2530 樹枝粉碎機粉碎部分設(shè)計

2530 樹枝粉碎機粉碎部分設(shè)計,樹枝,粉碎機,粉碎,部分,部份,設(shè)計 XX 大學(xué) XX 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書題 目： 樹枝粉碎機粉碎部分設(shè)計 專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化 學(xué) 號： XX63236 姓 名： XX 指導(dǎo)教師： XX 完成日期： 2012 年 5 月 20 日 XX 大學(xué) XX 學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計）任務(wù)書論文（設(shè)計）題目： 樹枝粉碎機粉碎部分設(shè)計 學(xué)號： XX63236 姓名： XX 專業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化 指導(dǎo)教師： XX 教授 系主任： XX 教授 一、主要內(nèi)容及基本要求本設(shè)計內(nèi)容是設(shè)計一個樹枝粉碎機粉碎裝置，參數(shù)自擬。其工作原理是，電機經(jīng)過帶輪傳動，帶動粉碎裝置主軸轉(zhuǎn)動，樹枝在高速旋轉(zhuǎn)的刀盤切削小逐一粉碎成細(xì)小的顆粒，然后從排料口排出。 這里主要采用盤式粉碎裝置，對于粉碎要求，盤式粉碎能夠滿足，并且結(jié)構(gòu)簡單，操作方便。普通的盤式粉碎均有長刀機構(gòu)組成，在刀盤上均勻分布若干把長刀。當(dāng)?shù)侗P旋轉(zhuǎn)時，飛刀把木材縱斷面一次性切斷，這樣會使得長刀粉碎機產(chǎn)生很大噪聲和震動，切削波動大，切削片料不均勻，同時粉碎粉功率峰值過高，功率消耗過大。 我使用的是短刀機構(gòu)，每把短刀均按連續(xù)性切削原則布置在刀盤上，在粉碎過程中，它是由每一組短刀依次逐條的將整個端面切削下來，這樣減小了機構(gòu)徑向跳動，保證了木材粉碎質(zhì)量，降低了粉碎功率，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便。 對于粉碎裝置要求如下： 1）保證粉碎裝置的平穩(wěn)性。2）具有好的粉碎能力和粉碎效率。 3)保證粉碎顆粒的均勻性。4）噪音要盡量小。 5）可靠地粉碎裝置與傳動間的各種力和力矩，在滿足零部件質(zhì)量要小的同時， 還要保證有足夠的強度和壽命。 本設(shè)計主要通過對長刀粉碎機構(gòu)分析與研究，選擇最佳的粉碎機構(gòu)，并對其進(jìn)行設(shè)計與計算。 二、重點研究的問題短刀盤式粉碎機飛刀安裝位置確定 飛刀安裝步驟 飛刀設(shè)計 主軸設(shè)計 各零部件結(jié)構(gòu)參數(shù)以及 CAD,PROE 畫法 三、進(jìn)度安排序號 各階段完成的內(nèi)容 完成時間1 查閱相關(guān)資料 第一周2 確定粉碎系統(tǒng) 第二周3 確定各部分的結(jié)構(gòu) 第三、四周4 零部件的設(shè)計 第五周至第七周5 畫相關(guān)零件圖 第八周至第十周6 畫裝配圖 第十一、十二周7 撰寫說明書 第十三周8 畢業(yè)答辯 第十四周四、應(yīng)收集的資料及主要參考文獻(xiàn)[1]顧正平，沈瑞珍.盤式短刀枝椏削片機設(shè)計參數(shù)的影響因素[J].北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報.2002(1):183-186 [2]濮良貴，紀(jì)名剛主編．機械設(shè)計[M]．北京：高等教育出版社,2006. [3]劉灝主編.機械設(shè)計手冊[S]．北京：機械工業(yè)出版社,1998. [4] 牛曉華,吳兆遷,樊濤.木質(zhì)物料粉碎機的設(shè)計[J].林業(yè)勞動安全，2008（3） :14-17. [5]李黎.木材切削原理與刀具[M].北京：中國林業(yè)出版社，2005. [6]羅迎社.材料力學(xué)[M].武漢：武漢理工大學(xué)出版社，2001. [7]濮良貴,紀(jì)名剛,陳國定,吳立言.機械設(shè)計[M]. 北京：高等教育出版社 2006. [8]蘇旭平.工程材料[M].湖南：XX 大學(xué)出版社，2008. [9]朱思紅,付東荔,繆小紅.樹枝粉碎機的研制[J].南京大學(xué)學(xué)報，2004，27（3）： 111-113. [10]張曉文,顧正平，沈瑞珍.盤式木材削片機均衡切削的研究[J].北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報.1999,第 21 卷. XX 大學(xué) XX 學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計）評閱表學(xué)號 XX632376 姓名 XX 專業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 畢業(yè)論文（設(shè)計）題目 樹枝粉碎機粉碎部分設(shè)計 評價項目 評 價 內(nèi) 容選題1.是否符合培養(yǎng)目標(biāo)，體現(xiàn)學(xué)科、專業(yè)特點和教學(xué)計劃的基本要求，達(dá)到綜合訓(xùn)練的目的；2.難度、份量是否適當(dāng)；3.是否與生產(chǎn)、科研、社會等實際相結(jié)合。能力1.是否有查閱文獻(xiàn)、綜合歸納資料的能力；2.是否有綜合運用知識的能力；3.是否具備研究方案的設(shè)計能力、研究方法和手段的運用能力；4.是否具備一定的外文與計算機應(yīng)用能力；5.工科是否有經(jīng)濟分析能力。論文（設(shè)計）質(zhì)量1.立論是否正確，論述是否充分，結(jié)構(gòu)是否嚴(yán)謹(jǐn)合理；實驗是否正確，設(shè)計、計算、分析處理是否科學(xué)；技術(shù)用語是否準(zhǔn)確，符號是否統(tǒng)一，圖表圖紙是否完備、整潔、正確，引文是否規(guī)范；2.文字是否通順，有無觀點提煉，綜合概括能力如何；3.有無理論價值或?qū)嶋H應(yīng)用價值，有無創(chuàng)新之處。