質量檔次，生產成本及 經濟效益起著決定性作用。 建國 50 多年來,我國的造紙機械制造業(yè)一直是伴隨著造紙工業(yè)同步發(fā)展起來的。 在“以草為主、以木為輔、草木并舉”的造紙工業(yè)發(fā)展期間,為適應草類原料制漿、造 紙的工藝要求,造紙機械制造業(yè)確實發(fā)揮了重大作用,開發(fā)了相應的新設備、新技術。 在計劃經濟年代中,還出現(xiàn)過造紙機械設備供不應求的輝煌時光。這在建國五十多年的 造紙工業(yè)發(fā)展史中是功不可滅的。 同時，由于科技進步的推動，國內制漿造紙機械與設備制造業(yè)也掌握了一批大型 制漿造紙設備核心關鍵技術。我國造紙企業(yè)特別是大型造紙企業(yè)，現(xiàn)代化程度及自動 化程度越來越高，制漿造紙過程所應用的機械與設備具新型性及先進性，明顯體現(xiàn)出 高速、高質、高效、環(huán)保的特點。因此，就必須盡快掌握應用新技術、新設備以適應 造紙工業(yè)發(fā)展的需要。 然而,社會在發(fā)展、變遷,在改革開放后的新形勢下,造紙工業(yè)的發(fā)展出現(xiàn)了變化, 在國家加大環(huán)保治理力度下,眾多中小紙廠關?；蛘{整產品結構,縮減自制漿能力,采取 以外購商品木漿為主的用料方針,追求大型、高效、自動化設備已成為造紙企業(yè)普遍的 發(fā)展方向和目標。這一造紙工業(yè)發(fā)展的新變化是造紙機械制造業(yè)未能預見到的。因此, 出現(xiàn)了近年來造紙企業(yè)在技改、擴建、新建項目上,轉向國外知名造紙機械廠商,冷落 國產設備的被動局面。一些過去較有知名度的造紙機械廠和輕工機械廠產品滯銷、開 工不足、甚至有的處于停產和破產的癱瘓狀態(tài)。在這樣的嚴峻形勢下,造紙機械制造業(yè) 面臨著極大的挑戰(zhàn)。 目前，我國造紙機械工業(yè)已從低水平的一般產品生產發(fā)展到具有相當規(guī)模的能夠 為中等規(guī)模以上制漿造紙企業(yè)提供較高水平成套專用設備，并隨著我國造紙工業(yè)的高 速發(fā)展而發(fā)展，但是，目前我國造紙機械制造工業(yè)的發(fā)展還是遠遠落后于我國造紙工 業(yè)的發(fā)展，成為制約我國造紙工業(yè)產品升級和競爭力提高的主要因素之一。因此，發(fā) 展造紙機械制造工業(yè)，研究與開發(fā)造紙新技術、新設備，已成為國內造紙工程技術人 員及科技工作者的迫切任務。 我國當前我國造紙工業(yè)發(fā)展形勢很好，國家從政策和資金等方面也給予了很大支 持，國外資金及國內民間資金也不斷注入，可以說我國的制漿造紙機械業(yè)面臨巨大的 商機，但也面臨著巨大的挑戰(zhàn)。雖然近些年來我們的產品水平有了很大的起色，在大 濰坊學院本科畢業(yè)設計 2 型化、高速化、高效化、自動化等方面有了長足的進步，特別是在原國家經貿委支持 下引進國外部分適用的先進技術，加快了大中型造紙裝備國產化步伐，但與國外先進 水平相比仍有很大差距，適應不了大型造紙項目的建設需要。為此，我們仍需認真總 結經驗，認真借鑒國外先進成熟的技術，結合國情，走有中國特色的道路，進一步開 發(fā)技術先進、適用的高效產品，進一步努力提高整體水平，在經濟全球化的時代，在 造紙工業(yè)的大市場中占有一席地位，為發(fā)展我國造紙工業(yè)發(fā)揮更大的作用。現(xiàn)針對造 紙機械備料設備中的削片機進行設計改造。 1.2 備料設備 造紙原料品種各樣，主要造紙原料除木材外還有草類原料，如稻草、麥草、蘆葦、 芒桿、蔗渣及破布等。這些制漿造紙原料在蒸煮或磨碎之前，要先進行備料，除去樹 皮、葦鞘、葦膜、蔗髓、泥沙等雜質。使原料質量均一并切成一定大小和形狀以利于 后面作業(yè)。所用備料設備類型繁多 1.2.1 備料的目的及方法 備料的目的在于把纖維原料經過初步加工和處理，除去樹皮、鞘，髓、泥沙等雜 質，使原料質量均一，并切成一定大小和形狀，以便后面作業(yè)。 備料的方法安使用原料的種類，可分為木材纖維原料備料和非木材纖維原料備料 兩種。非木材纖維原料備料又分為干法備料和濕法備料兩種方法。 干法備料是指原料在一定水分下（即貯存后的水分）進行各種必要處理。此法由 于技術比較成熟，設備簡單，操作方便，動力消耗少，所以國內草漿廠多用此法。 濕法備料是將未經切斷的或已經切斷的稻麥草送入水利碎漿機種切斷或打散、凈 化，再經自然脫水或篩子脫水，而后到擠壓設備中機械脫水，以提高進蒸煮器的草料 干度。所用水利碎漿機類似處理廢紙用的碎漿機，若處理的是未經切斷的原草，則要 求具有一定的切斷能力。該法可提高制漿設備生產能力，降低堿耗，氯耗，以提高漿 的得率和強度，降低黑液含硅量，提高除塵效率和減少大氣污染。但由于存在投資達、 動力消耗大等問題，有待于進一步研究和改進。 1.2.2 木材備料過程及設備 制漿造紙所用木材一般有原木、廢木、邊材和板皮等，按不同制漿方法以及對紙 漿質量要求，對原木的質量要求也不同，備料的過程也有不同。