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36选7粉碎机粉碎部分设计doc

发布时间:2021-03-18 04:34

  长春理工大学光电信息学院College ElectronicalInformation Changchun University Technology本科生毕业设计 粉碎机粉碎部分设计 Pulverizer part 机械设计制造及其自动化0951136 机电工程分院编号 料粉碎机己成为目前迫在眉睫的紧要任务。木机的机架、上盖都采用了铸件,降低了整机的重心;发动机和主轴之间通过皮 传动,缓和了载荷冲击;主轴通过两个圆锥滚子轴承与机架连接;刀盘和主轴之间采用 帄键联接;飞刀用垫块和螺栓固定。飞刀采用螺旋曲面方式依次摆放多把短刀。 关键词: 树枝粉碎机 林绿化削片机木材加工 ABSTRACT Abstract: recentyears, economicdevelopment ourcountry, manyfields actualproduction,for woodenmaterial grinder increasing demand. According woodenmaterial grinder differentapplications,developed variousrequirements woodenmaterial grinder has become urgenttask currentimminent. flycutter uses stable,Thefly cutter stretches out adjust,Andadvantageous replacement.Rack wheels,can tractionmachine,Suitable urbangreen residues traillevel lumber processing. Key words: Branch Chipper Landscaping Chipper Wood Processing 目录 1.1枝桠粉碎机的分类特点及其工作原理 1.2选题的设计思想,设计方法及改进 1.3本章小结 2.2齊通盘式枝桠粉碎机的结构 103.2 飞刀数量的确定 113.3. 19第四章主要部件的设计计算................................................. 20 264.5 键连接的设计 5.2输出轴与齿轮间键的选择及校核 本章小结...........................................................27 第五章主要部件的校核和验算 1.2按弯扭合成应力校核轴的强度 1.3精确校核轴的疲劳强度 295.2 滚动轴承的校核 36绪论 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 粗细不均,收集整理十分不便。由于枝桠蓬松,运输效率低,费吋又费力,而且运输安全 性差。因此枝桠处理不但是令市政部门头疼的问题。 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, 为裸露地覆盖物,能变废为宝。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 利用率、节约资源、美化环境具有重要意义。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 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。S前己至少有30 多家生产削片机的厂家,生产20 种型号的木材削片机。我国 前所用的削片机主要有以下几种型号:(1)BX117C (2)BX1107/4盘式削片机;(3)BX116 盘式削片机;(4)BX1108/3 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 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3-5RW, 但都未推 广,主要原因都是功率太小,只能削小枝桠,径级到 3(T40mm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 U。从细小的树枝到直径 150mm的 树干,BC600XL 都能从容应付。其较大的动力和宽阔的进料UI使其功效超卓, 并可省去大量的对树枝的 预先修理吋间。 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 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。 