秸秆粉碎机新闻动态
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木材削片机研究进展
发布时间：2013-03-24 09:45 来源：未知
1、木材削片机的发展现状及存在的主要问题
1.1 发展现状
削片机是人造板、造纸行业中最基本的设备，用以制备工艺木片，自40年代以来，随着森林资源的日益减少和伐区剩余物利用水平的不断提高，以及全树采伐利用新工艺的出现，工艺木片的原料已从利用原木转向更多地利用枝丫材、小径木、加工剩余物、劣质材或进行全树削片．工艺木片的生产也逐渐从制浆造纸、人造板企业转向伐区、森林采运企业．木片逐渐成为采运企业的一种重要输出商品形态，并形成木片产业。
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．我国的伐区木片产业于70年代后期出现，90年代才形成规模，目前年生产能力已达830万m3，年产值达25亿元．目前全世界范围内的人造板、纸和纸板的需求量仍逐年增长．据联合国粮农组织预测，到201 0年全世界人造板消费量将从1 991年的1.22亿m3增加到3.13亿m3，年平均增长率为4.82%；纸和纸板的消费量将从1 991年的2.43亿t增加到4.43亿t’年平均增长率为3.07%．我国人造板的消费量将由1991年的331.8万m3增加到1 504.3万m3，年平均增长率为6.0%纸和纸板的消费量将由1991年的1 853.4万增加到5323.9万t。年平均增长率为5.9%．因此，木片需求量仍将不断增长，削片机必将得到进一步发展，其前景是广阔的。
几十年来，随着木片产业的发展，国内外已研制和生产了上百种型号的固定式和移动式削片机，其结构和性能已日趋完善，在生产中发挥着重要作用．近年来，国外削片机的研制有了进一步发展，并研制出多种新型的削片机，主要是改善进出料机构，改进飞刀、底刀结构及飞刀的装夹方式，增设控制木片质量的分离装置，降低削片机的振动与噪声．这些新型的削片机起到了提高生产率和木片质量、木片合格率以及降低噪声、振动和减少能耗的作用，获得了巨大的经济效益．国内削片机的研制工作始于60年代，70年代中期开始研究伐区木片生产工艺与设备，80年代初，国家设立了“伐区枝丫木片生产设备及工艺的研究”攻关课题，进行了系统研究，取得了可喜的成果．自90年代木片生产得到了较大的发展，削片设备的研制也有了较大发展．目前，国内已有30多家生产削片机的厂家，其中镇江林机厂生产的削片机质量较好．目前已有9种型号的盘式削片机，主要用于制浆、造纸木片加工；12种鼓式削片机，广泛用于纤维板和刨花板木片的加工；还有移动式削片机8种，用于林区木片生产。
按切削机构不同，削片机可分为盘式和鼓式两类．鼓式削片机的切削机构由一个旋转的鼓轮、飞刀和底刀组成，鼓轮上安装若干把飞刀，底刀固定在底座上；盘式削片机的切削机构由一个旋转的刀盘、飞刀和底刀组成，在刀盘上沿半径方向安装3～16把飞刀．对于以加工剩余物，如板皮、板条、碎单板片等为主要加工对象的企业，比较适于配置鼓式削片机；而对于枝丫材、小径木等较好的原料，则宜于使用盘式削片机．一般纤维板厂多用鼓式削片机，而造纸厂则多用盘式削片机，在刨花板厂则以实情两者兼有．早期造纸工业中，广泛采用鼓式削片机，后来逐步为圆盘式削片机所取代，因为后者加工出的木片质量好．日本在70年代基本上已全部采用圆盘削片机，而在其他一些国家里，鼓式削片机仍占一定比重。
1.2存在的问题
从国内外削片机的使用情况来看，目前削片机存在着如下几个问题：一是木片质量不稳定，表现为超大片或碎小片比例高，木片合格率低；二是削片机的功率比较大，一般为几十kW到几百kW．统计资料表明，国产削片机动力配备相差很大，存在动力不足和大马拉小车问题，其单位动力配备（以1m 3'h-i生产率所配备的动力的kW数）小至3.9kW 'hm_3，大到14.7kW 'hm_3，相差达3.8倍．使用情况也证明有的削片机功率偏大，而有的却不足．产生这种现象的原因是设计时仅靠经验和类比，缺少必要的原始资料、数据和设计计算[28]．此外削片机本身的切削特性也决定了切削功率较大；三是振动噪声大，在所有木工机械中，削片机是噪声最严重的机械之一，其工作时噪声高达110 dB，超标12～20 dB，空转噪声高达102 dB，超标3～6dB，严重影响工人的身心健康。
2、提高削片质量的研究
在削片机的发展进程中，国内外有关学者和科研人员为提高削片质量进行了大量的设备改进和试验研究工作，取得了比较好的效果．
2.1 整机结构的改进
2.1.1 采用强制进料机构
进料机构影响削片机切削时的稳定性和动力消耗，也影响木片质量．鼓式削片机切削时飞刀做圆周运动，切削过程是间歇进行的，这就造成切削过程中木料的跳动，因此国外多采用强制进料机构，以减少木料跳动．在流水作业的削片生产线和一些盘式削片机上也采用强制进料装置，以提高切削时的木片质量．生产这种设备的有美国、前苏联、法国、芬兰等。
2.1.2进料口布置的改进
