往復(fù)式沙柳切斷機(jī)主機(jī)設(shè)計說明書

本科畢業(yè)設(shè)計說明書 往復(fù)式沙柳 切斷機(jī)主機(jī)設(shè)計 學(xué) 院 ： 材料科學(xué)與藝術(shù)設(shè)計 學(xué)院 專 業(yè)： 木材科學(xué)與工程 姓 名： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師： 職 稱： 教 授 設(shè)計完成日期：二 八 年六月 摘 要 I 摘 要 內(nèi)蒙古自治區(qū)沙生灌木資源豐富，平茬而得的沙柳灌木枝條是很好的人造板原料。目前使用的沙生灌木削片設(shè)備均為國產(chǎn) BX216、 BX218 鼓式削片機(jī)，在使用中存在著功率不匹配的問題，生產(chǎn)能力僅能達(dá)到 65，且由于沙柳等灌木材的樹 皮含量高韌性大等特點(diǎn)，在加工過程中 嫰稍部分切斷困難，切斷率不高，生產(chǎn)效率低。 為了 解決上述切削問題，需要設(shè)計一種新型的切削機(jī)構(gòu)代替，采用一組飛輪帶動刀對沙柳 材進(jìn)行 往復(fù)式端向切削，機(jī)構(gòu)簡單，安裝方便，工作平穩(wěn)。這種切削機(jī)構(gòu)不僅使得沙柳材 切口平整，切片質(zhì)量好，而且切斷率高，不會造成堵塞影響正常工作。 關(guān)鍵詞 沙柳 材 往復(fù)式 切削 切片質(zhì)量 Abstract The Inner Mongolia Autonomous Region, desert shrubs rich in resources, crop-derived from the Salix psammophila shrub branches is a very good man-made board material. At present the use of the desert shrubs chipper equipment are domestic BX216, BX218 drum chipper, in the presence of the use of power does not match the problem, production capacity could only achieve 65%, such as irrigation and because of Salix psammophila wood bark High content of the characteristics of toughness, in the process of tender slightly cut off part of difficulties, cut off rate is not high, low production efficiency. Cutting to address these issues, the need to design a new body to replace the cutting, driven by a flywheel knife on Salix psammophila to build a reciprocating-cutting, institutions simple, easy installation, smooth work. Such institutions not only made the cut wood Salix psammophila incision formation, slices of good quality and high rate cut will not affect the normal work of the plug. Key words ： Salix psammophila wood reciprocating cutting slices quality 目 錄 摘 要 . I Abstract . I 目 錄 . i 1 前 言 . 1 1.1 生產(chǎn)沙生灌木人造板的必要性 . 1 1.2 內(nèi)蒙古自治區(qū)沙生灌木資源狀況 . 1 1.3 沙柳材切斷機(jī)設(shè)計的重要意義 . 2 2 沙柳切削機(jī)的相關(guān)論述 . 3 2.1 切削機(jī)的分類 . 3 2.2 沙生灌木削片機(jī)的研究現(xiàn)狀 . 3 2.3 沙柳材切斷機(jī)主機(jī)設(shè)計對人造板生產(chǎn)的意義 . 4 3 方案的設(shè)計擬定、比較、確定 . 5 3.1 方案的設(shè)計擬定、比較 . 5 3.1.1 方案 . 5 3.1.2 方案 . 5 3.1.3 方案 . 6 3.2 沙柳材切斷機(jī)主機(jī)結(jié)構(gòu)的初步設(shè)計 . 6 3.2.1 沙柳材切斷機(jī)主機(jī)的基本工作部件 . 6 3.2.2 沙柳材切斷機(jī)主機(jī)的工作原理 . 7 4 設(shè)計計算部分 . 7 4.1 動力計算 . 7 4.2 電動機(jī)的選擇 . 8 4.2.1 傳動系統(tǒng) . 8 4.2.2 選擇電動機(jī)類型 . 8 4.3 V 帶及 V 帶輪的設(shè)計計 算 . 9 4.3.1 V 帶傳動的計算 . 9 4.3.2 V 帶輪的設(shè)計 . 11 4.4 減速器的選擇 . 13 4.4.1 減速器的安裝 . 13 4.5 聯(lián)軸器的選用 . 13 5 零件結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算 . 13 目 錄 5.1 刀的設(shè)計 . 13 5.1.1 刀具的參數(shù) . 