例如，制備木段磨木 漿的備料，要求提供與磨木機料箱長度相適應的木段。原木在備料過程中被鋸成一定 長度的木段，直徑較大的原木還要劈開，并且樹皮要剝干凈，同時要除去樹節(jié)。供蒸 煮用的原木備料要求提供具有一定形狀和大小的木片，并且要求除去樹皮，木屑，塵 土等雜質。制備木片磨木漿的備料要求提供一定形狀和大小的木片，一般還要求把木 片洗劑干凈，防止混入沙土造成設備過早磨損 。 濰坊學院本科畢業(yè)設計 3 木片備料的常規(guī)流程：把原木鋸成適當長度的木段，剝皮，削片，篩分，再碎。 若原木直徑過大不能直接投入削片機時，先用劈木機或電鋸把原木劈開，然后投入削 片機。當采用長原木削片時劈開，然后投入不必鋸斷。篩分出來的長木條和大木片， 再經破碎成合格的木片。 木材備料的重點設備由剝皮機、削片機、木片篩、再碎機。 1.2.3 非木材原料干法備料過程及設備 草類原料的備料是為蒸煮提供一定長度的草料，除去草料中的一部分或大部分穗、 節(jié)、髓、谷粒以及混雜在草料中的一些塵土、砂石等雜物。傳統(tǒng)備料的方法是干法備 料，其基本作業(yè)是切斷，除髓，除塵，篩分，塵氣處理等過程。干法備料塵埃大，操 作環(huán)境惡劣，而濕法備料沒有這類問題，它是將未經切斷的或已經切斷得稻麥草送入 水利碎漿機中切斷或打散凈化，再經自然濾水或篩網(wǎng)脫水，而后到擠壓設備中機械脫 水，以提高進入蒸煮器草料的干度。 濰坊學院本科畢業(yè)設計 4 第 2 章 木材削片機的發(fā)展現(xiàn)狀及存在的主要問題 2.1 發(fā)展現(xiàn)狀 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向更多地利用枝丫材、小徑木、加工剩余物、 劣質材或進行全樹削片.工藝木片的生產也逐漸從制漿造紙、人造板企業(yè)轉向伐區(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),并形成木片產業(yè). 國外大規(guī)模的木片生產始于 60 年代,近年來發(fā)展很快,不僅產量迅速增加,而且在 一些國家,如日本、前蘇聯(lián)、美國等國已發(fā)展成為木材工業(yè)部門中的一個獨立體系.在 瑞典、芬蘭等國則成為木材加工企業(yè)中不可缺少的組成部分.我國的伐區(qū)木片產業(yè)于 70 年代后期出現(xiàn),90 年代才形成規(guī)模,目前年生產能力已達 830 萬 m,年產值達 25 億元. 目前全世界范圍內的人造板、紙和紙板的需求量仍逐年增長.據(jù)聯(lián)合國糧農組織預測, 到 2010 年全世界人造板消費量將從 1991 年的 1.22 億 m增加到 3.13 億 m,年平均增 長率為 4.82%;紙和紙板的消費量將從 1991 年的 2.43 億增加到 4.43 億,年平均增 長率為 3.07%.我國人造板的消費量將由 1991 年的 331.8 萬 m增加到 1504.3 萬 m,年 平均增長率為 6.0%;紙和紙板的消費量將由 1991 年的 1853.4 萬增加到 5323.9 萬, 年平均增長率為 5.9%.因此，木片需求量仍將不斷增長,削片機必將得到進一步發(fā)展,其 前景是廣闊的. 幾十年來,隨著木片產業(yè)的發(fā)展,國內外已研制和生產了上百種型號的固定式和移 動式削片機,其結構和性能已日趨完善,在生產中發(fā)揮著重要作用.近年來,國外削片機 的研制有了進一步發(fā)展,并研制出多種新型的削片機。這些新型的削片機起到了提高生 產率和木片質量、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 濟效益.國內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)木片生產工藝與 設備,80 年代初,國家設立了“伐區(qū)枝丫木片生產設備及工藝的研究”攻關課題,進行了 系統(tǒng)研究,取得了可喜的成果.自 90 年代木片生產得到了較大的發(fā)展,削片設備的研制 也有了較大發(fā)展.目前,國內已有 30 多家生產削片機的廠家,其中鎮(zhèn)江林機廠生產的削 片機質量較好.目前已有 9 種型號的盤式削片機,主要用于制漿、造紙木片加工;12 種鼓 式削片機,廣泛用于纖維板和刨花板木片的加工;還有移動式削片機 8 種,用于林區(qū)木片 生產. 按切削機構不同,削片機可分為盤式和鼓式兩類.鼓式削片機的切削機構由一個旋 轉的鼓輪、飛刀和底刀組成,鼓輪上安裝若干把飛刀,底刀固定在底座上;盤式削片機的 切削機構由一個旋轉的刀盤、飛刀和底刀組成,在刀盤上沿半徑方向安裝 316 把飛刀.對 于以加工剩余物,如板皮、板條、碎單板片等為主要加工對象的企業(yè),比較適于配置鼓 式削片機;而對于枝丫材、小徑木等較好的原料,則宜于使用盤式削片機.一般纖維板廠 濰坊學院本科畢業(yè)設計 5 多用鼓式削片機,而造紙廠則多用盤式削片機,在刨花板廠則以實情兩者兼有.