树枝粉碎机粉碎部分设计

XX 大学 XX 学院毕业设计说明书题目：树枝粉碎机粉碎部分设计1绪论1.1课题研究背景，目的及其意义城市绿化过程中，每年都要修剪下大量的树枝。修剪下的树枝形状各异、大小不等、粗细不均，收集整理十分不便。由于枝桠蓬松，运输效率低，费时又费力，而且运输安全性差。而运出的枝桠，部分被送到垃圾场，部分被烧掉。虽然树枝处理了，但污染了环境，浪费了人力物力。因此枝桠处理不但是令市政部门头疼的问题，也是工厂、学校、小区、果园等每年都要面临的问题。将树枝就地粉碎削片，不仅可以节省运输成本、.减少树枝堆积用地、净化环境，削片粉碎后的枝叶碎渣还可以用于生产有机堆肥，改良土壤，进行循环利用；或加工成制浆造纸和生产人造板所需的工艺木片；或进行粉碎后再利用，制作成压缩燃料块或作为裸露地覆盖物，能变废为宝。近年来，树枝削片粉碎处理悄然兴起，这不仅大大地改变了以往靠人力处理枯枝落叶的模式、加快了树枝树叶的处理速度，而且节省了费用，还减轻了工人的劳动量，成了枝桠处理的必然发展趋势。因此，研制树枝粉碎削片机，对提高枝桠处理效率、扩大枝桠的用途、提高枝桠的利用率、节约资源、美化环境具有重要意义。1.2枝桠粉碎机的分类特点及其工作原理树枝粉碎机是将原木、采伐与抚育剩余物（枝桠、梢头木、树根、小径木等）以及木材加工剩余物（如板皮、板条、碎单板、木芯等）加工成一定规格长度木片的设备。它属于备料设备，但也是十分重要的。其切削特征是纵端向切削，主要参数是削出木片的长度。对枝桠粉碎机的主要工艺要求是：削出的木片长度应均匀一致，其合格率应在允许范围内，且应厚度均匀，切口大而平滑，产生的碎料少，削出的木片的尺寸规格依使用要求而定。随着人造板工业的发展和原木资源的日益缺乏，利用各种剩余制品削制工艺木片作为充分利用木材资源、提高木材综合利用率的主要手段的观点，已得到了人们的普遍赞同，削片机的种类也随之而日益增多。树枝粉碎机按切削机构的形状可分为鼓式和盘式，它们的结构简图如下图：1.轴承座2.主轴3.刀盘4.压刀块5.飞刀6.侧刀7.底刀图1.1盘式枝桠粉碎机结构简图要把枝桠加工成碎片,首先需要人工将枝桠材放进料斗,木材在人力或进料机构的压力作用下进入削片机,当木材的端面碰到飞刀刀盘端面时,进给停止,飞刀转到切削位置开始切削,由于飞刀有一定角度,当切入木材一定深度时,木材受到飞刀切削面的分力、刀盘和料斗(或底刀)的阻碍作用,局部沿木材纤维方向崩裂成木片,从前刀面飞出。切削过程中,木材在压力和飞刀切削分力的作用下，向刀盘方向进给,使切削加工得以连续进行,完成整根木材的加工。鼓式枝桠削片机机座采用高腔度钢板焊接而成，是整台机器的支承基础；刀辊上安装两把飞刀，用专门制造的飞刀螺栓，通过压力块，把飞刀固定在刀辊上；根据被切削原料的不同厚度，上喂料辊总成可以借助液压系统在一定范围内上下浮动；切削下来的合格木片通过网筛孔落下，有底部排处，大的片料将在机内再进行切削。鼓式削片机的结构简图如下图2所示。1.主轴2.锁紧装置3.飞刀4.飞刀螺栓5.压刀块6.飞刀座7.刀辊8.上喂料辊9.下喂料辊10.底刀图1.2鼓式枝桠粉碎机结构简图一般而言，盘式树枝粉碎机由于飞刀运动时的切削平面固定不变，飞刀和底刀可以很好的形成剪切作用，所以盘式枝树枝碎机的木片比鼓式枝树枝碎机的木片质量好，生产率高；适宜加工原木、劈木、木芯、较厚的板皮和成捆的枝桠材，因其进料槽为方形或圆形，可充分发挥其生产能力，主要用于生产规模较大的人造板企业和造纸企业。鼓式枝桠粉碎机由于飞刀的切削平面随飞刀位置的变化而变化，削片过程中不能形成有利的剪切作用，其进料槽沿刀鼓方向为长方形，适用于加工板皮、板条、碎单板、小径木、枝桠材等厚度较小、径级不大的木料和竹材，这种削片机主要用于中小型人造板企业；现在经改进的鼓式削片机的削片质量完全能够满足人造板生产的工艺要求。盘式枝桠粉碎机大多数采用自由进料，而鼓式枝桠粉碎机大多数采用强制进料，水平进料的适宜加工较长的原料，而加工较短的原料通常采用倾斜进料。