14 5.1.2 刀具的切削性能 . 14 5.1.3 刀具的安裝 . 14 5.1.4 刀具的材料 . 14 5.2 底刀的設(shè)計 . 14 5.2.1 底刀的性能 . 15 5.2.2 底刀的安裝 . 15 5.2.3 底刀的材料 . 15 5.3 銷軸的設(shè)計 . 15 5.3.1 銷軸的聯(lián)接性能 . 15 5.3.2 銷軸的材料 . 15 5.3.3 銷軸的強(qiáng)度校核 . 15 5.4 刀柄的設(shè)計 . 16 5.4.1 刀柄安裝 . 16 5.4.2 刀柄的材料 . 16 5.5 滑塊的設(shè)計 . 16 5.5.1 滑塊的性能 . 17 5.5.2 滑塊的材料 . 17 5.6 連桿的設(shè)計 . 17 5.6.1 連桿的作用 . 17 5.6.2 連桿軸固定 . 17 5.6.3 連桿的材料 . 17 5.7 主動軸的設(shè)計 . 17 5.7.1 軸的材料 . 18 5.7.2 軸承的選用 . 18 5.7.3 軸承座的選用 . 18 5.7.4 脹緊套的選用 . 18 5.7.5 軸的強(qiáng)度校核 . 18 5.8 飛輪的設(shè)計 . 20 5.8.1 飛輪的固定 . 21 5.9 機(jī)架的設(shè)計 . 21 5.9.1 機(jī)架的材料 . 21 5.9.2 地腳螺栓的選定 . 21 參 考 文 獻(xiàn) . 22 致 謝 . 23 附 錄 . 24 內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 1 1 前 言 1.1 生產(chǎn)沙生灌木人造板的必要性 眾所周知，我國是一個少林的國家，現(xiàn)有森林面積 1.59 億 hm3木材積蓄量僅有112.6 億 m3，森林覆蓋率為 16.55%，在世界各國中居 121 位，我國人均占有森林面積0.128hm2,是世界平均水平的 21.3%，人均木材占有量為世界人均水平（ 72 m3/人）的12.5%。由此可見，盡管我國森林資源豐富，木材積蓄量較多，但由于我國人口眾多，人均 占有木材量較少。 隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，我國木材的人均消費(fèi)量將會越來越高。到 2000 年，木材消費(fèi)量原預(yù)計已達(dá)到了 2.2 億 m3。其中人造板的消費(fèi)總量達(dá)到了約 600 700 萬 m3。消費(fèi)結(jié)構(gòu)見表 1。 表 1 2000 年我國人造板消費(fèi)預(yù)測結(jié)構(gòu)表 (萬 /立方米 ) 項(xiàng)目 膠合板 刨花板 纖維板 合計 % 建筑 38.90 13.10 100.50 153.40 24.80 家具 53.20 218.00 40.20 311.40 50.30 廣播、交通、通訊 20.64 5.78 24.70 52.12 8.2 包裝 5.20 6.00 27.40 38.60 10.5 其它 40.00 10.00 15.00 65.00 10.5 合計 158.40 252.88 207.80 617.52 100 據(jù) 1990 年統(tǒng)計數(shù)字，我國共有人造板廠家 800 家，設(shè)計生產(chǎn)能力 400 多萬 m3,其中膠合板 130 萬，纖維板 170（包括 MDF100 萬。而實(shí)際產(chǎn)量遠(yuǎn)低于上述數(shù)字，按2000 年我國人造板消費(fèi)結(jié)構(gòu)衡量，我國人造板產(chǎn)量還相差甚遠(yuǎn)。因此，大力發(fā)展人造板是解決木材需求與木材短缺的矛盾的很好方法。而隨 著天保工程的實(shí)施，原來以林區(qū)采伐造材剩余物作為主要原料的人造板廠也面臨著危機(jī)，為此，開發(fā)短輪伐期沙生植物人造板具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。 1.2 內(nèi)蒙古自治區(qū)沙生灌木資源狀況 我國西北地區(qū)森林資源匱乏，木材供需矛盾長期存在。在西北地區(qū)沙生灌木資源豐富，它具有耐干旱、抗風(fēng)沙、耐瘠薄、天然更新快、萌發(fā)能力強(qiáng)，根系發(fā)達(dá)等特點(diǎn)，是我國造林綠化的重要樹種，是西北地區(qū)防沙治沙和一些特殊自然地理區(qū)植被建設(shè)的重要森林群落。 據(jù)了解，目前我國灌木林面積已達(dá) 0.2 億 ha，近年來，全國平均每年營造灌木林 60 萬 ha 以上， 2002 年更是 多達(dá) 120 萬 ha，在內(nèi)蒙古自治區(qū)中西部年均灌木營造面積已占總造林面積的 70以上，灌木林已成為內(nèi)蒙古地方新的增長點(diǎn)。據(jù)內(nèi)蒙古林業(yè)資源年度統(tǒng)計，僅內(nèi)蒙古自治區(qū)中西部六盟市現(xiàn)有灌木林面積 334.4 萬 ha、已成熟林 224.1 萬 ha，見表 2 。 