綜合評價XX 同學(xué)畢業(yè)設(shè)計立論正確，論述充分，結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)；具有較強的的文獻(xiàn)查閱、資料綜合歸納整理能力，能在設(shè)計中熟練運用所學(xué)知識，設(shè)計方案合理可行，工作量較大，論文質(zhì)量一般，圖紙完整。同意參加答辯。評閱人： 年 月 日 XX 大學(xué) XX 學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計）鑒定意見學(xué)號： XX63236 姓名： XX 專業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化 畢業(yè)論文（設(shè)計說明書） 53 頁 圖 表 8 張論文（設(shè)計）題目： 樹枝粉碎機粉碎部分設(shè)計 內(nèi)容提要： 城市綠化過程中，每年都要修剪下大量的樹枝。修剪下的樹枝形狀各異、大小不等、粗細(xì)不均，收集整理十分不便。將樹枝就地粉碎削片，不僅可以節(jié)省運輸成本、減少樹枝堆積用地、凈化環(huán)境，削片粉碎后的枝葉碎渣還可以用于生產(chǎn)有機堆肥，改良土壤，進(jìn)行循環(huán)利用；或加工成制漿造紙和生產(chǎn)人造板所需的工藝木片；或進(jìn)行粉碎后再利用，制作成壓縮燃料塊或作為裸露地覆蓋物，能變廢為寶。本設(shè)計是樹枝粉碎方案的設(shè)計。經(jīng)過大量文獻(xiàn)檢索，資料查詢，對設(shè)計方案進(jìn)行了系統(tǒng)的論證，確定了盤式切削方案。其工作原理是，電機經(jīng)過帶輪傳動，帶動粉碎主軸轉(zhuǎn)動，樹枝在高速旋轉(zhuǎn)的刀盤下逐一削切成符合要求的小木塊，再經(jīng)排料口排出。方案主要特點在于刀盤上短刀設(shè)計與排列方案選取。普通的盤式切削均用長刀，這樣將帶來較大的噪聲與震動，徑向跳動大，樹枝粉碎不均勻，帶來較大功率消耗。短刀的使用，使這些缺點得到了改善，每把短刀按照連續(xù)性原則擺放在刀盤上，刀盤旋轉(zhuǎn)時，是由每組短刀依次將木材切削下來，避免了如長刀那樣一次切下整個木材端面的缺陷。指導(dǎo)教師評語選題符合培養(yǎng)目標(biāo)，立論正確，論述充分，結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)合理，設(shè)計、計算、分析處理科學(xué)，技術(shù)用語準(zhǔn)確，符號統(tǒng)一，圖表圖紙完備、整潔、正確，引文規(guī)范。有查閱文獻(xiàn)、綜合歸納資料，綜合運用知識的能力。同意其參加答辯，建議成績評定為“及格” 。指導(dǎo)教師： 年 月 日答辯簡要情況及評語答辯材料提交完整，基本能正確流利地回答問題，基本知識和基本技能掌握尚可。工作量較為飽滿，說明書、圖紙有錯誤，須進(jìn)行修改完善。根據(jù)答辯情況，答辯小組同意其成績評定為“ ”。答辯小組組長： 年 月 日答辯委員會意見經(jīng)答辯委員會討論，同意該畢業(yè)論文（設(shè)計）成績評定為“ ”。答辯委員會主任： 年 月 日目錄摘要 _____________________________________________________________________________________1ABSTRACT _________________________________________________________________________________21 緒論 ___________________________________________________________________________________31.1 課題研究背景，目的及其意義 __________________________________________________________31.2 枝椏粉碎機的分類特點及其工作原理 __________________________________________________31.3 國內(nèi)外枝椏粉碎機的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢 __________________________________________________51.4 選題的設(shè)計思想，設(shè)計方法及改進(jìn) ____________________________________________________61.5 預(yù)期結(jié)果 ___________________________________________________________________________62 移動式枝椏粉碎機的總體設(shè)計 _____________________________________________________________72.1 枝椏粉碎機設(shè)計任務(wù) _________________________________________________________________72.2 普通盤式枝椏粉碎機的結(jié)構(gòu) ___________________________________________________________72.3 盤式枝椏粉碎機的削片原理 ____________________________________________________________92.4 本章小結(jié) ___________________________________________________________________________113 主要技術(shù)參數(shù)的確定和計算 ______________________________________________________________123.1 生產(chǎn)能力的確定 ____________________________________________________________________123.2 飛刀數(shù)量的確定 ____________________________________________________________________123.3 切削力的計算 _______________________________________________________________________133.3.1 主切削力的理論分析與計算 ______________________________________________________133.3.2 主切削力的經(jīng)驗公式 ____________________________________________________________153.4 切削功率的計算 _____________________________________________________________________193.4.1 切削功率的計算 ________________________________________________________________193.5 飛刀伸出量的確定 ___________________________________________________________________214 主要部件的設(shè)計計算 ____________________________________________________________________224.1 盤式短刀與長刀削片機比較 ___________________________________________________________224.2 飛刀平面布置 _______________________________________________________________________244.3.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 __________________________________________________________________274.4 滾動軸承的選擇 _____________________________________________________________________284.5 鍵連接的設(shè)計 ______________________________________________________________________284.5.1 帶輪與輸入軸間鍵的選擇及校核 _____________________________________________________284.5.2 輸出軸與齒輪間鍵的選擇及校核 __________________________________________________284.6 飛刀的設(shè)計 _________________________________________________________________________294.7 本章小結(jié) ___________________________________________________________________________295 主要部件的校核和驗算 __________________________________________________________________305.1 主軸強度的校核 ____________________________________________________________________305.1.1 求軸上的載荷 _____________________________________________________________________305.1.2 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度 ____________________________________________________315.1.3 精確校核軸的疲勞強度 __________________________________________________________315.2 滾動軸承的校核 ____________________________________________________________________345.3 本章小結(jié) ___________________________________________________________________________355.4 最后完成圖 _________________________________________________________________________35結(jié)論 ____________________________________________________________________________________36致謝 ____________________________________________________________________________________37參考文獻(xiàn) ________________________________________________________________________________38中文翻譯 ________________________________________________________________________________39英文翻譯 ________________________________________________________________________________45\第 1 頁摘要:近年來，隨著我國經(jīng)濟建設(shè)的發(fā)展，在很多領(lǐng)域的生產(chǎn)實際中，對各種木質(zhì)物料粉碎機的需求越來越大。根據(jù)木質(zhì)物料粉碎機用途的不同，研制出滿足各種要求的木質(zhì)物料粉碎機已成為目前迫在眉睫的緊要任務(wù)。本機的機架、上蓋都采用了鑄件，降低了整機的重心；發(fā)動機和主軸之間通過皮帶傳動，緩和了載荷沖擊；主軸通過兩個圓錐滾子軸承與機架連接；刀盤和主軸之間采用平鍵聯(lián)接；飛刀用墊塊和螺栓固定。