早期造紙 工業(yè)中,廣泛采用鼓式削片機,后來逐步為圓盤式削片機所取代,因為后者加工出的木片 質量好.日本在 70 年代基本上已全部采用圓盤削片機,而在其他一些國家里,鼓式削片 機仍占一定比重. 2.2 存在的問題 從國內外削片機的使用情況來看,目前削片機存在著如下幾個問題:一是木片質量 不穩(wěn)定,表現(xiàn)為超大片或碎小片比例高,木片合格率低;二是削片機的功率比較大,一般 為幾十到幾百.統(tǒng)計資料表明,國產削片機動力配備相差很大,存在動力不足和 大馬拉小車問題,其單位動力配備(以 1 m/h 生產率所配備的動力的數(shù))小至 3.9/m,大到 14 7/m,相差達 3.8 倍.使用情況也證明有的削片機功 率偏大,而有的卻不足.產生這種現(xiàn)象的原因是設計時僅靠經驗和類比,缺少必要的原始 資料、數(shù)據(jù)和設計計算.此外削片機本身的切削特性也決定了切削功率較大;三是振動 噪聲大,在所有木工機械中,削片機是噪聲最嚴重的機械之一,其工作時噪聲高達 110,超標 1220,空轉噪聲高達 102,超標 36,嚴重影響工人的身心 健康. 2.3 削片機改進 出料方式的改進傳統(tǒng)的削片機大多采用上出料方式排出木片,刀盤周邊需增設葉 片,削出的木片因被葉片等撞擊而破碎,因而木片合格率低.俄、美等國研制的新型盤式 削片機采用側出料方式,木片靠切削時的彈性變形能無沖擊地排出,可減少木片損失 3%5%.俄羅斯研制的多刀盤式削片機,木片按下出料方式排出,可降低木片損失 2%5%. 采用多刀切削機構，普通盤式削片機切削時飛刀做平面運動,在切削過程中飛刀對 木材的切削是間歇進行的,當?shù)谝话训兑央x開原木,要隔一段時間第二把刀才開始切削, 這樣不但影響機床的生產率,而且造成電機載荷不穩(wěn)和原料的跳動,影響木片質量.為改 善這種狀況,采用多刀盤式削片機,以實現(xiàn)連續(xù)切削,在切削過程中至少有兩把刀切入木 材,這就大大減少了原木在料槽中的跳動,削片質量較高,生產能力也比普通盤式削片機 高. 改進飛刀、底刀結構及飛刀安裝方式，為提高削片質量和產量,國外多采用雙刃面 飛刀和底刀,還有的將底刀的 4 個邊均制成工作刃,以輪換使用.俄國的新型鼓式削片機 在主底刀的相應位置上增加一個輔助底刀,用于對超標準木片的再碎,可提高生產率和 木片質量.美國研制的用于將整根原條加工成木片的新型削片機,裝有 2 把互為垂直的 底刀,使木料在切削時保持穩(wěn)定,提高了切削部件的強度,從而有利于提高木片質量.此 外,采用刀夾裝刀及采用小尺寸飛刀在刀盤上呈螺旋線布置,也可改善切削條件,提高木 片產量和質量. 濰坊學院本科畢業(yè)設計 6 2.4 削片機存在的缺點及國外發(fā)展狀況 木材削片技術裝備中最主要的是削片機,自 40 年代木片工業(yè)興起以來,削片機在劣 質材、小徑木及各種剩余物的加工中作出了重大貢獻,為制漿、造紙、人造板及燃料工 業(yè)提供了大量經濟而方便的原料。但傳統(tǒng)的削片機存在較多的問題,主要表現(xiàn)在:結 構笨重,動力消耗大,切削過程不平穩(wěn)。設備穩(wěn)定性差,生產效率低,木片質量差。 結構復雜,制造費用高,維修困難,有一定的使用局限性。噪聲較嚴重,振動比較大。 進料口徑稍小,枝丫通過能力不強。裝刀、磨刀費時費力。針對以上缺點,近年來, 國外林業(yè)發(fā)達國家致力于對新型削片機的研制,各種新型削片機獲得了巨大的經濟效益。 下面敘述的國外新型削片機的結構值得我們學習和研究: 自動控制的進料機構進料機構影響削片機切削時的穩(wěn)定性和動力消耗,也影響木片 質量,新的削片機根據(jù)不同的勞動對象,具有不同的進料機構。 2 控制木片質量的分離裝置采用雙腔式分離裝置可使木片在削制過程中,自動地 將木片中所含不合格的超大片、碎小片及其它雜質與木片分離,分別進入兩個腔室中, 由各自的排料系統(tǒng)排出,以提高設備利用率及木片合格率并能降低木片成本。 3雙刃面飛刀為節(jié)省換刀時間,提高效率,降低刀具制造成本,國外普遍采用雙刃 面飛刀。 4飛刀按螺旋線布置德國研制的新型移動式削片機組,刀鼓轉數(shù)低,飛刀呈螺旋狀 裝配,在工作機構的兩個相互迎面旋轉的軸上固定著尖銳的圓錐盤,在圓錐盤之間的圓 周方向上,交錯排列著切削刀,在切削刀的一些部分設有小鉤,以鉤住和折斷枝丫或其它 剩余物,提高碎小材的使用效果。 5刀夾安裝飛刀前蘇聯(lián)生產的多切刀盤式削片機,由于刀夾裝刀,故其刀盤厚度和 重量是普通盤式削片機的 1/2 左右。 6多方位出料口法國研制的削片機的木片排放裝置分短程和遠程兩種,可旋轉 360 度,噴料口帶有分流裝置,控制木片均勻地進入掛斗車廂。 