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1、木材削片機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀及存在的主要問題
1.1  發(fā)展現(xiàn)狀
    削片機(jī)是人造板、造紙行業(yè)中最基本的設(shè)備，用以制備工藝木片，自40年代以來，隨著森林資源的日益減少和伐區(qū)剩余物利用水平的不斷提高，以及全樹采伐利用新工藝的出現(xiàn)，工藝木片的原料已從利用原木轉(zhuǎn)向更多地利用枝丫材、小徑木、加工剩余物、劣質(zhì)材或進(jìn)行全樹削片．工藝木片的生產(chǎn)也逐漸從制漿造紙、人造板企業(yè)轉(zhuǎn)向伐區(qū)、森林采運(yùn)企業(yè)．木片逐漸成為采運(yùn)企業(yè)的一種重要輸出商品形態(tài)，并形成木片產(chǎn)業(yè)。
    國外大規(guī)模的木片生產(chǎn)始于60年代，近年來發(fā)展很快，不僅產(chǎn)量迅速增加，而且在一些國家，如日本、前蘇聯(lián)、美國等國已發(fā)展成為木材工業(yè)部門中的一個(gè)獨(dú)立體系．在瑞典、芬蘭等國則成為木材加工企業(yè)中不可缺少的組成部分．我國的伐區(qū)木片產(chǎn)業(yè)于70年代后期出現(xiàn)，90年代才形成規(guī)模，目前年生產(chǎn)能力已達(dá)830萬m3，年產(chǎn)值達(dá)25億元．目前全世界范圍內(nèi)的人造板、紙和紙板的需求量仍逐年增長．據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織預(yù)測，到201 0年全世界人造板消費(fèi)量將從1 991年的1.22億m3增加到3.13億m3，年平均增長率為4.82%；紙和紙板的消費(fèi)量將從1 991年的2.43億t增加到4.43億t’年平均增長率為3.07%．我國人造板的消費(fèi)量將由1991年的331.8萬m3增加到1 504.3萬m3，年平均增長率為6.0%紙和紙板的消費(fèi)量將由1991年的1 853.4萬增加到5323.9萬t。年平均增長率為5.9%．因此，木片需求量仍將不斷增長，削片機(jī)必將得到進(jìn)一步發(fā)展，其前景是廣闊的。
    幾十年來，隨著木片產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，國內(nèi)外已研制和生產(chǎn)了上百種型號(hào)的固定式和移動(dòng)式削片機(jī)，其結(jié)構(gòu)和性能已日趨完善，在生產(chǎn)中發(fā)揮著重要作用．近年來，國外削片機(jī)的研制有了進(jìn)一步發(fā)展，并研制出多種新型的削片機(jī)，主要是改善進(jìn)出料機(jī)構(gòu)，改進(jìn)飛刀、底刀結(jié)構(gòu)及飛刀的裝夾方式，增設(shè)控制木片質(zhì)量的分離裝置，降低削片機(jī)的振動(dòng)與噪聲．這些新型的削片機(jī)起到了提高生產(chǎn)率和木片質(zhì)量、木片合格率以及降低噪聲、振動(dòng)和減少能耗的作用，獲得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益．國內(nèi)削片機(jī)的研制工作始于60年代，70年代中期開始研究伐區(qū)木片生產(chǎn)工藝與設(shè)備，80年代初，國家設(shè)立了“伐區(qū)枝丫木片生產(chǎn)設(shè)備及工藝的研究”攻關(guān)課題，進(jìn)行了系統(tǒng)研究，取得了可喜的成果．自90年代木片生產(chǎn)得到了較大的發(fā)展，削片設(shè)備的研制也有了較大發(fā)展．目前，國內(nèi)已有30多家生產(chǎn)削片機(jī)的廠家，其中鎮(zhèn)江林機(jī)廠生產(chǎn)的削片機(jī)質(zhì)量較好．目前已有9種型號(hào)的盤式削片機(jī)，主要用于制漿、造紙木片加工；12種鼓式削片機(jī)，廣泛用于纖維板和刨花板木片的加工；還有移動(dòng)式削片機(jī)8種，用于林區(qū)木片生產(chǎn)。