飛刀采用螺旋曲面方式依次擺放多把短刀。關(guān)鍵詞:樹枝粉碎機，園林綠化，削片機，木材加工第 2 頁The Design of branch chipperAbstract：In recent years, with the economic development in our country, and in many fields in the actual production, for a variety of wooden material grinder increasing demand. According to the wooden material grinder of different applications, developed to meet the various requirements of the wooden material grinder has become the urgent task for current imminent. The machine's rack, about the top head has used the casting to reduce the machine's center of gravity, Strengthened the stability of complete machine effectively; Between the engine and the main axle adopts the belt transmission to relax the load impact, reduced the harm of overload which brings for the major component such as fly cutter； The connection of main axle and rack is two circular cone roller, to prevent the main axle have great beating; The connection of cutter head and main axle is flat key, Coordinates closely； The fly cutter uses the bolt and cushion to be fixed, Reliable and stable, The fly cutter stretches out the quantity to be able to adjust，And advantageous for disassembling and the replacement. Rack is equipped with wheels, can be driven by the traction machine，Suitable to use in the urban green residues and the trail level lumber processing. Key words: branch chipper, landscaping, chipper, wood processing第 3 頁1 緒論1.1 課題研究背景，目的及其意義城市綠化過程中，每年都要修剪下大量的樹枝。修剪下的樹枝形狀各異、大小不等、粗細(xì)不均，收集整理十分不便。由于枝椏蓬松，運輸效率低，費時又費力，而且運輸安全性差。而運出的枝椏，部分被送到垃圾場，部分被燒掉。雖然樹枝處理了，但污染了環(huán)境，浪費了人力物力。因此枝椏處理不但是令市政部門頭疼的問題，也是工廠、學(xué)校、小區(qū)、果園等每年都要面臨的問題。將樹枝就地粉碎削片，不僅可以節(jié)省運輸成本、減少樹枝堆積用地、凈化環(huán)境，削片粉碎后的枝葉碎渣還可以用于生產(chǎn)有機堆肥，改良土壤，進(jìn)行循環(huán)利用；或加工成制漿造紙和生產(chǎn)人造板所需的工藝木片；或進(jìn)行粉碎后再利用，制作成壓縮燃料塊或作為裸露地覆蓋物，能變廢為寶。近年來，樹枝削片粉碎處理悄然興起，這不僅大大地改變了以往靠人力處理枯枝落葉的模式、加快了樹枝樹葉的處理速度，而且節(jié)省了費用，還減輕了工人的勞動量，成了枝椏處理的必然發(fā)展趨勢。因此，研制樹枝粉碎削片機，對提高枝椏處理效率、擴大枝椏的用途、提高枝椏的利用率、節(jié)約資源、美化環(huán)境具有重要意義。1.2 枝椏粉碎機的分類特點及其工作原理樹枝粉碎機是將原木、采伐與撫育剩余物（枝椏、梢頭木、樹根、小徑木等）以及木材加工剩余物（如板皮、板條、碎單板、木芯等）加工成一定規(guī)格長度木片的設(shè)備。它屬于備料設(shè)備，但也是十分重要的。其切削特征是縱端向切削，主要參數(shù)是削出木片的長度。對枝椏粉碎機的主要工藝要求是：削出的木片長度應(yīng)均勻一致，其合格率應(yīng)在允許范圍內(nèi)，且應(yīng)厚度均勻，切口大而平滑，產(chǎn)生的碎料少，削出的木片的尺寸規(guī)格依使用要求而定。隨著人造板工業(yè)的發(fā)展和原木資源的日益缺乏，利用各種剩余制品削制工藝木片作為充分利用木材資源、提高木材綜合利用率的主要手段的觀點，已得到了人們的普遍贊同，削片機的種類也隨之而日益增多。樹枝粉碎機按切削機構(gòu)的形狀可分為鼓式和盤式，它們的結(jié)構(gòu)簡圖如下圖：第 4 頁1.軸承座 2.主軸 3.刀盤 4.壓刀塊 5.飛刀 6.側(cè)刀 7.底刀圖 1.1 盤式枝椏粉碎機結(jié)構(gòu)簡圖要把枝椏加工成碎片, 首先需要人工將枝椏材放進(jìn)料斗, 木材在人力或進(jìn)料機構(gòu)的壓力作用下進(jìn)入削片機, 當(dāng)木材的端面碰到飛刀刀盤端面時 , 進(jìn)給停止, 飛刀轉(zhuǎn)到切削位置開始切削, 由于飛刀有一定角度, 當(dāng)切入木材一定深度時, 木材受到飛刀切削面的分力、刀盤和料斗( 或底刀)的阻礙作用, 局部沿木材纖維方向崩裂成木片, 從前刀面飛出。切削過程中, 木材在壓力和飛刀切削分力的作用下，向刀盤方向進(jìn)給, 使切削加工得以連續(xù)進(jìn)行, 完成整根木材的加工。