7 降低振動與噪聲國外削外片機降低振動與噪聲措施為:削片機采用厚實的基 礎或對固定式削片機采用彈性懸掛裝置,以避免振動與擺的傳遞;在削片機的工作面 上貼上隔音材料及殼體空腔襯上橡膠或其它隔音填料,使隔音性能有所提高;在隔音 室內對削片機進行遙控操作,使工作免受噪聲危害;采用多刀削片機及下方拋擲木片, 減少振動;在驅動裝置中考慮了蝶式彈簧,以便限制最大傳動扭矩,從而在沖擊時降低 噪聲。 濰坊學院本科畢業(yè)設計 7 8 刀盤 1 和傳動皮帶輪 2 同時裝在回轉的主軸 3 上，主軸支承在三個軸承上， 刀盤的邊緣裝有風葉 5，整個刀盤被包裹在外殼 6 中，刀盤旁邊裝有喂料虎口 7。工作 時，電動機通過三角皮帶輪帶動主軸和刀盤回轉，利用刀盤上的刀片與喂料虎口下面 的刀盤產生的切削作用，將喂進的原木切削成木片。切削好的木片通過刀盤上刀片下 面開的縫隙，從另一面落下，然后有風葉推動從風管吹出，送至旋風筒除塵。多刀削 片機采用下卸料，因此刀盤邊緣不需要風葉，切削的木片憑借本身重力，由刀盤卡殼 下部卸料口卸出，然后由皮帶輸送機或斗式提升機送至篩選系統(tǒng)。 濰坊學院本科畢業(yè)設計 8 第 3 章削片機的結構設計 用木材生產化學漿或木片機械漿，需要把原木削成木片。生產化學漿用的木片要 求長短、厚薄均整，盡量減少大片和碎片。木片規(guī)格一般為：長 15-25cm，厚 3-5mm， 合格率要求在 80%以上。 削片機一般供原木削片用，有些削片機也可以用來削板皮、竹。 目前主要采用刀盤式削片機。此外還有鼓式削片機、螺旋式削片機等。 3.1 總體方案擬定 原木通過電鋸或其他截斷裝置，截成 2m 長，然后通過人工或機械方法將其送 到喂料槽，原木在未料內，通過自重和飛刀的牽引力進行移動。喂料可采用水平喂料 和斜喂料，但由于時間和資金的限制，先采用斜喂料。傳動軸采用三點支撐，中間軸 承采用浮動軸承。傳動裝置采用 V 型帶傳動。 現(xiàn)設計一削片機，要求切出木片長度 20mm,厚 5mm。有三把刀片，刀片厚 20mm ， 寬 250mm，刀片的外側與刀盤邊緣相距 150mm。刀盤直徑為 2，厚度 100mm。刀盤的轉 速為 300 轉/分。 3.2 刀盤式削片機的結構 刀盤式削片機有刀盤、機殼、喂料槽以及傳動裝置等部分組成。圖如下。 圖（1） 濰坊學院本科畢業(yè)設計 9 3.2.1 刀盤 刀盤式削片機的主要部件。如圖示，在刀盤 2 上裝有 35 把（多刀削片機刀片 812 把）刀片 1，刀片的安裝位置應在距輻射線超前 1015之處；刀片的處側與 刀盤邊緣相距 150200mm。為使刀片保持必需的刀高，在刀片后面有一塊帶斜面的墊 板 3，用正方形平頭的緊固螺栓 5，穿過刀片的長孔固定在刀盤上，校正刀片位置后， 可用木塊 4 在刀背將其墊牢，并將螺栓的螺母與鎖緊螺旋母旋緊。為保護刀盤表面， 在刀片對面裝一塊帶溝槽的墊板（也稱刀牙）6。刀盤是削片機的切削機構，它是一個 直徑 14m，厚度 50150mm 的鑄鋼圓盤，根據(jù)刀片數(shù)目和安裝位置，在刀盤開有同等數(shù) 量的孔。此外，沉重的刀盤還起著慣性輪的作用，穩(wěn)定切削過程。對于大型多刀削片 機，往往還有一個與刀盤相平衡的慣性輪，這樣可以使削片時振動小，電動機負荷較 均勻，動力容量較小。普通刀盤式削片機刀盤的轉速為 150650 轉/分。此外，為便于 工人轉動刀盤，在刀盤平面周緣上緊密排列著一圈直徑 30mm、深 40mm 的鉆孔。近來又 有在傳動皮帶輪的周邊上鑄有一圈齒，利用一個特制的杠桿來轉動刀盤。 圖（2） 1.刀片 飛刀安裝在刀盤面向喂料槽的一面，飛刀的刀刃沿刀盤的半徑方向或刀盤的半徑 方向成 815角向前傾斜布置。在刀盤上，沿著刀刃的方向開有一條寬約 100mm 的長 縫，飛刀的長度與飛刀的長度相同。 為了調整飛刀刃口的位置，在飛刀的底面有一塊 楔形墊快，他們一起被一組埋頭螺釘固定在刀盤上。在長縫的另一側裝有一塊定位板， 又成為下刀，供保護縫口之用。從原木削下的木片通過長縫至刀盤的背面。刀片呈矩 形，厚 2025mm ，寬不小于 200mm，長度視削片機 濰坊學院本科畢業(yè)設計 10 圖（3） 直徑而定。刀片上有若干個長孔，供裝置和調整飛刀之用。刀刃角約 3040，較 大的角度適用于硬材及凍材。刀片采用長形螺孔，使其安裝時能前后調整。刀片的一 邊有鋒利的刃口，其研磨角為 35 40。另有一種雙研磨角的刃口，第一研磨角為 4042，第二研磨角為 2832。這種刀片較耐用，有利于提高切片合格率，適 于處理硬質木材。刀片材料為碳素工具鋼或合金鋼，熱處理后硬度為 Rc6265，刀片 的結構有整體的，也有為了節(jié)省合金鋼采用鑲片結構。 2.墊板 墊板用 1820mm 厚的低碳鋼板制成，其表面刨有若干溝槽。它的主要作用在于順 利地誘導原木進入削片刀的刃部。此外，又可使切削過程的原木緊壓在其上，而不導 致直接壓在刀盤的表面，避免刀盤的磨損，但墊板嚴重磨損時可更換。這樣不影響刀 盤本身，從而延長其使用壽命。 3.風葉 風葉用鋼板制成，安裝時葉片沿刀盤徑向放射線與刀盤成 330的角度。隨著刀 盤的轉動，葉片直接推動木片，使其產生圓周運動，同時葉片又驅動空氣，產生一股 具有較大風量和風壓的氣流，使木片沿外殼和連接風管進入下工序。