英国生产的新型削片机，整个削片机的发动机和进料斗可翻转3600，这样可选择在最佳位置进料，保证木片质量；美国研制的加工制材剩余物的盘式削片机，采用特殊断面的进料口，在刀盘尺寸相对较小的情况下，此种断面的进料口能加工较宽的板皮；法国、德国生产的新型盘式削片机，进料槽宽度达1 500m m，这样可减少削片木材的分劈损失4%～5%，提高木片质量；俄罗斯生产的削片机进料槽采用铰接式，可根据需要．使其回转一定角度，并使进料速度与飞刀的切削速度一致，既方便了进料，又保证了削片质量；芬兰生产的新型盘式削片机进料槽的一个侧面为折面状，可使长木料得到合理定位，提高削片质量．此外，增设辅助进料槽或控制木片质量的分离装置，可大大提高削片质量。
2.1.3 出料方式的改进
传统的削片机大多采用上出料方式排出木片，刀盘周边需增设叶片，削出的木片因被叶片等撞击而破碎，因而木片合格率低．俄、美等国研制的新型盘式削片机采用侧出料方式，木片靠切削时的弹性变形能无冲击地排出，可减少木片损失3%～5%，俄罗斯研制的多刀盘式削片机，木片按下出料方式排出，可降低木片损失2%～5%。
2.2切削机构的改进
2.2.1 采用多刀或螺旋面切削机构
普通盘式削片机切削时飞刀做平面运动，在切削过程中飞刀对木材的切削是间歇进行的，当第一把刀已离开原木，要隔一段时间第二把刀才开始切削，这样不但影响机床的生产率，而且造成电机载荷不稳和原料的跳动，影响木片质量．为改善这种状况，采用多刀盘式削片机，以实现连续切削，在切削过程中至少有两把刀切入木材，这就大大减少了原木在料槽中的跳动，削片质量较高，生产能力也比普通盘式削片机高。
芬兰生产的新型鼓式削片机采用多刀排式结构，可改善切削条件，提高木片质量。
平面盘式削片机切削时，切削力在木材进给方向的分力，始终使木材紧贴刀后面移动，直到和刀盘接触为止，而后木材被切断面上部紧贴刀盘滑动，木材被切断面形成折面，木材断面与刀盘面部分贴合，接触应力大，对木片损失严重，而采用螺旋面刀盘，可使木材被切断面与刀盘面全部贴合，减少接触应力和切削时木材跳动，切出的木片长度一致，木片损失较小。
2.2.2 改进飞刀、底刀结构及飞刀安装方式
为提高削片质量和产量，国外多采用双刃面飞刀和底刀，还有的将底刀的4个边均制成工作刃，以轮换使用．俄国的新型鼓式削片机在主底刀的相应位置上增加一个辅助底刀，用于对超标准木片的再碎，可提高生产率和木片质量．美国研制的用于将整根原条加工成木片的新型削片机，装有2把互为垂直的底刀，使木料在切削时保持稳定，提高了切削部件的强度，从而有利于提高木片质量．此外，采用刀夹装刀及采用小尺寸飞刀在刀盘上呈螺旋线布置，也可改善切削条件，提高木片产量和质量．
2.3使用条件方面的研究
按国家标准木片质量可以用木片的尺寸参数和木片合格率来衡量，木片的2个重要尺寸参数一一长度和厚度及木片合格率，与刀盘、刀片的结构参数、木材进给速度、刀盘转速等有关．国内外此方面的研究较多，取得了许多重要成果．
前苏联的几．A．T y y几a c在M PH -30型削片机上的研究表明，切削速度应有一适宜度，其值一方面有赖于对加工木片筛份的要求，另一方面有赖于木材的物理力学性能和木片自切削区内排出的方式．切削速度增高时，将导致木片中细小筛份比重增加，大筛份比重降低并增加能耗；切削速度降低时，细小筛份比重相反要减少，而大筛份比重增加，降低削片产量．RogerE等的结论与此相同．为使切削速度达到最佳值，又不降低削片产量，应成比例地增加刀数．当刀数从4把增加到16把时，木片中细小筛份比重减少40%～50%．最佳切削速度时，刀盘工作面形状从平面过渡到螺旋面时，木片中细小筛份比重减少30%～50%，而大筛份比重减少不明显．
前苏联中央木材机械加工科研所进行了削片机切削组件的技术状态对木片质量的影响的研究，试验表明，飞刀与底刀的最佳间隙值应为0.6～0.8 m m，最大不超过1.0mm，否则木片质量将下降．
王本春在ZM X3型削片机上试验了不同材种及生产季节应采用的削片机飞刀楔角的最佳值．研究表明，切削硬杂木时，应采用较大的飞刀楔角，冬夏季节应采用不同的飞刀楔角，以提高木片合格率．RogerE等有相同的结论．
李瑞芬指出合理控制刀具锋利程度和合理调整刀片安装角度，对木片质量影响较大．底刀工作棱的临界磨损为磨圆半径3mm．
A nd reasU hm eier等人经研究后指出，刀片的几何形状与木材间的摩擦系数对削片质量影响很大，削片机的刀片与切削面应有一小的斜角，与木材应有一小的摩擦系数．陈萍等指出刀片在刀盘上的相互位置对木片均匀性有影响．
3关于切削功率的研究
3.1 理论分析
削片机设计中单位切削力和切削功率的计算是一大难题，由于影响因素太多，加上这些因素的随机性，很难建立一个确切的数学模型或计算公式，往往采用经验类比法或通过试验来选定削片机的功率，导致功率偏大．切削力和切削功率方面的理论分析和计算前苏联搞得较早，有些已反映到我国教科书中，供设计时参考．
国内一些学者参照国外经验，也对削片机进行了理论分析和设计计算，并推导出了有关盘式、鼓式削片机的切削功率、生产率的设计计算公式．
