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盘式木材削片机动态载荷特性及均衡切削的研究

作　者: 张晓文
导　师: 顾正平
学　校: 北京林业大学
专　业: 机械设计与理论
关键词: 工艺木片木材削片机盘式削片机动态载荷均衡切削切削力切削功率振动噪声
分类号: TS64
类　型: 博士论文
年　份: 1999年
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内容摘要

木材削片机用于制备工艺木片,是人造板和造纸行业的基础设备。几十年来,国内外科技工作者围绕削片机存在的木片质量差、能耗大、振动噪声大三大难题进行了很多研究,取得了不少成就,特别是木片质量问题解决得比较好,而能耗与振动噪声问题虽有改善,但仍然比较严重。本文在前人研究的基础上,针对能耗与振动噪声问题,对普通盘式削片机的动态载荷进行了全面测试,找出了影响能耗与振动噪声的主要因素,提出了实施均衡切削的理论构想,并按此理论设计了新型切削刀盘,还与普通刀盘进行了对比试验。通过大量的理论分析与试验研究,本文得出了如下主要结论:(1)普通盘式削片机载荷的变化是很不均衡的。在切削过程中由于普通削片机是利用刀盘的长刀对原木断面进行一次性切削,其切削宽度是变化的,因此切削力与功率值均呈明显的波浪形变化,而且峰值很高。这是导致能耗大、振动噪声大、功率利用极不合理的根本原因。(2)在盘式削片机上,通过长刀改短刀,对原木断面的一次性切削为分层逐条切削,从而保持切削过程中切削宽度不变的理论构想是正确的。只要在刀盘上按螺旋线变节距地布置短刀,保证一把刀退出切削,另一把刀能立即进入切削,就可以达到均衡切削的目的。(3)按均衡切削理论设计制造的新型切削刀盘与普通刀盘相比,在测试中显示,无论是切削力还是切削功率,其数值均小,在本试验范围内,新型切削刀盘的切削力值为普通刀盘的1/2～1/2.6,功率峰值为普通刀盘的1/2.6～1/4,能耗约为普通刀盘的1/1.3～1/1.5;波形平稳,振动和噪声明显减小,新型刀盘、刀轴及壳体的振动值约为普通刀盘的1/1.4～1/2,噪声值也比普通刀盘低5.5～10.9dB(A),从而在实践上验证了实施均衡切削的可行性。(4)新型切削刀盘结构简单,飞刀尺寸小,制造安装容易,磨损比较均匀,刃磨简便,并且刀盘质量和整机质量还可进一步减小,驱动电机功率可大幅度下降。因此研制能实施均衡切削的新型削片机具有广阔的发展前景。

全文目录

摘要  2-3
ABSTRACT  3-9
第1章前言  9-17
  1．1 研究的目的、意义  9-11
  1．2 国内外研究现状  11-15
    1．2．1 提高削片质量的研究  11-13
      1．2．1．1 整机结构布置的改进  11-12
      1．2．1．2 切削机构的改进  12
      1．2．1．3 使用条件方面的研究  12-13
    1．2．2 关于切削功率的研究  13-14
      1．2．2．1 理论分析  13-14
      1．2．2．2 实际测试  14
    1．2．3 关于振动噪声的研究  14-15
      1．2．3．1 刀具结构方面的研究  14-15
      1．2．3．2 隔振与隔声的研究  15
  1．3 研究的主要内容  15-17
第2章普通盘式木材削片机动态载荷特性的研究  17-46
  2．1 切削力的测试与分析  17-27
    2．1．1 切削力的测试  17-24
      2．1．1．1 测试样机和木材试样  17-18
      2．1．1．2 传感器的选用及测点的布置  18-19
      2．1．1．3 测试仪器及方法  19-20
      2．1．1．4 测试结果  20-24
    2．1．2 切削力的理论分析与计算  24-26
    2．1．3 数据分析及小结  26-27
  2．2 切削功率的测试与分析  27-32
    2．2．1 切削功率的测试  27-29
      2．2．1．1 测试仪器及方法  27-29
      2．2．1．2 测试结果  29
    2．2．2 切削功率的理论分析与计算  29-31
    2．2．3 小结  31-32
  2．3 振动的测试  32-39
    2．3．1 刀盘及刀轴振动的测试  32-35
      2．3．1．1 测试仪器及方法  32-33
      2．3．1．2 测试结果  33-35
      2．3．1．3 分析  35
    2．3．2 壳体振动的测试  35-39
      2．3．2．1 测试仪器及方法  35-38
      2．3．2．2 测试结果  38
      2．3．2．3 分析  38-39
  2．4 噪声的测试  39-40
    2．4．1 测试仪器及方法  39
    2．4．2 测试结果  39
    2．4．3 分析  39-40
  2．5 木片质量的测定  40-43
    2．5．1 测试仪器及方法  40-41
    2．5．2 测试结果  41-42
    2．5．3 分析  42-43
  2．6 飞刀伸出量对动态载荷影响的测试与分析  43-45
  2．7 结论与分析  45-46
第3章木材削片机实现均衡切削的理论探讨  46-53
  3．1 实施均衡切削的理论构想  46-49
  3．2 实施均衡切削必须解决的几个具体问题  49-53
    3．2．1 关于刀具断面的形状  49
    3．2．2 关于刀具数量  49
    3．2．3 刀具在刀盘上的布置  49-53
      3．2．3．1 等节距布置  50-51
      3．2．3．2 对称布置  51
      3．2．3．3 变节距布置  51-53
第4章新型削片刀盘与普通削片刀盘的对比试验  53-67
  4．1 新型试验刀盘的设计  53-56
    4．1．1 刀盘体参数的确定  53
    4．1．2 飞刀数量及尺寸的确定  53-54
      4．1．2．1 飞刀数量的确定  53
      4．1．2．2 飞刀尺寸的确定  53-54
    4．1．3 飞刀在刀盘上的布置  54-55
    4．1．4 飞刀在刀盘上的固定  55-56
  4．2 对比试验  56-67
    4．2．1 切削力的测试  56-59
    4．2．2 切削功率的测试  59-60
    4．2．3 振动的测试  60-62
    4．2．4 噪声的测试  62
    4．2．5 木片组份的测定  62-64
    4．2．6 两种刀盘的模态分析  64-67
      4．2．6．1 测试仪器及方法  64-66
      4．2．6．2 测试结果  66-67
第5章结论与建议  67-70
  5．1 结论  67-68
  5．2 建议  68-70
主要参考文献  70-75
附图  75-80
附表  80-82
致谢  82

盘式木材削片机动态载荷特性及均衡切削的研究

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