若用下卸料方法， 則不需要安裝風葉。 3.2.2 喂料槽 喂料槽俗稱虎口，有圓形的，多圓弧形的，多角形的和方形的幾種形式。以方形 虎口較為普遍。它是由虎口，底刀，旁刀，大小三角板等組成。削片機的喂料槽與刀 盤成一定角度安裝。刀盤與喂料槽之間的相互配置以及幾何角度的大小，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的關系。普通削片機的喂料槽是 傾斜安裝的，稱為斜喂料。喂料槽橫截面的大小及形狀實際上取決于該削片機和能切 削原木的最大直徑。在喂料槽下方裝有底刀，遞到承受很大的沖擊力?？衫寐菟ǖ?螺母調整并固定其位置，是底刀和刀片間隙維持在 0.30.5mm 左右，同時用斜墊板將 它楔牢。底刀的刀刃角一般為 8085。在底刀的上蓋著一塊護板，稱為大三角板，用 來保護底刀和防止喂料槽磨損。 濰坊學院本科畢業(yè)設計 11 圖（4） 在喂料槽的一個側面，也承受一部分切削力，那里也裝有一把刀，稱為旁刀，旁 刀的安裝方法和底刀相同，用來保護旁刀和側板的護板，稱為小三角板。底刀、旁刀 與飛刀的刃口距離為 0.31mm。底刀、旁刀、大三角板較易磨損，要求便于拆卸更換。 1.虎口 虎口用鑄鋼制成，其底部制成一傾斜面?；⒖诹鞑叟c刀盤的平面要保持一定的斜 度；此斜面的側面投影與水平軸線所交成的角度成為虎口角 1，1 為 45-52。其水平投影與主軸中心線所交成的角度稱為投木偏角 2，2 為。 15-38。據(jù)試驗和應用認為 1=52和 2=2031最適宜 2.底刀和旁刀 底刀和旁刀均用厚 10-12mm 的碳素工具鋼板制成。底刀的刃角為 80-85，旁刀 的刃角為 60-65，與刀盤刀片的距離為 0.3-0.5mm。 3.大小三角板 三角板的形狀實際上是四邊形，用 6-8mm 的低碳鋼板制成，其上部兩個角是直角， 而下邊則有斜面刃口，刃角約為 30-60。 4.其他參數(shù) 刀距：削片突出刀盤面的距離稱為刀距（h，mm） 。刀距對木片長度（l,mm）起決 定性作用，其關系為 h=lcos1cos2 （3-1） 考慮到在切削時，原木受刀片和底刀之間的剪切作用，有往上翹起的趨勢， 亦即加大了 1 角度，故一般刀距均較計算結果小 2mm。 取 1=52，2=2031,l=20mm,則 h=lcos1cos2=20*cos52cos2031 =20*0.6157*0.9366=11.53=12mm 濰坊學院本科畢業(yè)設計 12 故取刀距 h=10mm。 刀高：刀片刃邊與墊板間的距離稱為刀高（H） ，刀高直接影響木片厚度（T，mm） ， 兩者關系為 T=KH （3-2） 式中，K 為系數(shù)，一般為 0.5 左右。則， m105.KT 喂料虎口與刀盤平面的安裝距離（S，mm） ，一般按下式計算 S=h+c+p (3-3) 式中 h----刀距，mm; c----刀片與底刀或旁刀刃口間的間隙，一般取 0.3-0.5mm； p----底刀或旁刀突出高度，一般取 10mm. 則 S=h+c+p=10+0.5+10=20.5mm 3.2.3 外殼 刀盤外面裝有封閉的機殼。采用上出料時，在機殼的上方沿切線方向接一風 管吹送木片。采用下出料時，機殼的下部是敞開的，木片經由敞開口落到帶式運輸機 上。機殼為鋼板焊接結構，并在適當?shù)奈恢瞄_有一扇工作門，供換刀和維修之用。 3.2.4 刀盤的傳動機構 刀盤的傳動有兩種形式，一種是通過三角皮帶減速傳動，另一種是有電動機直接 帶動。無論采用哪一種形式，整個傳動系統(tǒng)要有足夠的轉動慣量，使削片機工作時， 刀盤具有比較平穩(wěn)的轉速。為了及時檢修，較大的削片機還配有電器的或機械的制動 器和盤車機構，以縮短停車時間。在本設計中采用了 V 型帶減速傳動。 刀盤的傳動機構包括主軸和皮帶輪，主軸用 45 號鋼制成，刀盤和皮帶輪都安裝在 軸上。皮帶輪通常用鑄鐵制成，其輪緣要比一般皮帶輪厚得多，也有可用鋼板焊接制 成一個密閉的空心圓柱體，在其內灌滿砂粒。以增加質量。皮帶輪除作傳動輪外，還 在運行時起轉動機構的飛輪作用，以增加切削時的慣性力。主軸支承在三個滾動或油 環(huán)軸承上，而其中一個必須是止推軸承，以保持刀片和底刀之間的距離。 由于主軸具有很大的轉動慣量，在停機時不能很快停止回轉，故必須在軸的一端 裝一個制動器，以備在停機檢查，磨刀，換刀或急剎車時用。 帶的設計見下文 3.2.5 墊片 在與刀片相對的縫口上安裝有與刀盤平齊的墊板（俗稱刀牙） 。墊板用 18 20mm 厚的低碳鋼板制成。其表面刨有若干溝槽 濰坊學院本科畢業(yè)設計 13 它的主要作用是順利地誘導原木進入削片刀的刃部削減木片。此外還可以避免刀 盤縫口邊緣磨損，當墊板損失嚴重時，可以更換。 普通削片機的刀盤除了削木片外，還起飛輪作用，其周邊上安裝有若干風葉， 用以拋出切削后落入機殼內的木片。風葉用鋼板制成，安裝時，葉片與刀盤徑向放射 線呈 330的角度。 3.2.6 主軸 刀盤的傳動機構包括主軸和皮帶輪。