总之，枝桠粉碎机的结构形式主要取决于原料的特征和对削片质量及生产率的要求。对于中小型树枝粉碎机而言，由于其削制的原料大多数是枝桠、板皮等剩余物，材径较小，采用平面盘式机削片时，对平面盘式的削片长度的均匀性影响不大，而其制造成本低廉，易于推广。因此，中小型枝桠粉碎机采用平面刀盘结构是一个发展方向。水平进料可防止原料撞击刀盘轴，操作方便，安全可靠；而倾斜进料便于投料，可保证合理的切削参数。1.3国内外枝桠粉碎机的发展现状和趋势我国枝桠粉碎机的研制工作始于20世纪60年代，70年代中期开始研究伐区木片生产工艺设备，80年代国家设立“伐区枝桠木片生产设备及工艺的研究”攻关课题，进行了系统研究，取得了一定成果。进入90年代，木片生产得到了快速发展，木材削片机制造业也随之进一步发展。目前已至少有30多家生产削片机的厂家，生产20多种型号的木材削片机。我国目前所用的削片机主要有以下几种型号：（1）BX117C盘式削片机;(2)BX1107/4盘式削片机;(3)BX116盘式削片机;(4)BX1108/3盘式削片机;此外，还有极少量的BX1710B盘式削片机和BX1112盘式削片机等。至于枝桠粉碎机，我国常州市林机厂及其它生产企业在90年代就曾研制过多种机型，功率一般为3-5kW，但都未推广，主要原因都是功率太小，只能削小枝桠，径级到30~40mm就削不动，无法满足使用要求。国外大规模的木片生产始于60年代，近年来发展很快，不仅产量迅速增加，而且在一些国家，如日本、前苏联、美国等国已发展成为木材工业部门中的一个独立体系。在瑞典、芬兰等国则成为木材加工企业中不可缺少的组成部分。而且国外枝桠削片机的性能也比国内要好一些，这主要表现在其产品型号齐全，功率强劲，外形美观，操作方便，噪声低，人性化设计等。如美国的百莱玛设备公司的产品威猛系列切枝机。其中威猛BC600XL型就是一款高产量、大功率的切枝机，它具有独创的外观设计和驱动系统，具有同类产品中最大的进料口。从细小的树枝到直径150mm的树干，BC600XL型切枝机都能从容应付。其较大的动力和宽阔的进料口使其功效超卓，并可省去大量的对树枝的预先修理时间。近年来，国外削片机的研制有了进一步的发展，主要是增加辅助进料槽；增加进料槽的截面积；铰接式安装进料槽；侧面出料（木片）；减少飞刀尺寸和角度，并且装刀多刀化；飞刀夹装在刀盘上，并呈螺旋线安装；刀盘悬臂式装配；降低削片机噪声；增设第二底刀以及使其多刃化；可调节生产率的削片机；改进切削机构和进给方式以及适应不同原料的削片的专用、通用、以及削片机组和削片生产线。1.4选题的设计思想，设计方法及改进普通盘式削片机的飞刀为长直刀,在刀盘上呈径向布置,切削木材时,飞刀要切削整个原木端面,导致动态载荷(切削力、切削功率)波动大、切削过程不平稳、功率消耗大、振动噪声大.为改善这种情况,国内外科研人员曾做过很多研究,一是力图搞连续切削,在刀盘上增加飞刀数量,这样虽然使切削情况有所改善,但飞刀在切削过程中切削原木的宽度仍然是变化的,而且增加刀数导致功率成倍地增长;二是将飞刀后面和刀盘面制造成螺旋面,这样切削平稳，加工出来的木片质量好。这里我采用螺旋面切削方式，并对它进行了均衡性切削改进，力图减小削片过程中切削力和切削功率的波动。1.5预期结果本树枝粉碎机，结构紧凑合理，零件加工方便，操作简便，生产能力大，木片合格率高，木片质量还可以适当调节，单位木片产量能耗低。2移动式枝桠粉碎机的总体设计2.1枝桠粉碎机设计任务根据枝桠粉碎机的用途及其使用要求，并结合任务书所给初始参数，设计本机设计任务如下：切削机构形状：盘式进料方式：倾斜45º进料出料方式：下出料最大切削直径：150mm刀盘半径：560mm刀盘转速：3600r/min发动机功率：22kw刀盘形式：平面刀盘飞刀数：8把飞刀的调整使用齿形调整结构2.2普通盘式枝桠粉碎机的结构由参考文献[4]可知，普通盘式树枝粉碎机主要由刀盘、进料槽、传动装置和机壳等部分组成。