沙柳材切斷機(jī)主機(jī)設(shè)計 2 表 2 內(nèi)蒙古中西部六盟市灌木林地面積 (ha) 地區(qū) 起源 合計 已成林 未成林 包頭市 人工林 140657 71840 68810 天然林 71885 71885 0 鄂爾多斯市 人工林 1068755 602482 466273 天然林 351482 351482 0 巴彥淖爾市 人工林 103061 45192 57869 天然林 273772 273772 0 呼和浩特市 人工林 179440 108874 70566 天然林 100154 95507 4647 烏蘭察布市 人工林 451559 130181 321418 天然林 164237 164237 0 錫林郭勒盟 人工林 127091 13722 113369 天然林 311958 311958 0 六盟市累計 人工林 2070603 972291 1098312 天然林 1273488 1268841 4647 合計 3344091 2241132 1102959 沙柳、檸條、旱柳屬于木本灌叢植物 ， 這些植物的化學(xué)組成有著相似的性質(zhì)（見表 3），它們木素含量較高，有利于人造板熱壓時的膠合；半纖維素含量低，對降低人造板的吸水性有利；纖維形態(tài)與楊柳科闊葉材相似，可以用來做刨花板和中密度纖維板的材料。根據(jù)對沙柳木材的構(gòu)造及其形態(tài)進(jìn)行的研究，用其制造出的纖維板和刨花板，據(jù)測定制板的各項(xiàng)物理力學(xué)指標(biāo)均達(dá)到了國際要求，認(rèn)為沙柳是制作纖維板和刨花板的優(yōu)質(zhì)原料。而從檸條的 纖維形態(tài)和化學(xué)成分的測定結(jié)果可知 ,檸條可用于生產(chǎn)紙漿、纖維板、刨花板等產(chǎn)品。 表 3 沙柳、旱柳、檸條化學(xué)組成與常用樹種比較 樹種 水分 灰分 苯甲醇抽出物 木素 多縮戊糖 熱水抽出物 纖維素 備注 沙柳 6.13 1.27 10.02 21.86 23.22 7.17 79.96 綜纖維素 旱柳 0.72 2.43 20.84 26.66 3.92 40.68 2-纖維素 檸條 2.87 6.2 19.72 22.81 10.01 49.90 2-纖維素 落葉松 11.56 0.38 2.58 26.46 12.18 10.84 40.17 2-纖維素 白松 0.32 3.08 20.37 30.37 2.11 41.58 2-纖維素 青松 1.50 3.33 24.28 21.54 3.20 40.57 2-纖維素 1.3 沙柳材切斷機(jī)設(shè)計的重要意義 自 1987 年以來， 內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與藝術(shù)設(shè)計 學(xué)院的專家、教授，緊緊圍繞內(nèi)蒙古自治區(qū)沙生灌木資源的狀況，結(jié)合自治區(qū)林產(chǎn)工業(yè)發(fā)展的需要進(jìn)行科學(xué)研究和技術(shù)推廣，對沙柳檸條等沙生灌木的構(gòu)造、纖維形態(tài)、化學(xué)成分、物理性能進(jìn)行內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 3 了系統(tǒng)的測試研究 ，為擴(kuò)大人造板原料和制漿造紙原料提供了可靠的理論依據(jù)，先后成功地開發(fā)研制沙柳材刨花板、沙柳 材中密度纖維板和檸條沙柳混和料刨花板、中密度纖維板等人造板板種。 木片是刨花板、纖維板、紙漿等工業(yè)原料，也是木質(zhì)再生資源的半成品原料，木片生產(chǎn)是充分利用森林資源的重要途徑。 由于沙柳材的樹皮含量高達(dá) 25.4，樹皮的韌性大，在加工濕沙柳時存在如下四個問題： 1.木片質(zhì)量差，未能形成木片，大小不一，造成刨花形差（刨花板生產(chǎn)），纖維得率低（纖維板生產(chǎn)）。 2.進(jìn)料機(jī)構(gòu)壓不緊（枝條細(xì)），沙柳的一年生嫰稍部分（ 20-30cm）切 斷困難，切斷率僅為 50。 3.切不斷的嫰稍不僅纏繞鼓式削片機(jī)的刀輪、堵塞和篩網(wǎng)，而且造成氣力輸送管道堵塞、纏繞風(fēng)機(jī)葉輪。 4.木片料倉搭橋，不能正常供料，嚴(yán)重影響正常生產(chǎn)。 為了解決上述沙柳材切削的問題，研究沙柳材切斷機(jī)械，代替削片機(jī)加工沙柳木片。 2 沙柳切削機(jī)的相關(guān)論述 2.1 切削機(jī)的分類 削片機(jī)和刨片機(jī)是木質(zhì)纖 維板、刨花板備料工序中生產(chǎn)規(guī)格木片和刨花的主要設(shè)備。削片機(jī)一般將 小徑級原木、劣等材、采伐剩余物切削成一定規(guī)格的木片，經(jīng)再分離成纖維，用于造紙或纖維板生產(chǎn)；或者經(jīng)刨片機(jī)制成刨花，用于刨花板生 產(chǎn)。 削片機(jī)按其結(jié)構(gòu)分為盤式削片機(jī)和鼓式削片機(jī)。盤式削片機(jī)加工的木片質(zhì)量較好，因此造紙企業(yè)采用較多，我國較小型人造板企業(yè)采用鼓式削片機(jī)較多，因?yàn)槿嗽彀鍖δ酒馁|(zhì)量要求低于造紙企業(yè)。削片機(jī)按用途分為原木削片機(jī)、板皮枝椏削片機(jī)和原竹削片機(jī)。按進(jìn)料槽特征可分為斜口進(jìn)料和平口進(jìn)料。按進(jìn)料方式又可分為非強(qiáng)制進(jìn)料和強(qiáng)制進(jìn)料兩種。按其是否固定安裝可分為固定式和移動式。 削片機(jī)的切削特征是刀刃接近垂直于木材纖維方向，并在接近垂直于纖維平面內(nèi)進(jìn)行切削，屬于端縱向切削，切削機(jī)構(gòu)大多是刀盤、刀輥等，切削出符合規(guī)格木片，要求長度均 勻，切口勻整平滑。刨片機(jī)的切削特征是刀刃平行或接近于平行木材纖維，并在接近平行纖維平面方向上進(jìn)行切削，屬于橫向或接近于橫向切削，切削機(jī)構(gòu)大多是鼓輪、刀軸、刀盤等，生產(chǎn)中要用合理的切削參數(shù)來保證穩(wěn)定的切削過程，制得刨花符合規(guī)定尺寸，要求刨花厚度控制在工藝允許范圍內(nèi)和刨花纖維的完整。 