第一章枝桠粉碎机介绍 1.1 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 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,切口大而帄滑,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 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 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 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,上喂料辗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 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帄面固定不变,飞刀和底刀可 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 枝桠粉碎机由于飞刀的切削帄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, 水帄进料的适宜加 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、36选7,板皮等剩余物, 径较小,采用帄面盘式机削片时,对帄面盘式的削片度的均匀性影响不大,而其制造成 木低廉,易于推广。因此,中小型枝桠粉碎机采用帄面刀盘结构是一个发展方 保证合理的切削参数。1.2 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,切削木材吋,飞刀要切 个原木端面,导致动态载荷(切削力、切削功率)波动大、切削过程不帄稳、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,这样切削帄稳,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。 1.3 本章小结 本章主要介绍了课题研宄的H的及其意义、国内外枝桠粉碎机的发展现状和趋势、 桠粉碎机的分类特点及其工作原理、选题的设计思想,设计方法及改进等第二章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 任务如下:切削机构形状:盘式 进料方式:倾斜45进料 出料方式:下出料 最大切削直径:150mm 刀盘半径:560 mm 刀盘转速:3600 r/min 发动机功率:22kw 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 [4]可知,普通盘式树枝粉碎机主耍由刀盘、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 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 50 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 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 100 醐左右的长缝。飞刀 和楔形艳块用螺栓闹定在刀盘 上。热块的作用是保证飞刀有一定的后角,一般为 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。飞刀刃口仲出刀 盘帄面的高度称为刀片的仲出量(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0.3 mm〜1.0 mm,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 刀盘帄而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 帄而,BIT为进料槽的中心线,CD帄行于刀盘轴线,其值等于刀盘伸出量,则木片的长 (2.2)cos 式中:h一一飞刀仲出量;al 一一倾斜角,即进料槽的中心线与水帄面间的夹角; a2 一一偏角,即进料槽的中心线在水帄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,为获得耍求的木片长度,实际装刀高度&应 比计算值小2 mm左右。倾斜角al 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 料的进料槽通常还奋转角a3,即进料槽底面与水帄面的夹角,其作用是 使木料在切削吋沿 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 于水帄进料的进料槽, 倾斜角al=0,只有偏角a2,由于偏角的作用,使削片机在削片 吋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 出。当叶片的速度为27m/s〜28 刀盘的转速较高或直径较大而使得刀盘线速度较大吋,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U的机壳直接落到皮带运输机上输 出,这称为下排料。 BDDP CDcost/, costz, cosa 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屮,木料的已被切削面紧贴在 刀的后面,并沿着飞刀后面滑动,直到与刀盘帄面相遇。当木料的上端与刀盘表面接触后, 被切帄面则由斜面变成帄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,原料的被切帄面始终帄行 分力(牵引力)的作用而致。理论上可以证明:在倾斜进料时,靠木料自重产生的下滑是 不能产生足够位移的。无强制进给机构的水帄进料盘式枝桠粉碎机,木料仍能 按木片长度 进料,也充分证明了这一点。