    按切削機(jī)構(gòu)不同，削片機(jī)可分為盤式和鼓式兩類．鼓式削片機(jī)的切削機(jī)構(gòu)由一個(gè)旋轉(zhuǎn)的鼓輪、飛刀和底刀組成，鼓輪上安裝若干把飛刀，底刀固定在底座上；盤式削片機(jī)的切削機(jī)構(gòu)由一個(gè)旋轉(zhuǎn)的刀盤、飛刀和底刀組成，在刀盤上沿半徑方向安裝3～16把飛刀．對(duì)于以加工剩余物，如板皮、板條、碎單板片等為主要加工對(duì)象的企業(yè)，比較適于配置鼓式削片機(jī)；而對(duì)于枝丫材、小徑木等較好的原料，則宜于使用盤式削片機(jī)．一般纖維板廠多用鼓式削片機(jī)，而造紙廠則多用盤式削片機(jī)，在刨花板廠則以實(shí)情兩者兼有．早期造紙工業(yè)中，廣泛采用鼓式削片機(jī)，后來逐步為圓盤式削片機(jī)所取代，因?yàn)楹笳呒庸こ龅哪酒�質(zhì)量好．日本在70年代基本上已全部采用圓盤削片機(jī)，而在其他一些國家里，鼓式削片機(jī)仍占一定比重。
1.2存在的問題
    從國內(nèi)外削片機(jī)的使用情況來看，目前削片機(jī)存在著如下幾個(gè)問題：一是木片質(zhì)量不穩(wěn)定，表現(xiàn)為超大片或碎小片比例高，木片合格率低；二是削片機(jī)的功率比較大，一般為幾十kW到幾百kW．統(tǒng)計(jì)資料表明，國產(chǎn)削片機(jī)動(dòng)力配備相差很大，存在動(dòng)力不足和大馬拉小車問題，其單位動(dòng)力配備（以1m 3'h-i生產(chǎn)率所配備的動(dòng)力的kW數(shù)）小至3.9kW 'hm_3，大到14.7kW 'hm_3，相差達(dá)3.8倍．使用情況也證明有的削片機(jī)功率偏大，而有的卻不足．產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是設(shè)計(jì)時(shí)僅靠經(jīng)驗(yàn)和類比，缺少必要的原始資料、數(shù)據(jù)和設(shè)計(jì)計(jì)算[28]．此外削片機(jī)本身的切削特性也決定了切削功率較大；三是振動(dòng)噪聲大，在所有木工機(jī)械中，削片機(jī)是噪聲最嚴(yán)重的機(jī)械之一，其工作時(shí)噪聲高達(dá)110 dB，超標(biāo)12～20 dB，空轉(zhuǎn)噪聲高達(dá)102 dB，超標(biāo)3～6dB，嚴(yán)重影響工人的身心健康。
2、提高削片質(zhì)量的研究
    在削片機(jī)的發(fā)展進(jìn)程中，國內(nèi)外有關(guān)學(xué)者和科研人員為提高削片質(zhì)量進(jìn)行了大量的設(shè)備改進(jìn)和試驗(yàn)研究工作，取得了比較好的效果．
2.1  整機(jī)結(jié)構(gòu)的改進(jìn)
2.1.1  采用強(qiáng)制進(jìn)料機(jī)構(gòu)
    進(jìn)料機(jī)構(gòu)影響削片機(jī)切削時(shí)的穩(wěn)定性和動(dòng)力消耗，也影響木片質(zhì)量．鼓式削片機(jī)切削時(shí)飛刀做圓周運(yùn)動(dòng)，切削過程是間歇進(jìn)行的，這就造成切削過程中木料的跳動(dòng)，因此國外多采用強(qiáng)制進(jìn)料機(jī)構(gòu)，以減少木料跳動(dòng)．在流水作業(yè)的削片生產(chǎn)線和一些盤式削片機(jī)上也采用強(qiáng)制進(jìn)料裝置，以提高切削時(shí)的木片質(zhì)量．生產(chǎn)這種設(shè)備的有美國、前蘇聯(lián)、法國、芬蘭等。