2.2 沙生灌木削片機(jī)的研究現(xiàn)狀 沙柳材切斷機(jī)主機(jī)設(shè)計 4 隨著木片產(chǎn)業(yè)和人造板產(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(jī)，其結(jié)構(gòu)和性能日趨完善，在生產(chǎn)中發(fā)揮著主要作用。 上世紀(jì) 70 年代以來，各國對木片生產(chǎn)設(shè)備的性能和輔助設(shè)備等方面進(jìn) 行了改進(jìn)和完善，美國、加拿大、瑞典等先后研制成伐倒木削片機(jī)，與伐木歸塄機(jī)和抓鉤集材機(jī)配套使用，例如莫巴克公司研制出 27-RXL 型移動式伐倒木削片機(jī)，可將木片中的砂土、樹皮等雜質(zhì)分離出去；美國呢科爾森制造公司研制出自行式伐木聯(lián)合削片機(jī)。A.Asikainen 和 P.Pulkkinen 等人采用改進(jìn)后的 910R 型削片機(jī)加工采伐剩余物，提高了木片質(zhì)量； Eglin,J.H.研制了用于切削枝條的削片機(jī)與研磨設(shè)備。瑞典貝川工業(yè)公司生產(chǎn)的 JGB 型重力氣流分選機(jī)可將全樹木片混合物分選成工業(yè)木片和燃料木片兩部分，能有效的樹皮、細(xì) 小碎料和砂質(zhì)分離出來。 近幾年，國外削片機(jī)的研究有了進(jìn)一步的發(fā)展，主要是進(jìn)料槽改進(jìn)、出料方式改進(jìn)、改進(jìn)底刀、降低削片機(jī)的噪音、刀盤安裝方式的改進(jìn)、新型削片飛刀及其多刀削片機(jī)和新型移動式削片機(jī)等方面的研究。 國內(nèi)削片機(jī)生產(chǎn)技術(shù)比較成熟，現(xiàn)有削片機(jī)生產(chǎn)廠家 30 多家。到目前為止，國內(nèi)外還沒有生產(chǎn)用于加工沙生灌木的專用削片機(jī)。迫切需要設(shè)計和制造新型沙生灌木削片機(jī)。 2.3 沙柳材切斷機(jī)主機(jī)設(shè)計對人造板生產(chǎn)的意義 當(dāng)今，國外削片機(jī)為了提高削片質(zhì)量、減少沖擊和振動、提高削片效率，采取了各種各樣的新措施和新方法。國外有關(guān) 專家、研究人員與廠家一道基于傳統(tǒng)削片機(jī)存在的較多問題，諸如： A：結(jié)構(gòu)笨重，動力消耗大，切削過程不平穩(wěn)； B 設(shè)備穩(wěn)定性差，生產(chǎn)效率低，木片質(zhì)量差。 C結(jié)構(gòu)復(fù)雜制造費(fèi)用高，維修困難，有一定的使用局限性。 D噪音較嚴(yán)重，振動比較大。 E：進(jìn)料口徑稍小，枝椏通過能力不強(qiáng)。 F裝刀磨刀費(fèi)時費(fèi)力。針對以上缺點(diǎn)，近年來，國外林業(yè)發(fā)達(dá)國家致力于對新型削片機(jī)的研制，各種新型削片機(jī)獲得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。也使進(jìn)料機(jī)構(gòu)更為適合削片機(jī)的運(yùn)行。 根據(jù)對沙生灌木的顯微結(jié)構(gòu)的測定，起纖維結(jié)構(gòu)比較簡單，如沙柳材的化學(xué)成分主要是纖維素、半纖維素和木素， 還有少量的灰分，其中纖維素以微纖絲形式存在，形成細(xì)胞壁的骨架，而半纖維素和木素起填充作用，使纖絲彼此連結(jié)起來?？梢?，沙柳的纖維素含量較高，用亞氯酸鈉法測定其綜纖維素含量為 78.96%。它是制造人造板的優(yōu)質(zhì)原料。但沙生灌木直徑小、枝椏多，枝梢長而細(xì)。所以，適宜的削片機(jī)切削機(jī)構(gòu)對木片生產(chǎn)有著不可忽視的重要意義。而且，沙生灌木的樹皮含量高，可直徑又較小，如使用剝皮機(jī)對其進(jìn)行剝皮，勢必回使一部分纖維流失。所以許多廠家在削片前并不對沙生灌木進(jìn)行除皮，這就更需要削片機(jī)切削機(jī)構(gòu)有良好的性能，用來保證進(jìn)料的均勻、平穩(wěn)，而且 不致影響削片機(jī)的切削以及得到的木片質(zhì)量。 內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 5 因此，沙生灌木削片機(jī)切削機(jī)構(gòu)的重要性可想而知。它影響著人造板生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)能力。 3 方案的設(shè)計擬定、比較、確定 主機(jī)是削片機(jī)切削時的主要機(jī)構(gòu)，不僅影響切削時的穩(wěn)定性和動力消耗，也影響木片質(zhì)量。不同的主機(jī)傳動方式、切削機(jī)構(gòu)的整體的布局等同樣不同程度地影響削片機(jī)的工作狀態(tài) 以及削片的質(zhì)量，從而影響各種板材的整體質(zhì)量 。 3.1 方案的設(shè)計擬定、比較 3.1.1 方案 盤式削片機(jī)分為普通盤式、多刀盤式和螺旋面盤式等幾種主要形式。 盤式削片機(jī)的優(yōu)點(diǎn)：用于加工原木，間伐材，成小捆狀枝椏材，飛刀作平面運(yùn)動；飛刀與底刀能形成較好的剪切作用、切削功耗小、木材跳動少、加工出的木片質(zhì)量好。 缺點(diǎn)： 喂料口不能太大不能用于加工沙生灌木 (灌木枝椏多 ,進(jìn)料困難 )生產(chǎn)率較低， 達(dá)不到生產(chǎn)要求 . 由于沙柳的樹皮含量高達(dá) 25.4樹皮的韌性大，在在加工濕沙柳時，其沙柳的一些嫰稍部分（ 20 30cm）切斷困難，切斷率僅為 50。