主軸用井 45 鋼制成,刀盤和皮帶輪都安裝在 主軸上. 皮帶輪通常使用鑄鐵制成,其輪緣 要比一般皮帶輪厚得多,也有采用鋼板焊接制成 一個密封的空心圓柱體, 在其內灌滿砂礫，以增加其質量。這一皮帶輪除作傳動輪使 用外，并在運行時起著轉動機構的飛輪作用，借以增加切削時的慣性力。 主軸支承在三個滾動或油環(huán)滑動軸承上，而其中一個必須是止推軸承，以保持刀 片與底刀之間的距離。 濰坊學院本科畢業(yè)設計 14 由于主軸有很大轉動慣量，在停機時不能很快停止回轉，故必須在軸的一端 裝一個擎動器，以備在停機檢查，磨刀，換刀或急剎車使用。 在刀盤的外面有外殼罩住。外殼用鋼板和型鋼制成。 濰坊學院本科畢業(yè)設計 15 3.3 刀盤式削片機的工作過程 3.3.1 原木被削成木片的過程 原木在刀盤式削片機受到飛刀與底刀的剪切作用，在切下一個圓餅的同時，由于 木餅受到飛刀給予的沿纖維方向的擠壓力，木餅被分裂成木塊，進而分裂成木片。 在研究多刀削片前，一般認為木被切削時緊貼喂料槽，原木的被切削面與刀盤平 面相平行，原木的喂料完全依靠自得。但后來的觀察與研究發(fā)現(xiàn)切削原木過程并非如 此。無論在普通削片機或多刀削片機削片時，原木的被切削面緊貼著飛刀的后面移動， 直到與刀盤相遇一瞬間為止。被切削面不是和刀盤平面相平行， 而是成一定的角度。 對普通削片機這一角度隨切削過程而變化，原木的被切削面實際上是一凹形曲面。 原木在切削過程中除了受重力作用作用外，還受到飛刀給與原木的作用力，飛刀 把原木拉向刀盤的作用力稱為牽引力。水平喂料的削片機在完全消除重力對喂料影響 的條件下，原木也能連續(xù)的喂進，這也很好的說明了切削過程中存在著牽引力。 原木被牽引的距離、牽引速度、和切削速度之間的關系取決于飛刀的后角 和投 入角 。如圖所示，刀的后面與刀的運動方向的夾角稱為飛刀的后角 。刀的后面與 刀的前面的夾角稱為刀刃角 。 圖（5） 3.3.2 木餅分裂成木片的過程 木餅分裂成木片的過程和影響木片厚度的因素，可從下圖中看出。木片的厚 濰坊學院本科畢業(yè)設計 16 度主要取決于削片機的幾何參數(shù)，此外還取決于原木的物理機械性質。 圖（6） 由上圖可看出，當飛刀沿著切削面切入原木時，原木受到飛刀的作用力 P 的作用， 它由兩個分力組成：P1 是垂直于刀的后面的力，P2 是垂直于刀的前面的作用力。P1 不 參與木餅的分裂，只有 P2 才使木餅沿纖維方向撕裂。 P2 又可分解成兩個力，沿木材纖維方向的作用力 P3 和垂直纖維方向的作用力 P4。 飛刀切入原木一定深度后，P3 隨 P2 增加到一定限度就引起木材的縱向破裂，木餅 撕裂成木片。若飛刀沿切削面切入深度為 oa 時，木餅開始分裂成木片，則木片的厚度 為 ob。 3.4 影響削片參數(shù)的其他因素 為獲得一定幾何形狀的木片，上述的幾種有關削片機的結構參數(shù)一定要予以滿足。 要想提高木片的質量，改善削片機本身工作的性能出發(fā)，還要考慮一下一些與結構有 關的問題。 削片機飛刀在刀盤上的安裝有幾種裝法，有些是把飛刀的刀刃口沿刀盤半徑方向 布置的，有些飛刀的刀刃口是與刀盤的半徑方向前傾一定角度布置的，個別的飛刀的 刀刃口是與刀盤半徑方向成一定角度布置的。飛刀刃口的前傾和后傾必須與底刀刃口 相配合。合理的選擇飛刀與底刀的刃口夾角將使削片機工作更為穩(wěn)定。把飛刀的刀刃 安裝成與刀盤的半徑方向成一定傾斜度，可以起到延長每一把飛刀切削原木的時間， 把原木擠向喂料槽一側，減少切削過程中原木跳動的作用。 喂料槽與刀盤的相對位置隊原木的切削狀態(tài)也有很大關系。原木從刀盤的不同位 置喂入時，原木被切削的情況是不同的。斜喂料的削片機，原木喂進刀盤的位置一般 位于 0-180這個位置附近。從這個區(qū)間喂料的原木，被削片面是一個橢圓，而橢圓 的短軸方向與刀盤上飛刀刀刃的方向相接近。這樣布置喂料槽的削片機，可以用一定 濰坊學院本科畢業(yè)設計 17 長度的飛刀切削較大直徑的原木，并且由于橢圓的長軸方向是順著刀刃的運動方向， 當切削同樣截面積的原木時，由于增長了每一把飛刀的切削時間和牽引原木的距離， 削片機的工作就變得更加平穩(wěn)。 木片的切面與纖維方向的夾角----切料角 有時在設計削片機是不作為一個前提 先定下來。當切料角 取較大值時，即削片刀接近于垂直纖維方向切削原木，木材這 個方向的強度比較大，故單位切削阻力和單位削片能量消耗增加，木餅較難于分裂成 木片，木屑量有所增加。當切料角取較小值時，即削片機接近于縱向切削原木，這時 雖然單位切削阻力和單位切削能量消耗減小，但原木與刀接觸的部分受到了強烈的變 形，如彎曲、起皺及破碎等，原木不與刀接觸部分不能分裂成木片而是成為相當長的 長木條。故大部分的削片機 角都選擇在一個不大不小的合適范圍內。 濰坊學院本科畢業(yè)設計 18 第 4 章 刀盤式削片機的切削阻力與功率計算 4.1 刀盤式削片機的切削阻力 進行削片機功率計算之前，先要研究削片機的切削阻力。