2.1.2進(jìn)料口布置的改進(jìn)
    英國生產(chǎn)的新型削片機(jī)，整個(gè)削片機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)和進(jìn)料斗可翻轉(zhuǎn)3600，這樣可選擇在最佳位置進(jìn)料，保證木片質(zhì)量；美國研制的加工制材剩余物的盤式削片機(jī)，采用特殊斷面的進(jìn)料口，在刀盤尺寸相對(duì)較小的情況下，此種斷面的進(jìn)料口能加工較寬的板皮；法國、德國生產(chǎn)的新型盤式削片機(jī)，進(jìn)料槽寬度達(dá)1 500m m，這樣可減少削片木材的分劈損失4%～5%，提高木片質(zhì)量；俄羅斯生產(chǎn)的削片機(jī)進(jìn)料槽采用鉸接式，可根據(jù)需要．使其回轉(zhuǎn)一定角度，并使進(jìn)料速度與飛刀的切削速度一致，既方便了進(jìn)料，又保證了削片質(zhì)量；芬蘭生產(chǎn)的新型盤式削片機(jī)進(jìn)料槽的一個(gè)側(cè)面為折面狀，可使長木料得到合理定位，提高削片質(zhì)量．此外，增設(shè)輔助進(jìn)料槽或控制木片質(zhì)量的分離裝置，可大大提高削片質(zhì)量。
2.1.3  出料方式的改進(jìn)
    傳統(tǒng)的削片機(jī)大多采用上出料方式排出木片，刀盤周邊需增設(shè)葉片，削出的木片因被葉片等撞擊而破碎，因而木片合格率低．俄、美等國研制的新型盤式削片機(jī)采用側(cè)出料方式，木片靠切削時(shí)的彈性變形能無沖擊地排出，可減少木片損失3%～5%，俄羅斯研制的多刀盤式削片機(jī)，木片按下出料方式排出，可降低木片損失2%～5%。
2.2切削機(jī)構(gòu)的改進(jìn)
2.2.1  采用多刀或螺旋面切削機(jī)構(gòu)
    普通盤式削片機(jī)切削時(shí)飛刀做平面運(yùn)動(dòng)，在切削過程中飛刀對(duì)木材的切削是間歇進(jìn)行的，當(dāng)?shù)谝话训兑央x開原木，要隔一段時(shí)間第二把刀才開始切削，這樣不但影響機(jī)床的生產(chǎn)率，而且造成電機(jī)載荷不穩(wěn)和原料的跳動(dòng)，影響木片質(zhì)量．為改善這種狀況，采用多刀盤式削片機(jī)，以實(shí)現(xiàn)連續(xù)切削，在切削過程中至少有兩把刀切入木材，這就大大減少了原木在料槽中的跳動(dòng)，削片質(zhì)量較高，生產(chǎn)能力也比普通盤式削片機(jī)高。
芬蘭生產(chǎn)的新型鼓式削片機(jī)采用多刀排式結(jié)構(gòu)，可改善切削條件，提高木片質(zhì)量。
平面盤式削片機(jī)切削時(shí)，切削力在木材進(jìn)給方向的分力，始終使木材緊貼刀后面移動(dòng)，直到和刀盤接觸為止，而后木材被切斷面上部緊貼刀盤滑動(dòng)，木材被切斷面形成折面，木材斷面與刀盤面部分貼合，接觸應(yīng)力大，對(duì)木片損失嚴(yán)重，而采用螺旋面刀盤，可使木材被切斷面與刀盤面全部貼合，減少接觸應(yīng)力和切削時(shí)木材跳動(dòng)，切出的木片長度一致，木片損失較小。
2.2.2  改進(jìn)飛刀、底刀結(jié)構(gòu)及飛刀安裝方式
    為提高削片質(zhì)量和產(chǎn)量，國外多采用雙刃面飛刀和底刀，還有的將底刀的4個(gè)邊均制成工作刃，以輪換使用．俄國的新型鼓式削片機(jī)在主底刀的相應(yīng)位置上增加一個(gè)輔助底刀，用于對(duì)超標(biāo)準(zhǔn)木片的再碎，可提高生產(chǎn)率和木片質(zhì)量．美國研制的用于將整根原條加工成木片的新型削片機(jī)，裝有2把互為垂直的底刀，使木料在切削時(shí)保持穩(wěn)定，提高了切削部件的強(qiáng)度，從而有利于提高木片質(zhì)量．此外，采用刀夾裝刀及采用小尺寸飛刀在刀盤上呈螺旋線布置，也可改善切削條件，提高木片產(chǎn)量和質(zhì)量．