這切不斷的 嫰稍不僅纏繞削片機(jī)的刀輪，堵塞篩網(wǎng)，而且造成氣力輸送管道堵塞、風(fēng)機(jī)葉輪被纏繞和木片料倉搭橋，不能正常供料，嚴(yán)重影響生產(chǎn)。 基于上 面所述，盤式削片機(jī)用于切削沙柳生產(chǎn)效率低，所以這種方案有待于改進(jìn)。 3.1.2 方案 鼓式削片機(jī)切削機(jī)構(gòu)由刀鼓和底刀組成。刀鼓是 采用低合金焊接而成，在保證足夠的強(qiáng)度和剛度前提下，減小了質(zhì)量。 鼓式削片機(jī)的優(yōu)點(diǎn)：削片質(zhì)量雖不如盤式削片機(jī)，但鼓式削片機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，飛刀裝卸方便，尤其適用于板皮、邊條、碎單板、小徑木和零碎的枝椏材等原料，制片生產(chǎn)率高。 缺點(diǎn)：在已建成的人造板生產(chǎn)企業(yè)和沙生灌木產(chǎn)區(qū)，目前使用的沙生灌木削片設(shè)備為國產(chǎn) BX216、 BX218 鼓式削片機(jī)，共有 20 多臺（含個體木片加工專業(yè)戶），在使用 中存在著功率不匹配的問題，生產(chǎn)能力僅能達(dá)到 65左右，另外制片質(zhì)量差，與木材木片比較，質(zhì)量相差很多。通過采取增加削片機(jī)刀片磨刀次數(shù)、工人逆向喂料和料倉專人撥料等措施，雖然生產(chǎn)情況有所改善，但工人勞動強(qiáng)度大，工作環(huán)境差，動力消耗大，生產(chǎn)效率低，這也成為沙生灌木人造板生產(chǎn)企業(yè)和木片加工專業(yè)戶迫切需要解決的技術(shù)難題。 沙柳材切斷機(jī)主機(jī)設(shè)計 6 同盤式削片機(jī)，由于沙柳材自身的特點(diǎn)， 也 需要設(shè)計一種新型的切削機(jī) 構(gòu) 。 3.1.3 方案 由 一組 飛輪 帶動刀 進(jìn)行往復(fù)式 端向 切削 的機(jī)構(gòu)，采用皮帶輪和飛輪 傳動是屬于 緩沖傳 動 ，有利于能量的儲存，可以減少能耗 和設(shè)備的保護(hù) 。與屬于嚙合傳動的鏈傳動相比，帶傳動有 彈性滑動和打滑 現(xiàn)象 ， 可以更好的來防止設(shè)備因切削力過大而損壞還可以防止電機(jī)被燒壞。 在同樣使用的條件下， 帶傳動能更好的適應(yīng)環(huán)境，而且價格便宜，結(jié)構(gòu)簡單，易于安裝。 與齒輪傳動相比， 帶 傳動的制造與安裝精度要求較低，成本低廉；在遠(yuǎn)距離傳動時，其結(jié)構(gòu)比齒輪結(jié)構(gòu)輕便的多。 端向切削是刀刃與切削方向均與沙柳材纖維方向相互垂直的切削。在切削過程中切削力分解成兩個方向的力，即沿進(jìn)給方向的法向切削力和沿切削方向的主切削力，這兩個方向的切削力是切削過程中刀刃相對于試件運(yùn)動產(chǎn)生的。端 向切削是刀刃垂直于纖維方向，刀具在垂直于纖維的平面中運(yùn)動，當(dāng)?shù)度腥锌谇腥肽静睦w維時，木材纖維彎曲，在刃口前方包括切削面以下的纖維都產(chǎn)生拉應(yīng)力。當(dāng)拉應(yīng)力超過木材纖維的抗拉強(qiáng)度極限時，刃口纖維被拉斷，刃口起到了切開纖維的作用。這樣切出的沙柳切口平整，容易切斷，切斷率高，避免產(chǎn)生鼓式削片機(jī)和盤式削片機(jī)纏繞刀輪、堵塞鼓輪和篩網(wǎng)、造成氣力輸送管道堵塞、風(fēng)機(jī)葉輪被纏繞和木片料倉搭橋的現(xiàn)象。 在查閱大量相關(guān)資料，綜合比較以上各方案的優(yōu)缺點(diǎn)，又根據(jù)對沙生灌木材性的深入了解，結(jié)合現(xiàn)今各廠家的實(shí)際情況，決定采用 飛輪 帶 動 刀 機(jī)構(gòu)作 為沙 柳切斷 機(jī)的主機(jī) 機(jī)構(gòu)。 3.2 沙柳 材 切斷機(jī)主機(jī)結(jié)構(gòu)的初步設(shè)計 由一組飛輪 鏈帶動切削刀對沙柳進(jìn)行端向切削 ,刀與 刀柄 之間用沉頭螺釘固定 ,刀柄 與連桿 之間用銷軸聯(lián)接 .為了保證切削位置準(zhǔn)確， 滑塊用螺栓 聯(lián)接 在機(jī)架上固定不動保證了切削的穩(wěn)定 ,滑 軌 在滑 塊上 運(yùn)動 .這樣使刀 在切削時 運(yùn)動平穩(wěn) ,不易 發(fā)生之振 動 。 3.2.1 沙柳 材 切 斷 機(jī)主機(jī)的基本工作部件 初步設(shè)計切削機(jī)構(gòu)由一對飛輪帶動連桿和刀柄，利用曲柄連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動，再在飛輪中間加一個帶輪，利用皮帶實(shí)現(xiàn)從減速器的傳動。 基本的工作部件有 傳動 機(jī)構(gòu)、切削機(jī)構(gòu)、機(jī)架等組成 。 （ 1） 傳動 機(jī)構(gòu)主要由：電動機(jī)、 V帶傳動、減速器、飛輪、連桿 組成 。 （ 2）切削機(jī)構(gòu)主要由：飛輪 、 連桿、 切削刀、底刀、 刀柄 、銷軸、滑塊、滑軌等 組成 。 內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 7 （ 3）機(jī)架主要由 :槽鋼、鋼板等組成 。 3.2.2 沙柳 材 切斷機(jī)主機(jī)的工作原理 沙柳切斷機(jī)主機(jī)的主要部件由上 所述 ，沙柳切斷機(jī)的工作原理如下 ,動力由電機(jī)經(jīng) V帶傳到減速器 ,經(jīng)減速器減速之后兩端輸出 .由帶 傳動 ,一端聯(lián)接進(jìn)料機(jī)構(gòu) ,一端聯(lián)接到主機(jī)的傳動帶 輪 .