影響削片機單位刀 刃長度上的阻力大小的因素有木材的種類、木材的水分、木材的儲存情況，而削片機 本身的結構參數(shù)以及木片的幾何尺寸對切削阻力影響尤大。 對于一定的原木來說，切入方向，即切削角 和木片的長度的影響也較大。有人 對樅樹、樺樹等木材在含水分 22%、刀刃角 =36.8的條件下做了實驗，并歸納整理 成公式，可作為計算的依據(jù)： (4-1)41.05.H28R 式中 R----單位刀刃長度上的切削阻力（公斤力/厘米） ----喂料槽與刀盤的夾角（弧度） H----木片兩個切面之間的距離，相當于削片機刀盤上的刀距（毫米） 取 ，則，4 (公斤力/厘米)108*42.8H2.8R4.5.041.05. 4.2 削片機功率計算 削片機功率的計算方法很多，并且需要和一些實驗相結合，通常是通過計算切削 阻力求得所需功率。 削片機最大切削功的計算是計算削片機所需功率的一個依據(jù)。最大切削功是指一 臺削片機連續(xù)地切削一根或幾根原木所做的功。設計時往往把可能送入本機臺的直徑 最大、長度最長的原木作為計算依據(jù)。這樣，削片機連續(xù)切削的最大切削功為 (公斤力/米) （4-2）10RSKU0 式中 R----單位刀刃長度上的切削阻力（公斤力/厘米） S----原木的被切削截面積（ 平方厘米） K----連續(xù)切削一根或幾根原木的次數(shù)，即原木的總長除以木片長度 假設原木長度為 2m，原木直徑 20cm，則 濰坊學院本科畢業(yè)設計 19 （公斤力/米）391210*2810/RSKU0 切削一根或幾根原木所需要的時間 t 為 （4-3）Znl 6Lt 式中 L----原木的總長度（毫米） l----木片的長度（毫米） Z----飛刀的數(shù)目 n----刀盤的轉速（轉/分） 則， （秒）67.20*36Znl0Lt 那么削片機的瞬時最大功率 N 為 （千瓦） （4-4）567.*1029tU 削片機工作時，負荷是不恒定的，尤其是普通削片機更為嚴重。所以削片機的轉 動慣量都比較大，有些削片機還裝有飛輪，儲存一部分能量，以穩(wěn)定削片機的轉速。 當傳動系統(tǒng)的轉動慣量為已知時，我們再根據(jù)設備和電器情況規(guī)定一個轉差率，即規(guī) 定一個削片機容許的最大轉速和最小轉速差。根據(jù)系統(tǒng)的轉動慣量和轉差率，削片機 在切削一根或幾根原木的時間內，即在消耗 U0 的期間，轉動系統(tǒng)放出的能量 U 為 （公斤力.米） （4-5） )(2JU21 式中 1----削片機在切削一根或幾根原木前的角速度（1/秒） 2----削片機在切完一根或幾根原木后允許的最小角速度（1/秒） J----整個轉動系統(tǒng)的轉動慣量（公斤力.米.平方秒） 先求系統(tǒng)的轉動慣量：取刀盤質量為 200kg （公斤力.米. 平方秒）10*21mRJ 濰坊學院本科畢業(yè)設計 20 5640*62J )150(2J)(U221 削片機在做最大切削功時，所需輸入的功率 N 為 （千瓦） （4-6）t102UN （千瓦）467.539t0 所以取主電機的功率為 45 千瓦，型號為 RJ81-4,其轉速為 1440（r/min） 。 以上為切削原木所需的功率。若采用風送上出料時還要加上風葉所消耗的功率， 再加上空載功率，然后計入機械傳動效率，這就確定了選用電機的功率。 濰坊學院本科畢業(yè)設計 21 第 5 章 刀盤式削片機的生產能力計算 削片機的瞬時最大生產能力就是削片機在某一時間內切完一根最大直徑、最大長 度的原木的能力 。這既是設計削片機最大負荷的依據(jù)，也是選擇配套設備，如木maxQ 片篩、運輸機等的依據(jù)。最大生產能力的理論值為： （實積米 /分） （5-1）zlnd42nax3 式中 d----削片機能切削的原木的最大直徑（米） l----木片的長度（米） n----刀盤的轉速（轉/分） z----飛刀數(shù)目 （實積米 /分）562.03*02.*4zlndQ2max 3 maxQ 削片機操作中，由于原木直徑大小不一，投料的不連續(xù)性和切削時原木的跳動， 削片機的實際生產能力 Q 為 式中 ----生產能力降低系數(shù) （實積米 /分） （5-2） zlnd423 所以削片機的實際生產能力為 投進削片機的原木直徑與喂料槽的截面尺寸有密切關系，所以也有用喂料槽的截 面尺寸來計算削片機的實際生產能力的。 為說明喂料槽的填滿程度，先假象原木完全填滿喂料槽，這時的極限生產能力 Q0為： （實積米 /分） （5-3）AlznQ03 式中 A----喂料槽的截面積（平方米） 其余符號含義同前。 實際操作中，原木不可能完全填滿喂料槽，再加上投料不連續(xù)，實際生產能力 Q 濰坊學院本科畢業(yè)設計 22 為： （實積米 /分） （5-4）kAlznQ03 式中 k----削片機的生產能力有效系數(shù)，一般取 k=0.14-0.20。 第 6 章 V 型帶的設計選擇 1.