枝椏材用小型切片機設(shè)計【盤式削片機】
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畢業(yè)設(shè)計開題報告
設(shè) 計 題 目: 枝椏材小型切片機設(shè)計
院 系 名 稱: 機電工程學(xué)院
專 業(yè) 班 級: 機械設(shè)計08-13班
學(xué) 生 姓 名: 宋柄臻
導(dǎo) 師 姓 名: 馬 慧 良
開 題 時 間: 2012年3月15日
指導(dǎo)委員會審查意見:
簽字: 年 月 日
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1課題研究的目的和意義
1.1課題背景、目的及意義
我國是一個森林資源缺乏的國家,由于長期的過量采伐,使得原本就有限的可采森林資源急劇減少,尤其現(xiàn)在國家實施天然林保護工程及幾大重點林區(qū)封山育林,禁伐或限制采伐天然林木。但國家經(jīng)濟建設(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前林業(yè)所面臨的主要問題。要解決好這一矛盾,一方面要加強森林資源建設(shè)﹑經(jīng)營培育與保護;另一方面通過合理有效利用森、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)剩余物的一個主要途徑是將伐區(qū)剩余物中的小徑枝丫材進行削片加工,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。
然而目前生產(chǎn)的削片機在伐區(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,枝椏削片機的作用更是日益突出。
為了適應(yīng)我國木材資源嚴重不足且分布不集中的特點,為了滿足實際生產(chǎn)的需求,設(shè)計了這種體積小、重量輕﹑便于運輸、生產(chǎn)能力大且削片合格率高的枝椏材用小型切片機,來滿足林區(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,實現(xiàn)木材的綜合利用。
1.2 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)計的主要目的是切削木片的質(zhì)量要符合規(guī)格,木片長度為10-20mm。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。
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45°~52°)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2.5 mm-3 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。
2文獻綜述
2.1國內(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,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,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,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(gòu),改進飛刀﹑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(shè)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(gòu)和進給方式以及適應(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。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(shè)備,80年代初,國家設(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。
目前國內(nèi)現(xiàn)有的設(shè)備主要有:福建林機廠生產(chǎn)BX117-4、8451機械廠生產(chǎn)的BX118-4、蘇福馬生產(chǎn)的BX116A、BX117C盤式削片機、BX1107/4盤式削片機、BX116盤式削片機、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。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。
2.2切片機原理
圖2.1木材削片機總體布置草圖
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。
圖2.2原木分裂成木片
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2.2)所示。
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,
圖2.3切削機構(gòu)示意圖
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。
3基本內(nèi)容、擬解決的主要問題
3.1基本內(nèi)容:
(1) 根據(jù)削片機基本技術(shù)參數(shù),給出微型盤式削片機總體結(jié)構(gòu)初步設(shè)計方案。
(2) 對盤式削片機刀盤、進料口、出料口、左右上蓋、主軸、皮帶傳動等關(guān)鍵結(jié)構(gòu)進行分析,改進進料口結(jié)構(gòu)和機罩體結(jié)構(gòu)的設(shè)計。
3.2 擬解決問題:
(1) 根據(jù)工件的所要加工的部位及尺寸要求,進行總體設(shè)計。
(2) 刀盤、主軸、軸承的設(shè)計及校核。
(3) 生產(chǎn)能力、切削力、切削功率和飛刀伸出量的計算。
(4) 總裝配圖中各零部件的安裝問題,及零件的定位問題。
(5) 降低削片機噪聲。
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,如削片機的設(shè)計方法等,擬確定各結(jié)構(gòu)設(shè)計方案,從而能安全的實現(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,綜合優(yōu)化各種 設(shè)計方案,從而確定出本次設(shè)計的盤式削片機的最后設(shè)計方案。
(3) 要完成主軸的設(shè)計與校核,刀盤的設(shè)計與校核,軸承的設(shè)計與校核,以及該盤式削片機所使用的皮帶傳動的選擇。
(4) 完成總裝配圖,零件圖,刀盤部件圖和說明書的撰寫。
5.進度安排
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、審查和確定,撰寫開題報告;
2012年04月14日~05月31日繪制圖紙和撰寫設(shè)計說明書;
2012年06月01日~06月08日提交圖紙,說明書,審圖及修改;
2012年06月09日~06月20日畢業(yè)答辯。。
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