对于结构参数已定的盘式机,在削片过程中, 切削方向与进 给方向形成的遇角是不变的,与木料的厚度和径级大小无关,飞刀对木 料产生的牵引力的 方向不变;牵引力的大小虽与木料的树种、含水率等因素有关,但 其大小足以带动木料克 服摩擦阻力并向刀盘方向进给。因此人多数盘式枝桠粉碎机不 采用强制进给机构,并且适 宜加工厚度和径级较大的木料。如图2-2 所示,木料被飞 刀牵引向前进给的速度u为: sin 一一飞刀的切削速度;〃一一飞刀的安装后角; 一一遇角。 从上述分析可见:盘式削片机的飞刀在运转过程中形成的切削帄面是固定不变的, 每一切削层的切削过程中,基木上始终通过底刀刃口,飞刀和底刀可以很好地形成剪切机 到飞刀前面挤压力的作用,被分裂成一定厚度的木片。研宄与试验表明,木片的厚度 (2.4)式中:I——木片长度; %—一沿纤维方向木材的抗剪强度; 一一沿纤维方向木材的抗压强度; 图2-2 盘式削片机的运动分析 (2.3) K一一其他因素的影响系数。 如木片长度为20 mm时,木片厚度为3. mm;木片长度为25mm时,木 本章小结本章主要介绍了枝桠粉碎机的结构和工作原理,普通盘式枝桠粉碎机的组成,木 第三章主要技术参数的确定和计算3.1 生产能力的确定 在削片过程中,由于加料的不连续性,树种、含水率和被切削断面积的变化,以 削片机的主电机功率;V(kW)—般按下列经验公式推算 KEQ(3.1) 式中.•尺——不均匀系数,取火= 1.1〜1.2; E——加工1 木材所需的能量,kWh/实积nAQ一一削片机的生产率,m7ho 根据实验测得 KE=3.33(Z72 3.2飞刀数量的确定 由文献[4]知,非强制进料的盘式枝桠粉碎机的生产能力(3 nZlF(3.2) 式屮:K,——设备时间利用系数,取f =0.3〜0.5; ——工作时间利用系数,取么=0.7〜0.8;K,——原料形态影响系数,成捆枝桠材取么=0.3〜0.7,其他原料取1; l=8mm,F-7rxd 3.1主切削力的理论分析与计算 盘式削片机是由径向安装在刀盘上的飞刀和装在壳体上的底刀组成的切削机构, 削过程可看成是有支承的铣削或剪切。削片机切削木材吋,木材经进料槽向刀盘进给,刀 盘上每把飞刀的切削厚度为h,大小等于飞刀从刀盘表面的伸出量。切掉的木 块形成木片, 穿过刀盘上的通孔,落到刀盘背面,经出料口排出。 木材削片机的整机载荷包括切削阻力,风扇叶片阻力,强制进料机构的阻力等, 切削阻力占绝大部分,飞刀间歇切削和木材进料的不连续性使削片机工作吋切削阻力在0 到最大值之间变化。木料径级不一,材性不同及节子等也会引起载荷的变化。 木材削片机 在工作吋载荷波动很大,为了使削片机运转帄稳和充分利用原动机的功率, 刀盘具有很大的 转动惯量,起到了飞轮的作用,利用其惯性能来克服短时的大负荷。 此外,异步电动机和 汽汕机都具有一定的过载能力,当遇到大负荷转速下降的吋候, 这种过载能力就发挥出来。 利用惯性动能和过载能力这两点是削片机不同于一般帄稳 载荷机械的特点,传统削片机的 设计计算中常考虑这两点。 飞刀切削木材吋,除前刀面对木材作用以外,后刀面和刀刃部分对木材也有作用 刀刃处虽应力较大,但表面积很小,刀刃作用力在总作用力中所占比例很小,可忽略不计。 为简化问题,设刀刃为直线,切削速度垂直于刀刃方向,木材纤维方向亦 垂直于刀刃方向 【8】。飞刀前刀面对木材的作用力合力为Fr,飞刀后刀面对木材的作 用力由正压力F 擦阻力Faf 两个力合成;此外还有底刀对木材的作用力尽, 木材受力见下图3-1: 图3-1木材所受刀片作用力 /X/?XT,xsin(a 90)tan tan tan(06z 则有F,FrP IX=O则有^ xtan(^-a)xtang tan /x/?xrxsin( 一一木片纤维长度,m;B一一切削宽度,m; T,——木材顺纹理剪切强度,N/mm2; 飞刀后角;P一一飞刀楔角; 一一进料槽斜角; 75之间,常 0.6。将代入公式得: 的计算式可参考文献[8],其 式,其中飞刀伸出量h=10mm,切削木片长度1=8酮,飞刀楔角(8 =30 度,进料s=45, 31,最后得出尽=3273N,由切削最大直径为150mm, pxtzx/?,取切削宽度b=100mm.a=lmm,得出理论单位切削阻 力/7=32. 73N/醐\ 主切削力的经验公式由切削力可按下式计算: pxaxb(3.6) 式中:b—一切削宽度,mm; 切削厚度,mm。切削力与切削面积的关系,可以用单位切削宽度上作用的切削力/;与切削厚度a 的关系 来代替,即: pKa(3.7) 可以把单位切削力P当作一个系数,用以反映切削力与切削厚度之间的函数关系。 若表示F/与a 之间变化规律的曲线为通过坐标原点的斜直线,单位切削力便是该斜线 的斜率。实际上,从实验结果中可知,随a 而变化的直线具有纵截距,而且在不同 的切削厚度范围内,直线的斜率不同,即单位切削力不同。所以需要根据不同的切削 厚度 范围,分别建立不同的单位切削力的计算公式。 切削力经验公式的建立,是从确立切削厚度与单位切削力的关系着手的;然后将 影响 切削力的一系列因素,如刀具变钝,刀具切削方向相对于纤维的方向,切削角, 切削速度, 材种等,通过系数修正,经验公式换算,加以综合考虑;最后建立随不同 因素变化的切削 力经验公式。 确定切屑厚度与单位切削力的关系近半个世纪以来,对木材切削过程的试验研究表明,在切屑厚度时,单 位切削宽度上 作用的切削力与切屑厚度之间的关系可用AB直线 单位切削宽度上作用的切削力,与切屑厚度之间的关系曲线V/mtn) imm,直线八B 的斜率,二 tan 实际上,当切屑厚度变小,在“


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