2.3使用條件方面的研究
    按國家標(biāo)準(zhǔn)木片質(zhì)量可以用木片的尺寸參數(shù)和木片合格率來衡量，木片的2個(gè)重要尺寸參數(shù)一一長度和厚度及木片合格率，與刀盤、刀片的結(jié)構(gòu)參數(shù)、木材進(jìn)給速度、刀盤轉(zhuǎn)速等有關(guān)．國內(nèi)外此方面的研究較多，取得了許多重要成果．
    前蘇聯(lián)的幾．A．T y y幾a c在M PH -30型削片機(jī)上的研究表明，切削速度應(yīng)有一適宜度，其值一方面有賴于對(duì)加工木片篩份的要求，另一方面有賴于木材的物理力學(xué)性能和木片自切削區(qū)內(nèi)排出的方式．切削速度增高時(shí)，將導(dǎo)致木片中細(xì)小篩份比重增加，大篩份比重降低并增加能耗；切削速度降低時(shí)，細(xì)小篩份比重相反要減少，而大篩份比重增加，降低削片產(chǎn)量．RogerE等的結(jié)論與此相同．為使切削速度達(dá)到最佳值，又不降低削片產(chǎn)量，應(yīng)成比例地增加刀數(shù)．當(dāng)?shù)稊?shù)從4把增加到16把時(shí)，木片中細(xì)小篩份比重減少40%～50%．最佳切削速度時(shí)，刀盤工作面形狀從平面過渡到螺旋面時(shí)，木片中細(xì)小篩份比重減少30%～50%，而大篩份比重減少不明顯．
    前蘇聯(lián)中央木材機(jī)械加工科研所進(jìn)行了削片機(jī)切削組件的技術(shù)狀態(tài)對(duì)木片質(zhì)量的影響的研究，試驗(yàn)表明，飛刀與底刀的最佳間隙值應(yīng)為0.6～0.8 m m，最大不超過1.0mm，否則木片質(zhì)量將下降．
    王本春在ZM X3型削片機(jī)上試驗(yàn)了不同材種及生產(chǎn)季節(jié)應(yīng)采用的削片機(jī)飛刀楔角的最佳值．研究表明，切削硬雜木時(shí)，應(yīng)采用較大的飛刀楔角，冬夏季節(jié)應(yīng)采用不同的飛刀楔角，以提高木片合格率．RogerE等有相同的結(jié)論．
    李瑞芬指出合理控制刀具鋒利程度和合理調(diào)整刀片安裝角度，對(duì)木片質(zhì)量影響較大．底刀工作棱的臨界磨損為磨圓半徑3mm．
    A nd reasU hm eier等人經(jīng)研究后指出，刀片的幾何形狀與木材間的摩擦系數(shù)對(duì)削片質(zhì)量影響很大，削片機(jī)的刀片與切削面應(yīng)有一小的斜角，與木材應(yīng)有一小的摩擦系數(shù)．陳萍等指出刀片在刀盤上的相互位置對(duì)木片均勻性有影響．
3關(guān)于切削功率的研究
3.1  理論分析
    削片機(jī)設(shè)計(jì)中單位切削力和切削功率的計(jì)算是一大難題，由于影響因素太多，加上這些因素的隨機(jī)性，很難建立一個(gè)確切的數(shù)學(xué)模型或計(jì)算公式，往往采用經(jīng)驗(yàn)類比法或通過試驗(yàn)來選定削片機(jī)的功率，導(dǎo)致功率偏大．切削力和切削功率方面的理論分析和計(jì)算前蘇聯(lián)搞得較早，有些已反映到我國教科書中，供設(shè)計(jì)時(shí)參考．
    國內(nèi)一些學(xué)者參照國外經(jīng)驗(yàn)，也對(duì)削片機(jī)進(jìn)行了理論分析和設(shè)計(jì)計(jì)算，并推導(dǎo)出了有關(guān)盤式、鼓式削片機(jī)的切削功率、生產(chǎn)率的設(shè)計(jì)計(jì)算公式．