確定設計功率 設 P 為帶傳動的額定功率，單位為千瓦，Ka 為工作情況系數(shù)，查表得， Ka=1.3，則設計功率為 Pd=KaP=1.245=54（千瓦） 2.選擇窄 V 帶的型號 根據(jù)設計功率 Pd 和小帶輪的轉速 n1，小帶輪的轉速為 1440（r/min） ，由圖可選 擇帶的型號為 SPB 型。 3.確定帶輪的基準直徑 d1、d2 并驗算帶速 小帶輪直徑 d1 應大于或等于最小直徑 d。d1 過小，則帶的彎曲應力較大，反之， 則外廓尺寸增大，小帶輪的最小直徑為 200mm, 然后根據(jù)式得 m96023014d2n 計算 d2 值。一般情況 d1、d2 均應符合帶輪直徑尺寸系列，見表。帶速有公式可 算出 s/072.1560421*60ndv v<35m/s 滿足條件。 4.確定中心距 a 和帶的基準長度 Ld 一般推薦用下式初步確定中心距 a0，即 )d(2a)d(7.021021)96096 濰坊學院本科畢業(yè)設計 23 即 m230a81 則取 a0=2000 mm。 然后可有下式初定帶的基準長度 Ld0m49171504)296()20(52addaLd2110 根據(jù)初定 Ld0,由表選取接近的標準長度 Ld，取 Ld=5000mm。 然后再由下式算出實際中心距 m204917502Lda00 5.驗算小帶輪包角 根據(jù)下式驗算小帶輪包角 1，即 120 67.1583.20496183.57ad18012 6.確定 V 帶根數(shù) z 由表可查得單根 V 帶的額定功率值 P0，是特定條件下的額定功率值，而實際工作 情況與特定條件總會有不同，考慮到這一差別，V 帶根數(shù)計算公式為 計算的 z 一般應滿足小于等于 7。 L0dK)P( 由 n1=1440m/s，d1=200mm，i=4.8 查表可得 P0=10.07Kw,P0=0.82kW。同時查表 可得 K=0.95，KL=1.06，則， 9.406.195)82.071(4KPzLd 取 z=5 根。 濰坊學院本科畢業(yè)設計 24 第 7 章結論與建議 1.結論： 從削片機理論分析和試驗研究的現(xiàn)狀可以看出,國內外有關對木片質量方面的研究 較多,也較全面,并已經找出了影響木片質量的諸因素及影響規(guī)律,在生產實踐中已經取 得了比較好的效果.而對切削功率及振動噪聲的研究相對較少,雖有一定進展,但還不全 面,所以應加強此方面的研究. 木材削片技術在國外已成熟,我國削片工業(yè)的發(fā)展與之相比還有很大差距,近 10 年 來,隨著人造板和造紙工業(yè)的興旺,我國削片機的發(fā)展很快,數(shù)量、品種不斷增加,并正 在形成系列產品.然而我國林區(qū)的削片機多數(shù)還都是 60 年代的產品,不定型,出片率低, 質量無保證,而且維修困難,削片機的設計方法落后,靠類比、憑經驗的設計方法往往導 致設計質量不高,影響削片機的性能.針對我國削片工業(yè)的現(xiàn)狀,應采用一系列先進的測 試手段,對削片機進行動態(tài)測試和理論分析,并在此基礎上進行優(yōu)化設計,設計出適合我 國國情的新型木材削片機. 2.建議： （1）.木片從削片機送出有兩種形式：一種是上出料，采用風送。采用風送的削 片機刀盤的周邊上裝有若干風葉，產生一定的風壓，把木片吹至分離器分離。另一種 是下出料，削落的木片直接落到布置在刀盤下面的帶式運輸機上送走。前一種出料方 式在設備布置上稍微方便，但僅適用于低速的削片機，因為采用上出料在高速的條件 下容易造成木片過渡破碎，并且會不必要的增加削片機的動力消耗。 （2）.普通盤式削片機的一個很主要的缺點是使用的原木長度受到限制。從水平 喂料槽到傾斜喂料槽之間尚需一段過渡圓弧區(qū)。這些喂料槽占據(jù)了許多空間，廠房的 高度隨著原木長度的增加而需要增加，而且從高位往削片機投料，喂料槽與過渡圓弧 區(qū)槽體的連接、安裝都比較復雜，投下的原木也給刀盤和飛刀帶來很大的沖擊載荷。 若把原木從傾斜方向喂料改為水平方向喂料，就基本克服了上述缺點。 （3）.使用多刀削片機。在切削過程中經常有牽引力的作用，原木在喂料槽內的 跳動現(xiàn)象減輕，設備工作平穩(wěn)，木片質量得到改善；由于刀盤上裝刀數(shù)目增加和轉速 的提高，轉速比普通削片機約提高 50-100%，所以生產能力比較大；由于連續(xù)削片，在 生產中電機電流比較穩(wěn)定，不像普通削片機那樣電流波動大。 濰坊學院本科畢業(yè)設計 25 第 8 章 削片機的操作和維修注意事項 1. 開車前的準備工作 在削片機開車前，應做好下列準備工作： （1） 仔細檢查削片機和它的全部零件（包括喂料虎口，刀盤，刀片，外殼， 軸承，傳動裝置等）有無毛病，是否準備妥當； （2） 用規(guī)板檢查并校正刀片凸出的高度，研磨角和緊固情況，使其符合工藝 技術規(guī)程的規(guī)定； （3） 檢查底刀的緊固情況，檢查并校正底刀刃口和刀片與底刀的間隙，使其 符合工藝技術規(guī)程的規(guī)定； （4