鼓式枝椏削片機機座采用高腔度鋼板焊接而成，是整臺機器的支承基礎(chǔ)；刀輥上安裝兩把飛刀，用專門制造的飛刀螺栓，通過壓力塊，把飛刀固定在刀輥上；根據(jù)被切削原料的不同厚度，上喂料輥總成可以借助液壓系統(tǒng)在一定范圍內(nèi)上下浮動；切削下來的合格木片通過網(wǎng)篩孔落下，有底部排處，大的片料將在機內(nèi)再進(jìn)行切削。鼓式削片機的結(jié)構(gòu)簡圖如下圖 2 所示。第 5 頁1.主 軸 2.鎖 緊 裝 置 3.飛 刀 4.飛 刀 螺 栓 5.壓 刀 塊6.飛 刀 座 7.刀 輥 8.上 喂 料 輥 9.下 喂 料 輥 10.底 刀圖 1.2 鼓 式 枝 椏 粉 碎 機 結(jié) 構(gòu) 簡 圖一般而言，盤式樹枝粉碎機由于飛刀運動時的切削平面固定不變，飛刀和底刀可以很好的形成剪切作用，所以盤式枝樹枝碎機的木片比鼓式枝樹枝碎機的木片質(zhì)量好，生產(chǎn)率高；適宜加工原木、劈木、木芯、較厚的板皮和成捆的枝椏材，因其進(jìn)料槽為方形或圓形，可充分發(fā)揮其生產(chǎn)能力，主要用于生產(chǎn)規(guī)模較大的人造板企業(yè)和造紙企業(yè)。鼓式枝椏粉碎機由于飛刀的切削平面隨飛刀位置的變化而變化，削片過程中不能形成有利的剪切作用，其進(jìn)料槽沿刀鼓方向為長方形，適用于加工板皮、板條、碎單板、小徑木、枝椏材等厚度較小、徑級不大的木料和竹材，這種削片機主要用于中小型人造板企業(yè)；現(xiàn)在經(jīng)改進(jìn)的鼓式削片機的削片質(zhì)量完全能夠滿足人造板生產(chǎn)的工藝要求。盤式枝椏粉碎機大多數(shù)采用自由進(jìn)料，而鼓式枝椏粉碎機大多數(shù)采用強制進(jìn)料，水平進(jìn)料的適宜加工較長的原料，而加工較短的原料通常采用傾斜進(jìn)料?？傊糠鬯闄C的結(jié)構(gòu)形式主要取決于原料的特征和對削片質(zhì)量及生產(chǎn)率的要求。對于中小型樹枝粉碎機而言，由于其削制的原料大多數(shù)是枝椏、板皮等剩余物，材徑較小，采用平面盤式機削片時，對平面盤式的削片長度的均勻性影響不大，而其制造成本低廉，易于推廣。因此，中小型枝椏粉碎機采用平面刀盤結(jié)構(gòu)是一個發(fā)展方向。水平進(jìn)料可防止原料撞擊刀盤軸，操作方便，安全可靠；而傾斜進(jìn)料便于投料，可保證合理的切削參數(shù)。1.3 國內(nèi)外枝椏粉碎機的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢我國枝椏粉碎機的研制工作始于 20 世紀(jì) 60 年代，70 年代中期開始研究伐區(qū)木片生產(chǎn)工藝設(shè)備，80 年代國家設(shè)立“伐區(qū)枝椏木片生產(chǎn)設(shè)備及工藝的研究”攻關(guān)課題，進(jìn)行了系統(tǒng)研究，取得了一定成果。進(jìn)入 90 年代，木片生產(chǎn)得到了快速發(fā)展，木材削片機制造業(yè)也隨之進(jìn)一步發(fā)展。目前已至少有 30 多家生產(chǎn)削片機的廠家，生產(chǎn) 20 多種型號的木材削片機。我國目前所用的削片機主要有以下幾種型號：（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;此外，還有極少量的 BX1710B 盤式削片機和 BX1112 盤式削片機等。至于枝椏粉碎機，我國常州市林機廠及其它生產(chǎn)企業(yè)在 90 年代就曾研制過多種機型，功率一般為 3-5kW，但都第 6 頁未推廣，主要原因都是功率太小，只能削小枝椏，徑級到 30~40mm 就削不動，無法滿足使用要求。國外大規(guī)模的木片生產(chǎn)始于 60 年代，近年來發(fā)展很快，不僅產(chǎn)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。而且國外枝椏削片機的性能也比國內(nèi)要好一些，這主要表現(xiàn)在其產(chǎn)品型號齊全，功率強勁，外形美觀，操作方便，噪聲低，人性化設(shè)計等。如美國的百萊瑪設(shè)備公司的產(chǎn)品威猛系列切枝機。其中威猛 BC600XL 型就是一款高產(chǎn)量、大功率的切枝機，它具有獨創(chuàng)的外觀設(shè)計和驅(qū)動系統(tǒng)，具有同類產(chǎn)品中最大的進(jìn)料口。從細(xì)小的樹枝到直徑 150mm 的樹干，BC600XL 型切枝機都能從容應(yīng)付。其較大的動力和寬闊的進(jìn)料口使其功效超卓，并可省去大量的對樹枝的預(yù)先修理時間。近年來，國外削片機的研制有了進(jìn)一步的發(fā)展，主要是增加輔助進(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，并且裝刀多刀化；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(shè)第二底刀以及使其多刃化；可調(diào)節(jié)生產(chǎn)率的削片機；改進(jìn)切削機構(gòu)和進(jìn)給方式以及適應(yīng)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。1.4 選題的設(shè)計思想，設(shè)計方法及改進(jìn)普通盤式削片機的飛刀為長直刀, 在刀盤上呈徑向布置 , 切削木材時, 飛刀要切削整個原木端面, 導(dǎo)致動態(tài)載荷( 切削力、切削功率) 波動大、切削過程不平穩(wěn)、功率消耗大、振動噪聲大.為改善這種情況, 國內(nèi)外科研人員曾做過很多研究 , 一是力圖搞連續(xù)切削, 在刀盤上增加飛刀數(shù)量, 這樣雖然使切削情況有所改善, 但飛刀在切削過程中切削原木的寬度仍然是變化的, 而且增加刀數(shù)導(dǎo)致功率成倍地增長; 二是將飛刀后面和刀盤面制造成螺旋面,這樣切削平穩(wěn)，加工出來的木片質(zhì)量好。這里我采用螺旋面切削方式，并對它進(jìn)行了均衡性切削改進(jìn)，力圖減小削片過程中切削力和切削功率的波動。1.5 預(yù)期結(jié)果本樹枝粉碎機，結(jié)構(gòu)緊湊合理，零件加工方便，操作簡便，生產(chǎn)能力大，木片合格率高，木片質(zhì)量還可以適當(dāng)調(diào)節(jié)，單位木片產(chǎn)量能耗低。