刀盘套装在主轴上，主轴由两个装在轴承座中的轴承支承，由发动机通过皮带传动驱动。刀盘除作为切削机构切削木料外，还起飞轮作用，使飞刀在间断切削时，速度波动不大，因此要求刀盘有较大质量。大型盘式削片机除刀盘起飞轮作用外，在主轴上还专门装有1个飞轮，并兼作制动轮。刀盘的材料一般采用30，35，45号铸钢；当切削速度大于50m/s时采用A4、A5锻钢。铸钢件必须退火处理，锻钢件须正火处理；粗加工后进行探伤检查，在开口处不允许有降低使用性能的缺陷。主轴的毛坯应为锻件，不应有降低使用性能的缺陷。普通（少刀）盘式机的刀盘上装有2~4把飞刀，飞刀在刀盘上的安装一般使其刀刃相对刀盘半径沿转动方向向前倾斜8°～15°布置。在安装每把飞刀下面的刀盘上，沿刃口方向开有一条宽度为100mm左右的长缝。飞刀和楔形垫块用螺栓固定在刀盘上。垫块的作用是保证飞刀有一定的后角，一般为5°左右。飞刀的材料一般采用铬镍合金工具钢或优质碳素工具钢，热处理后刃口部分的硬度为HRC52～56。飞刀的楔角取30°～45°，冻材、硬材取较大值。飞刀刃口伸出刀盘平面的高度称为刀片的伸出量（又称装刀高度），其大小影响木片的长度，因此刀盘上所有飞刀刃口的伸出量必须相等。飞刀更换或刃磨后，应保持伸出量不变。飞刀有利用刀片后部的齿定位的，属有级调节，也有利用刀片后部的硬木垫块或浇铸的铅条定位的，属无级调节，精度较高。盘式机是由安装在刀盘上的飞刀和安装在进料槽上的底刀形成剪切机构的。底刀的刃口有的是用硬质合金堆焊而成。为防止印较大的冲击力损坏刃口，底刀的刃磨角较大，一般为85°～90°，也有的大于90°的（采用90°的底刀，四角可轮换使用）。飞刀与底刀的间隙一般为0.3mm～1.0mm，这取决于削片机的精度和刀盘直径的大小等因素。大多数盘式枝桠粉碎机不设强制进料机构，仅有进料槽（又称喂料槽）。进料槽相对刀盘平面的安装角度影响自由进料时削出的木片长度。如图2.1所示，A′B′C′D′为平盘平面，BD′为进料槽的中心线，CD′平行于刀盘轴线，其值等于刀盘伸出量，则木片的长度l为： 2 1 ' 1 ' ' cos cos cos a a CD a DD BD l===(2.1)即 2 1 cos cos a a h l=(2.2)式中：h——飞刀伸出量；a1——倾斜角，即进料槽的中心线与水平面间的夹角；a2——偏角，即进料槽的中心线在水平面上的投影与刀盘轴线的夹角。由于削片时原料尾端在进料槽中抬起，为获得要求的木片长度，实际装刀高度 h 应比计算值小2mm左右。倾斜角a1取45°～52°，偏角a2取20°～30°。它们的大小不但影响木片的长度及厚度，而且还影响木片的切口面积、木片质量和削片的动力消耗。倾斜进料的进料槽通常还有转角a3，即进料槽底面与水平面的夹角，其作用是使木料在切削时沿槽底滑向刀盘中心，有利于实现连续切削、减小切削的阻力矩。对于水平进料的进料槽，倾斜角a1=0，只有偏角a2，由于偏角的作用，使削片机在削片时产生的进给方向的分力，牵引木料向刀盘进给运动。盘式枝桠粉碎机的排料分为上排料和下排料两种形式。上排料是在刀盘的外缘安装６个～８个叶片，它在刀盘转动时产生气流，把削出的木片沿刀盘的切口方向从上排料口排出。当叶片的速度为27m/s～28m/s时，木片的抛出高度可达4m～5m。当刀盘的转速较高或直径较大而使得刀盘线速度较大时，为防止过度打碎木片，减小动力消耗，在刀盘上不装叶片，削出的木片由下部开口的机壳直接落到皮带运输机上输出，这称为下排料。图2.1木片长度与进料槽安装角的关系2.3盘式枝桠粉碎机的削片原理通过观察和研究证明，盘式树枝粉碎机在削片过程中，木料的已被切削面紧贴在飞刀的后面，并沿着飞刀后面滑动，直到与刀盘平面相遇。当木料的上端与刀盘表面接触后，被切平面则由斜面变成平行于刀盘表面的直面，最后被切表面形成了一个折面。因此，盘式机的削片过程并不是过去人们认为的那样，原料的被切平面始终平行于刀盘平面。在削片时，木料沿着进料槽的移动