傳動帶 輪 帶動 主動 飛輪 ,由連桿 帶動切削刀實(shí)現(xiàn)切削 .飛輪對稱分布既有利于切削力的分布對稱，又利于能量的儲存便于實(shí)現(xiàn)緩沖。 飛輪和連桿的曲柄連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了從飛輪的圓周運(yùn)動到切刀的上下往復(fù)運(yùn)動，飛輪轉(zhuǎn)一周切刀上下往復(fù)一次，實(shí)現(xiàn)一次切削。切斷的料由皮帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)走。 4 設(shè)計計算部分 4.1 動力計算 根據(jù) 安珍教授博士論文沙柳材切削加工性能研究中 對端向切削力的研究 ,切削力與切削量成正比關(guān)系 ,沙柳切斷機(jī)的切削量為 25 30mm, 主切削力為43.9470N/mm,切削寬度為 500mm,所以切削力為 22KN,所需切削速度為 。 4.1.1 所需切削功率的計算 切削力 F 22KN，則由圖 1知： F1=F/cos37 =22KN/0.8=27.5KN (1) 由圖 2知 ： F2= F1/cos18 =27.5KN/0.95=28.9KN (2) PW=F2*V 28.9KN*0.66 19.1KW 沙柳材切斷機(jī)主機(jī)設(shè)計 8 4.2 電動機(jī)的選擇 4.2.1 傳動系統(tǒng) 簡圖如圖 3 1 電機(jī) 2 減速器 3 小帶輪 4 大帶輪 5 大飛輪 圖 3 傳動系統(tǒng)簡圖 表 4 各種機(jī)械傳動的效率值 (%) 種類 帶傳動（ v 帶 ） 聯(lián)軸 器 減速器（一 級） 連桿 備注 效率 0.93 0.98 0.98 0.98 4.2.2 選擇電動機(jī)類型 按工作要求和條件，選用電磁調(diào)速 電動機(jī)，封閉式結(jié)構(gòu)，電壓 380V。 選擇電機(jī)容量 : 電動機(jī)所需功率按式 KWPPawd (3) 由電動機(jī)至刀柄 的傳動總效率為 ： 88.098.098.098.093.0 4321 a (4) 所以 ： KWPwPad7.2188.01.191 0 0 0 (5) 根據(jù)容量，由機(jī)械設(shè)計手冊查出適用的電動機(jī)型號，綜合考慮電動機(jī)和傳動裝置的尺寸、重量、價格和帶傳動、減速器的傳動比， ,查機(jī)械設(shè)計手冊 (5)選定電機(jī)內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 9 型號為 YCT250-4B,其主要性能如下表 5： 型號 功率 (Kw) 額定扭矩 (N.m) 調(diào)速范圍 (r/min) 轉(zhuǎn)速變化率 （） YCT250-4B 22 137 1320 132 2.5 4.3 V 帶及 V 帶輪的設(shè)計計算 4.3.1 V 帶傳動的計算 第一級用 V帶傳動，已知電動機(jī)的型號為 YCT250-4B，額定功率為 P 22KW，轉(zhuǎn)速 范圍 1320 132r/min，定傳動比 i 1.45，一天運(yùn)轉(zhuǎn)時間 10h。 1)確定計算功率 Pca 由機(jī)械設(shè)計表 8-6 查得工作情況系數(shù) Ka 1.1，故 KWPkP Aca2.24221.1 (6) 2)選取普通 V帶類型 根據(jù) Pca、 n1由機(jī)械設(shè)計圖 8-9確定選用 C型。 3)確定帶輪基準(zhǔn)直徑 由機(jī)械設(shè)計表 8-3 和 8-7 取主動輪直徑 d1 290mm。 根據(jù)機(jī)械設(shè)計式（ 8-15），從動輪基準(zhǔn)直徑 d2, mmidd5.42029045.1 12 (7) 根據(jù)機(jī)械設(shè)計表 8-7，取 d2 420mm。 按機(jī)械設(shè)計式（ 8-13）驗(yàn)算帶的速度 smsmndv/35/66.01 0 0 0605.4329014.31 0 0 06011 (8) 帶的速度合適。 n1=in2, n2= m in/3045.1 5.431 rin (9) 4)確定 V帶的基準(zhǔn)長度和傳動中心距 根據(jù) 21021 27.0 ddadd ， (10) 初步確定中心距 a0 600mm. 根據(jù)機(jī)械設(shè)計式（ 8-20）計算帶所需的基準(zhǔn)長度 沙柳材切斷機(jī)主機(jī)設(shè)計 10 0212210 422 a ddddaL d (11) mmmm 7.23216004290420420290214.36002 2 由表 2 選帶的 基準(zhǔn)長度 Ld 2240mm 按機(jī)械設(shè)計式（ 8-21）計算實(shí)際中心距 a mmLLaa dd64122 2 4 07.2 3 2 160020 (12) 5)驗(yàn)算主動輪上的包角 1 由機(jī)械設(shè)計式（ 8-6）得 0000012011201685.576412904201805.57180add (13) 主動輪上的包角合適。 