第 7 頁2 移動式枝椏粉碎機的總體設(shè)計2.1 枝椏粉碎機設(shè)計任務(wù)根據(jù)枝椏粉碎機的用途及其使用要求，并結(jié)合任務(wù)書所給初始參數(shù)，設(shè)計本機設(shè)計任務(wù)如下：切削機構(gòu)形狀：盤式進(jìn)料方式：傾斜 45o 進(jìn)料出料方式：下出料最大切削直徑：150mm刀盤半徑：560 mm刀盤轉(zhuǎn)速：3600 r/min發(fā)動機功率：22kw刀盤形式：平面刀盤飛刀數(shù)：8 把飛刀的調(diào)整使用齒形調(diào)整結(jié)構(gòu)2.2 普通盤式枝椏粉碎機的結(jié)構(gòu)由參考文獻(xiàn)[4]可知，普通盤式樹枝粉碎機主要由刀盤、進(jìn)料槽、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，由發(fā)動機通過皮帶傳動驅(qū)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。大型盤式削片機除刀盤起飛輪作用外，在主軸上還專門裝有 1 個飛輪，并兼作制動輪。刀盤的材料一般采用 30，35，45 號鑄鋼；當(dāng)切削速度大于 50 m/s 時采用 A4、A5 鍛鋼。鑄鋼件必須退火處理，鍛鋼件須正火處理；粗加工后進(jìn)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，不應(yīng)有降低使用性能的缺陷。普通（少刀）盤式機的刀盤上裝有 2~4 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 8°～15°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 100 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 5°左第 8 頁右。飛刀的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。飛刀的楔角取 30°～45°，凍材、硬材取較大值。飛刀刃口伸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。飛刀有利用刀片后部的齒定位的，屬有級調(diào)節(jié)，也有利用刀片后部的硬木墊塊或澆鑄的鉛條定位的，屬無級調(diào)節(jié)，精度較高。盤式機是由安裝在刀盤上的飛刀和安裝在進(jìn)料槽上的底刀形成剪切機構(gòu)的。底刀的刃口有的是用硬質(zhì)合金堆焊而成。為防止印較大的沖擊力損壞刃口，底刀的刃磨角較大，一般為 85°～90°，也有的大于 90°的（采用90°的底刀，四角可輪換使用）。飛刀與底刀的間隙一般為 0.3 mm～1.0 mm，這取決于削片機的精度和刀盤直徑的大小等因素。大多數(shù)盤式枝椏粉碎機不設(shè)強制進(jìn)料機構(gòu)，僅有進(jìn)料槽（又稱喂料槽）。進(jìn)料槽相對刀盤平面的安裝角度影響自由進(jìn)料時削出的木片長度。如圖 2.1 所示，A′B′C′D′為平盤平面，BD′為進(jìn)料槽的中心線，CD′平行于刀盤軸線，其值等于刀盤伸出量，則木片的長度 l 為：(2.1)21'1'' coscosaCDaBD??即　 (2.2)21hl式中： h——飛刀伸出量；a1——傾斜角，即進(jìn)料槽的中心線與水平面間的夾角；a2——偏角，即進(jìn)料槽的中心線在水平面上的投影與刀盤軸線的夾角。由于削片時原料尾端在進(jìn)料槽中抬起，為獲得要求的木片長度，實際裝刀高度應(yīng)比計算值小 2 mm 左右。傾斜角 a1 取 45°～ 52°，偏角 a2 取 20°～30°。它們h的大小不但影響木片的長度及厚度，而且還影響木片的切口面積、木片質(zhì)量和削片的動力消耗。傾斜進(jìn)料的進(jìn)料槽通常還有轉(zhuǎn)角 a3，即進(jìn)料槽底面與水平面的夾角，其作用是使木料在切削時沿槽底滑向刀盤中心，有利于實現(xiàn)連續(xù)切削、減小切削的阻力矩。對于水平進(jìn)料的進(jìn)料槽，傾斜角 a1=0，只有偏角 a2，由于偏角的作用，使削片機在削片時產(chǎn)生的進(jìn)給方向的分力，牽引木料向刀盤進(jìn)給運動。盤式枝椏粉碎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第 9 頁裝６個～８個葉片，它在刀盤轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生氣流，把削出的木片沿刀盤的切口方向從上排料口排出。當(dāng)葉片的速度為 27 m/s～28 m/s 時，木片的拋出高度可達(dá) 4 m～5 m。當(dāng)?shù)侗P的轉(zhuǎn)速較高或直徑較大而使得刀盤線速度較大時，為防止過度打碎木片，減小動力消耗，在刀盤上不裝葉片，削出的木片由下部開口的機殼直接落到皮帶運輸機上輸出，這稱為下排料。圖 2.1 木片長度與進(jìn)料槽安裝角的關(guān)系2.3 盤式枝椏粉碎機的削片原理通過觀察和研究證明，盤式樹枝粉碎機在削片過程中，木料的已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平面。在削片時，木料沿著進(jìn)料槽的移動，主要是由于飛刀對木料的作用力在進(jìn)給方向的分力（牽引力）的作用而致。理論上可以證明：在傾斜進(jìn)料時，靠木料自重產(chǎn)生的下滑是不能產(chǎn)生足夠位移的。無強制進(jìn)給機構(gòu)的水平進(jìn)料盤式枝椏粉碎機，木料仍能按木片長度進(jìn)料，也充分證明了這一點。對于結(jié)構(gòu)參數(shù)已定的盤式機，在削片過程中，切削方向與進(jìn)給方向形成的遇角是不變的，與木料的厚度和徑級大小無關(guān)，飛刀對木第 10 頁料產(chǎn)生的牽引力的方向不變；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并向刀盤方向進(jìn)給。因此大多數(shù)盤式枝椏粉碎機不采用強制進(jìn)給機構(gòu)，并且適宜加工厚度和徑級較大的木料。如圖 2.2 所示，木料被飛刀牽引向前進(jìn)給的速度 u 為：圖 2.2 盤式削片機的運動分析(2.3))sin(???avu式中： ——飛刀的切削速度；v——飛刀的安裝后角；a——遇角。?