6)計算 V帶的根數(shù) Z 由機(jī)械設(shè)計式（ 8-22）知 Lca KKPP PZ 0 (14) 由 n1 43.5r/min、 d1 290mm、 i 1.45，機(jī)械設(shè)計查表 8-5a 和 8-5b， 得 ： KWPKWP28.16.600 查機(jī)械設(shè)計表 8-8 得 89.0K，查機(jī)械設(shè)計表 8-2 得 97.0LK ，則 ： 456.389.091.028.16.6 2.24 Z根 7)計算預(yù)緊力 Fo 由機(jī)械設(shè)計式（ 8-23）知 內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 11 20 15.2500 qvKvzPF ca (15) 查機(jī)械設(shè)計表 8-4得 q 0.30Kg/m，故 NF 82.51666.03.0189.05.2466.02.24500 20 (16) 8)計算作用在軸上的壓軸 力 Fp 由機(jī)械設(shè)計式（ 8-23）得 ： NZFF p9.41112168s in82.516422s in2010 (17) 4.3.2 V 帶輪的設(shè)計 4.3.2.1c 型帶輪輪槽 材料 :大小帶輪均用鑄鐵制造 c 型帶輪輪槽尺寸如表 7 圖 4 c 型帶輪輪槽 表 6 c 型帶輪輪槽尺寸 項(xiàng)目 符號 數(shù)值 基準(zhǔn)寬度 (節(jié)寬 ) b1 19mm 基準(zhǔn)線上槽深 H 5 mm 槽間距 E 26 mm 第一槽對稱面至端面的距離 F 16 mm 輪緣厚度 P 10 mm 帶輪寬 B 110 mm 輪槽角 34 頂寬 b 22 mm 沙柳材切斷機(jī)主機(jī)設(shè)計 12 4.3.2.2 小帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計 小帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計如圖 5 圖 5 小帶輪的結(jié)構(gòu) 小帶輪的結(jié)構(gòu)采用孔板式主要結(jié)構(gòu)尺寸見表 7 表 7 小帶輪結(jié)構(gòu)尺寸 (mm) 名稱 符號 數(shù)值 帶輪基準(zhǔn)直徑 dd 280 帶輪外徑 da 290 帶輪寬 B 110 輪轂寬 L 25 輪轂孔徑 d 64 輪轂外徑 d1 150 4.3.2.3 大帶輪的結(jié) 構(gòu)設(shè)計 大帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計如圖 6 內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 13 圖 6 大帶輪結(jié)構(gòu) 大帶輪采用腹板 式 ,主要尺寸見表 8 表 8 大帶輪結(jié)構(gòu)尺寸 ( mm ) 名稱 符號 數(shù)值 帶輪基準(zhǔn)直徑 dd 411 帶輪外徑 da 420 帶輪寬 B 110 輪轂寬 L 25 輪轂孔徑 D1 90 輪轂外徑 D 180 4.4 減速器的選擇 根據(jù)減速器的輸入轉(zhuǎn) 速 m in/85.4 0 31 rn ,輸出轉(zhuǎn)速 ：m in/5.432 rn ,及其功率 P=22x0.90=19.8kw,查機(jī)械設(shè)計手冊 (3)選擇減速器為 ZLY 140-10-1 型 ,其主要參數(shù)見表 9。 表 9 減速器的主要參數(shù) 名稱 公稱輸入轉(zhuǎn)速 公稱輸出轉(zhuǎn)速 公稱輸入功率 數(shù)值 750r/min 75r/min 26.6kw 4.4.1 減速器的安裝 調(diào)節(jié)減速器螺栓： M20 160 B 級 GB/T5783 2000 調(diào)節(jié)減速器螺母： D M20 GB/T6170 4.5 聯(lián)軸器的選用 ZL3 聯(lián)軸器132 8232 60YBJD GB/T 5015 1985 5 零件結(jié)構(gòu) 設(shè)計與計算 5.1 刀的設(shè)計 刀的結(jié)構(gòu)設(shè)計簡圖如圖 7 沙柳材切斷機(jī)主機(jī)設(shè)計 14 圖 7 刀的結(jié)構(gòu) 5.1.1 刀具的參數(shù) 刀具的參數(shù) 如表 10 表 10 刀具參數(shù) 名稱 符號 數(shù)值 前角 1 1 55 前角 2 2 32 后角 10 楔角 25 長度 L 560mm 厚度 h 100mm 寬度 B 13mm 5.1.2 刀具的切削性能 刀具前角與切削力的關(guān)系為 :刀具后角 =10刃口鋒利 :隨著刀具前角的增加切削力在下降 ,這是因?yàn)榈毒咔敖?的增加 使楔角 減小 ,刀具更鋒利 ,切削力減小 .但當(dāng)后角不變 ,前角大于 55時 ,楔角減小刀的強(qiáng)度下降容易破壞刀刃 ,所以前角 1 55 ,后角 10 ,楔角 =90 -55 -10 =25 .前角 322 時對沙柳有擠裂作用 。 5.1.3 刀具的安裝 刀具 與刀柄 之間用沉頭螺釘固定 ,避免在切削過程中接觸沙柳影響切削且換刀容易 。 頂 刀螺釘： M16 35 B 級 GB/T70.3 頂?shù)侗菽福?六角薄螺母 D M16 GB/T6172.1 2000 彈簧墊片： GB/T93 16 5.1.4 刀具的材料 刀具 材料選用碳素工具鋼 ,T10 碳素工具鋼價格低廉、刃口鋒利、 熱塑性好及切削加工性能好 。 5.2 底刀的設(shè)計 底刀的結(jié)構(gòu)設(shè)計簡圖如圖 8 內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 15 圖 8 底刀的結(jié)構(gòu) 5.2.1 底刀的性能 底刀為 90，是組焊件 ,在保證足夠的剛度和強(qiáng)度下 ,減小了質(zhì)量 .底刀的楔角為60 ,避免在切削過程中切到底刀 ,造成刀刃變鈍甚至損壞刀刃 . 5.2.2 底刀的安裝 底刀的安裝 用調(diào)整螺釘與機(jī)架聯(lián)接 ,利用調(diào)整螺釘來限定底刀的伸出量 ,并應(yīng)達(dá)到規(guī)定的偏差范圍 . 底 刀螺釘 GB/T68 M10 45 5.2.3 底刀的材料 底刀部 T10,刀體部分 35 號鋼 . 5.3 銷軸的設(shè)計 銷軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計如圖 9 圖 9 銷軸的結(jié)構(gòu) 5.3.1 銷軸的聯(lián)接性能 銷軸 是用來聯(lián)接連桿和刀柄 的重要連接件 ,把兩個連桿和刀柄串聯(lián)在一起 ,達(dá)到受力均勻一致，在刀柄的固定的地方，采用軸肩和緊固螺母 固定，有效的防止了刀柄的左右滑動。 5.3.2 銷軸的材料 銷軸材料選用 T8 5.3.3 銷軸的強(qiáng)度校核 銷的抗剪 強(qiáng)度許用切 應(yīng)力 aP MP80 , 銷的抗剪強(qiáng)度 Zd Fb 24 (18) 沙柳材切斷機(jī)主機(jī)設(shè)計 16 24 2 2 0 0 03 . 1 4 7 0 15 7 8 0a P aP M P 式中 : F 橫向力 (N) d 銷的直徑 (mm) Z 銷的個數(shù) 5.4 刀柄 的設(shè)計 刀柄 的結(jié)構(gòu)設(shè)計如圖 10 圖 10 刀柄的結(jié)構(gòu)設(shè)計 5.4.1 刀柄安裝 刀柄安裝螺栓： GB/T5782 M30 120 刀柄安裝螺母： D M30 GB/T6170 彈簧墊片： GB/T93 30 刀柄端止動圓螺母： GB/T812 M50 1.5 頂?shù)侗菟ǎ?M16 160 B 級 GB/T5783 2000 頂?shù)侗菽福?D M16 GB/T6170 5.4.2 刀柄 的材料 刀柄的材料選用鑄鐵 5.5 滑塊的設(shè)計 滑塊的結(jié)構(gòu)設(shè)計如圖 11 內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 17 圖 11 滑塊的結(jié)構(gòu) 5.5.1 滑塊的性能 滑塊固定在機(jī)架上，做切削運(yùn)動時滑軌沿滑塊滑動，保證了刀的切削軌跡，和對沙柳材的切削質(zhì)量，提高 切削質(zhì)量從而提高切削效率 . 5.5.2 滑塊的材料 滑塊的材料選用鑄鐵 5.6 連桿的設(shè)計 連桿的設(shè)計如圖 12 圖 12 連桿的設(shè)計 5.6.1 連桿的 作用 連接 飛輪和刀柄，傳遞功率，將飛輪的圓周運(yùn)動轉(zhuǎn)化成刀的往復(fù)運(yùn)動實(shí)現(xiàn)對木材的往復(fù)式切削。 5.6.2 連桿軸固定 連桿軸軸端擋圈： 擋圈 GB/T891 B50 螺釘 M6 16 5.6.3 連桿 的材料 連桿 的材料選用 45#鋼。 5.7 主動軸的設(shè)計 主動軸的結(jié)構(gòu)如圖 13。 沙柳材切斷機(jī)主機(jī)設(shè)計 18 圖 13 主動軸的結(jié)構(gòu) 5.7.1 軸的材料 軸的材料有 35號鋼、 45 號鋼、 50號鋼等優(yōu)質(zhì)碳素鋼 ,根據(jù)實(shí)際情況選用 45Cr，調(diào)質(zhì)處理 。 5.7.2 軸承的選用 軸承選用深溝球軸承 ,因?yàn)樯顪锨蜉S承主要承受徑向載荷 ；可同時承受小的軸向載荷 ；當(dāng)量摩擦系數(shù)最小 ；價格最低 .滾動軸承代號 : 6216 (GB/T276 1994) 5.7.3 軸承座的選用 軸承座 選用 B型 不 等徑孔型的 ,型號 :Z2516D 軸承座螺栓 M20 65 B 級 GB/T5783 2000 5.7.4 脹緊套的選用 脹緊套：大帶輪用 Z2 90 130 GB5867 86 5.7.5 軸的強(qiáng)度校核 1) 選擇軸的材料為 45Cr 鋼 ,調(diào)質(zhì)處理 查得 ： ab MP735,as MP540,aMP3551 aMP2001 2) 初步確定軸徑 根據(jù) 機(jī)械設(shè)計 (第七版 )表 15-3取 A=97,軸的 輸入 直徑mmnpAd 8430 6.1997/ 33 (19) 3) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 見 圖 14, 取軸 徑處直徑為 90mm,與帶 輪孔配合 ,其余依次為 ： mmd 802 , mmd 753 。 4) 計算支承反力 ,彎矩及扭矩 軸的受力簡圖 見 圖 14(a), a: 求支承反力 垂直 面支承反力 見 圖 14(b) 內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 19 根據(jù) 0cM 097233397190 125 vvv FFvFF (20) NF v4 1 3 8 31901902 6 2 1 5972 9 7 1 15 (21) NFFFF vvvv 4075841383297112621522 5134 (22) b:水平 面支承反力 見 圖 14(c) 根據(jù) 0cM NFFFFF tttHH 410702/262152621529711 2/)( 32154 (23) c:垂直面彎矩圖見圖 14(b) mNFFM vvcv 762314026215974075814097 24 mNFFM vvcv 741313626215934138313693 35 d:水平 面彎矩圖見圖 14(c) mNFFM tHCH 7 6 5 314097 24 e:合成彎矩圖見圖 14(d) 由圖知 F點(diǎn)是危險節(jié)面點(diǎn) mNMMM cHcva 1082276537623 2222 (24) f:扭矩圖見圖 14(e) 傳動帶 輪傳遞的扭矩 mNT