從上述分析可見:盤式削片機的飛刀在運轉(zhuǎn)過程中形成的切削平面是固定不變的，在每一切削層的切削過程中，基本上始終通過底刀刃口，飛刀和底刀可以很好地形成剪切機構(gòu)，這也使得盤式削片機比鼓式削片機的削片質(zhì)量好。木料在飛刀和底刀的剪切作用下，被切下的木塊（切屑）經(jīng)過刀盤的窄縫時，由于受到飛刀前面擠壓力的作用，被分裂成一定厚度的木片。研究與試驗表明，木片的厚度 為：S（2.4)KlS21??第 11 頁式中： ——木片長度；l——沿纖維方向木材的抗剪強度；1?——沿纖維方向木材的抗壓強度；2——其他因素的影響系數(shù)。K如木片長度為 20 mm 時，木片厚度為 3.9 mm～6.2 mm；木片長度為 25 mm 時，木片厚度為 4.8 mm～7.5 mm。木片厚度不僅取決于木片長度和木材的物理機械性能等因素，還與進(jìn)料槽及飛刀的安裝角度和飛刀的刃磨角等因素有關(guān)。當(dāng)飛刀的刃磨角和安裝后角較大時，則削出的木片較厚，反之較薄。2.4 本章小結(jié)本章主要介紹了枝椏粉碎機的結(jié)構(gòu)和工作原理，普通盤式枝椏粉碎機的組成，木片的長度和厚度計算，排料方式的選擇為上出料，木料被飛刀牽引向前進(jìn)給的速度計算等。第 12 頁3 主要技術(shù)參數(shù)的確定和計算3.1 生產(chǎn)能力的確定在削片過程中，由于加料的不連續(xù)性，樹種、含水率和被切削斷面積的變化，以及同時參加切削的飛刀的數(shù)量不同，使切削力不是一個固定的數(shù)值。由文獻(xiàn)[4]知，目前盤式削片機的主電機功率 (kW)一般按下列經(jīng)驗公式推算N(3.1)KEQ?式中： ——不均勻系數(shù)，取 ；K2.1~——加工 1 實積 m3木材所需的能量，kWh/實積 m3；EQ——削片機的生產(chǎn)率，m 3/h。根據(jù)實驗測得 。由發(fā)動機功率為 20KW，取 K=1.1，E=6，N=22KW6~4?則 )/(3./hKENQ?3.2 飛刀數(shù)量的確定由文獻(xiàn)[4]知，非強制進(jìn)料的盤式枝椏粉碎機的生產(chǎn)能力 (實積 m3/h)為Q（3.2）nZlFKQ321806???式中： ——設(shè)備時間利用系數(shù)，取 ；1K5.0~?——工作時間利用系數(shù)，取 ；2 872——原料形態(tài)影響系數(shù)，成捆枝椏材取 ，其他原料取 1；3 7.3K——刀盤轉(zhuǎn)速，r/min；n——飛刀數(shù)量；Z——木片平均長度，mm；l——原料的斷面積，mm2；F取 =0.4， =0.7， =0.7，l=8mm，F(xiàn)= ，d=150mm1K23K4/2d??第 13 頁則 ，圓整為 Z=8,故由生產(chǎn)率可選飛刀的數(shù)量為 8 把。3.7106328????nlFKQZ3.3 切削力的計算3.3.1 主切削力的理論分析與計算盤式削片機是由徑向安裝在刀盤上的飛刀和裝在殼體上的底刀組成的切削機構(gòu)，其切削過程可看成是有支承的銑削或剪切。削片機切削木材時，木材經(jīng)進(jìn)料槽向刀盤進(jìn)給，刀盤上每把飛刀的切削厚度為 h，大小等于飛刀從刀盤表面的伸出量。切掉的木塊形成木片，穿過刀盤上的通孔，落到刀盤背面，經(jīng)出料口排出。木材削片機的整機載荷包括切削阻力，風(fēng)扇葉片阻力，強制進(jìn)料機構(gòu)的阻力等，其中切削阻力占絕大部分，飛刀間歇切削和木材進(jìn)料的不連續(xù)性使削片機工作時切削阻力在 0 到最大值之間變化。木料徑級不一，材性不同及節(jié)子等也會引起載荷的變化。木材削片機在工作時載荷波動很大，為了使削片機運轉(zhuǎn)平穩(wěn)和充分利用原動機的功率，刀盤具有很大的轉(zhuǎn)動慣量，起到了飛輪的作用，利用其慣性能來克服短時的大負(fù)荷。此外，異步電動機和汽油機都具有一定的過載能力，當(dāng)遇到大負(fù)荷轉(zhuǎn)速下降的時候，這種過載能力就發(fā)揮出來。利用慣性動能和過載能力這兩點是削片機不同于一般平穩(wěn)載荷機械的特點，傳統(tǒng)削片機的設(shè)計計算中常考慮這兩點。飛刀切削木材時，除前刀面對木材作用以外，后刀面和刀刃部分對木材也有作用力，刀刃處雖應(yīng)力較大，但表面積很小，刀刃作用力在總作用力中所占比例很小，可忽略不計。為簡化問題，設(shè)刀刃為直線，切削速度垂直于刀刃方向，木材纖維方向亦垂直于刀刃方向【8】。飛刀前刀面對木材的作用力合力為 Fr，飛刀后刀面對木材的作用力 由正壓力 和摩擦阻力 兩個力合成;此外還有底刀對木材的作用力 , ,αFαNαfF xPy第 14 頁木材受力見下圖 31:圖 3.1 木材所受刀片作用力將各力投影到 X 軸和 Y 軸上,有則有 0??xF0???xxPF??則有y?γαyy)-tan(α?x?yP?聯(lián)立以上方程解得:?????tan)tan(??yxF的計算式可參考文獻(xiàn)[8],其中：xFγ,（3.3）)90sin()90cos( )/ ???????? ?? ?? ????????cx fbl（3.4）)φεβαi()φεβα( )oτγγ γ/γ cy flF式中: l——木片纖維長度,m；B——切削寬度,m；——木材順紋理剪切強度 ,N/mm2；/?——附加阻力系數(shù),由試驗測定；cf——飛刀后角；α第 15 頁——飛刀楔角；?——進(jìn)料槽斜角；?——后刀面與木材摩擦角；??——前刀面與木材摩擦角；?φ， ——前刀面與木材摩擦系數(shù),一般在 0.5~0.75 之間,常??arctnγ?γ取 0.6。將 代入公式得：xFγ,)tan()90φεβαsin()90φεβαcos(tan(coinτ γγ11 ????????? ????????????x fblblP（3.5）利用此公式,可以對主切削力進(jìn)行理論計算,將各已知參數(shù)以及不同徑級木材代入公式,其中飛刀伸出量 h=10mm,切削木片長度 l=8mm,飛刀楔角 =30 度,進(jìn)料 =45o, β?=5o =75N/cm2, =0.6, = = ,最后得出 =3273N,由切削最大α1?cf??γφ??31arctn0.6xP直徑為 150mm, ,取切削寬度 b=100mm.a=1mm,得出理論單位切削阻bpAFx??力 =32.73N/ 。'x2m3.3.2 主切削力的經(jīng)驗公式由切削力可按下式計算：bapAFx??（3.6）式中：b——切削寬度，mm；a——切削厚度，mm。切削力與切削面積的關(guān)系，可以用單位切削寬度上作用的切削力 與切削厚度 a'xF的關(guān)系來代替，即：（3.7）apFx??'可以把單位切削力 P 當(dāng)作一個系數(shù)，用以反映切削力與切削厚度之間的函數(shù)關(guān)系。第 16 頁若表示 與 a 之間變化規(guī)律的曲線為通過坐標(biāo)原點的斜直線，單位切削力便是該斜線'xF的斜率。實際上，從實驗結(jié)果中可知， 隨 a 而變化的直線具有縱截距，而且在不同'xF的切削厚度范圍內(nèi)，直線的斜率不同，即單位切削力不同。所以需要根據(jù)不同的切削厚度范圍，分別建立不同的單位切削力的計算公式。切削力經(jīng)驗公式的建立，是從確立切削厚度與單位切削力的關(guān)系著手的；然后將影響切削力的一系列因素，如刀具變鈍，刀具切削方向相對于纖維的方向，切削角，切削速度，材種等，通過系數(shù)修正，經(jīng)驗公式換算，加以綜合考慮；最后建立隨不同因素變化的切削力經(jīng)驗公式。1.確定切屑厚度與單位切削力的關(guān)系近半個世紀(jì)以來，對木材切削過程的試驗研究表明，在切屑厚度 時，單ma1.0?位切削寬度上作用的切削力 與切屑厚度之間的關(guān)系可用 AB 直線表示，如下圖。'F圖 3.2 單位切削寬度上作用的切削力 與切屑厚度之間的關(guān)系曲線'F直線 AB 的方程為：（3.8）)/81.9(''' mNapfF???式中： ——AB 直線的縱截距。'f—— 時，直線 AB 的斜率， 。'pma1.0?1'tan??p實際上，當(dāng)切屑厚度變小，在 時， 與 a 之間的函數(shù)關(guān)系改用曲線 BDa1.0?'F表示，若以直線 BD 近似地代替曲線 BD，則直線 BD 的方程為：（3.9）)/8.9(2.'' mNpfF??????第 17 頁式中： ——BD 直線的縱截距；'2.0f—— 時，BD 直線的斜率：??pma1.?''''28.08tanpff??????下面在兩種切屑厚度范圍內(nèi)，根據(jù)前，后刀面作用力的不同，分別建立作用在前，后刀面上的單位切削力計算公式：當(dāng) 時：ma1.0?''8.0'2.''' ??FapfapfF?????? （3.10）式中： ——作用在后刀面上的單位切屑寬度上的切削力。從真實切刀切削木料'?的過程中可以觀察到，雖然 a=0，但后刀面仍然對切削平面以下的木材起作用，這時；'2.0'fF??'?——作用在前刀面上的單位切屑寬度上的切削力， 。apfF???'8.0'?當(dāng) 時：ma1.?'')'8('2.0' ?????FapfF????? （3.11）式中： ——作用在后刀面上的單位切屑寬度上的切削力。該力不因切屑厚度變'?化而異； ——作用在前刀面上的單位切屑寬度上的切削力， 。'??F ???apfF)'8('??相應(yīng)單位切削力 p 隨切屑厚度 a 的變化而變化的關(guān)系式為：（1）當(dāng) 時：ma1.0???paffpf ????)'8.0('2.' （3.12）式中： ——作用在后刀面上的單位切削力；?p?——作用在前刀面上的單位切削力。（2）當(dāng) 時：ma1.0?????pfap????)'8('2.0 （3.13）第 18 頁式中： ——作用在后刀面上的單位切削力；?p??——作用在前刀面上的單位切削力。2.確定刀具變鈍與單位切削力的關(guān)系在真實切刀切削木材的過程中，既然刀刃圓半徑的大小只是影響后刀面的變形功，那么變鈍刀具對單位切削力的影響也應(yīng)該局限在對后刀面單位切削力 的影響上。?p刀具變鈍的影響用變鈍系數(shù) 修正。根據(jù)試驗 =1~1.7。 值與刀刃圓半徑的pCpC增量 成正比。??銳利刀具取 =1。刀刃即使剛剛磨銳，但初始圓半徑仍有 5~10 ，因而后刀面上p ?還是存在作用力 。')8.01('2.' ffF???變鈍刀具取 大于 1，相應(yīng) 。將上述關(guān)系代入單位切削力計算式，pC').('fCFp?得：（1）當(dāng) 時：ma.0?')'8.0('2. pafCpaffp???????? （3.14）（2）當(dāng) 時：a1.0?)'8(').0()'8('2.0 pfapfapp???????????? （3.15）3.確定切削角，切削速度，切削方向相對于纖維方向和材種等因素與單位切削力的關(guān)系單位切削力公式中的兩個變量 ，在綜合了對松木，樺木等材種的不同切削方向和'p'f的試驗數(shù)據(jù)后，可按下法決定。主要切削方向的單位切削力 為：p''ppaf?? （3.16）式中： ——可以根據(jù)某一主要切削方向按材種查下表 1；'pf第 19 頁'p—— 。 （系數(shù) 根據(jù)某一主要切削方向分別pppCVBA?????' pPCBA,查表 1 和 2 決定。在該式中同時反映 和 V 對 p 的影響。在鋸切速度小于 70m/s，刨削，?銑削速度小于 40m/s 時，以 90-V 代替 V。鋸切時，在 V 大于，等于或者接近于 70m/s情況下以 V 代入。 ）表 3.1 系數(shù) f’, A 的值材種 )/81.9('2mNf? )/81.9(2mN?端向 縱向 橫向 端向 縱向 橫向松木 0.49 0.16 0.10 0.056 0.020 0.003樺木 0.55 0.19 0.14 0.076 0.025 0.0045麻櫟 0.64 0.21 0.172 0.082 0.028 0.006表 3.2 系數(shù) B,C 的值)/81.9(2mNB? )/81.9(2mNC?材種端向 縱向 橫向 端向 縱向 橫向松木 0.020 0.007 0.006-0.007 2.00 0.55 0.066樺木 0.024 0.008 0.007-0.010 2.30 0.70 0.085麻櫟 0.027 0.009 0.085-0.012 2.56 0.76 0.104.最后確定上述所有因素與單位切削力的關(guān)系（1）當(dāng) 時：ma1.0?切削方向 ） ('???afCpp ppCVBA???（3.17）（2）當(dāng) 時：ma1.0?主要切削方向）