【摘要】：我國是世界上木質(zhì)材料生產(chǎn)和消費大國,每年灌木平茬復壯和經(jīng)濟林撫育等森林活動大約產(chǎn)生采伐剩余物1.09億噸,這些林木撫育剩余物枝條是重要的生物質(zhì)原料,有效降低林木剩余物枝條加工能耗對生物質(zhì)能源的利用和普及起到重要的作用。本文利用自制的枝條切斷試驗臺,根據(jù)枝條切削形式,采用單因素試驗法、多因素試驗法,研究刀具的楔角、滑切角和枝條的切入角對單根檸條枝條的切削阻力和切削能耗的影響,并使用Design-Expert軟件對試驗因素進行方差分析和顯著性分析。試驗表明,峰值切斷力和切削能耗隨著刀具楔角的增大而增大;滑切角在一定范圍內(nèi)對降低切削阻力和降低切削能耗有一定的作用。當滑切角在5°-10°范圍內(nèi),峰值切斷力的降低較明顯;滑切角大于10°以后,峰值切斷力逐漸增大,檸條枝條在切削過程中發(fā)生側(cè)滑;隨著切入角的增大,峰值切斷力不斷降低。試驗中發(fā)現(xiàn)過大的切入角檸條枝條沿纖維方向發(fā)生劈裂形成削片,滑切作用明顯,導致檸條枝條切斷困難。利用Design-Expert對楔角、滑切角和切入角進行了方差分析和顯著性影響分析,結(jié)果表明切入角對峰值切斷力的影響最為顯著,其次是楔角,滑切角并不顯著。綜合單因素試驗和方差分析結(jié)果,選取切入角450、楔角30°、滑切角5°-10°的組合,能夠顯著降低檸條枝條的峰值切斷力。依據(jù)靜力切削試驗的結(jié)果參數(shù),擬確定定長切斷機的刀具參數(shù),使用CAXA和SolidWorks機械作圖軟件進行設(shè)計。定長切斷機有切斷系統(tǒng)、動力系統(tǒng)和機架等零部件組成。切斷系統(tǒng)包括曲柄連桿機構(gòu)、強行進料裝置。由一臺減速電動機驅(qū)動曲柄連桿進行往復切削和強制進料主動壓輥的枝條運送。定長切斷機采用4kW電動機作為動力,在實驗室工況下對干燥的檸條枝條進行切削,測量定長切斷機的生產(chǎn)效率和工作能耗。在手動隨機填料下,定長切斷機切削頻率為每分鐘84次,單次運行1Omins,重復5次試驗。計算得本文設(shè)計的林木剩余物枝條定長切斷機的工作效率可以到達68kg/h,耗電量為3.2kW·h。
【學位授予單位】：北京林業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：S776.2
【圖文】：

維的抗拉應(yīng)力，則會發(fā)生斷裂，宏觀下表現(xiàn)為枝條被切斷（賈娜，２０１３）。逡逑切削過程中刀具刃口受到的壓應(yīng)力不高，刀刃處的纖維在縱向的拉應(yīng)力作用下被逡逑切斷，切斷刀的受力表現(xiàn)為兩側(cè)刀面分布的壓力較大（唐碩，２０１１），如圖２－１所示。逡逑若切斷刀刃口弧度大，刀刃面積大，刀刃處會集中較大的應(yīng)力，木材纖維互相擠壓變逡逑得致密，從而難以切削。逡逑受拉的栜邐切咖，的纖維逡逑＼邐Ｌ邐／邋彈性形變的纖維逡逑W 逡逑圖２－１木材纖維變化示意圖逡逑Ｆｉｇ．邋２－１邋Ｔｈｅ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｆｉｂｅｒ邋ｃｈａｎｇｅ邋ｄｕｒｉｎｇ邋ｃｕｔｔｉｎｇ逡逑７逡逑

三種主要切削方向：逡逑橫向切削是指切削刃平行木材纖維長度方向，并且刀具或工件的運動方向垂直于逡逑纖維長度方向的切削，如圖２－２所示�？v向切削是指切削刃垂直于纖維方向，并且刀逡逑具或工件的運動方向平行于纖維長度方向的切削，如圖２－３所示。端向切削是指刀具逡逑切削刃或木材工件的運動方向均垂直于纖維長度方向的切削，如圖２－４所示。逡逑＇逡逑圖２－２橫向切削邐圖２－３縱向切削邐圖２－４端向切削逡逑Ｆｉｇ．邋２－２邋ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ邋ｃｕｔｔｉｎｇ邐Ｆｉｇ．邋２－３邋ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ邋ｃｕｔｔｉｎｇ邋Ｆｉｇ．邋２－４邋Ｅｎｄ－ｇｒａｉｎ邋ｃｕｔｔｉｎｇ逡逑三種過渡切削方向：逡逑縱端向切削中切刀的刀刃方向和木材纖維方式垂直，切削速度方向與木材纖維方逡逑向有一定的夾角，是介于端向和縱向切削的一種過渡方式；縱橫向切削中切刀的刀刃逡逑方向和切削速度方向都與纖維方向有一定的角度，是介于橫向和縱向切削的一種過渡；逡逑橫端向切削中切刀的刀刃方向與木材纖維方向有一定的角度，切削速度方向與木材的逡逑纖維方向垂直，是介于端向和橫向切削的一種過渡的切削方式（李黎，２００５）。逡逑在切削過程中切削刀具的刀刃和木材工件接觸

三種主要切削方向：逡逑橫向切削是指切削刃平行木材纖維長度方向，并且刀具或工件的運動方向垂直于逡逑纖維長度方向的切削，如圖２－２所示�？v向切削是指切削刃垂直于纖維方向，并且刀逡逑具或工件的運動方向平行于纖維長度方向的切削，如圖２－３所示。端向切削是指刀具逡逑切削刃或木材工件的運動方向均垂直于纖維長度方向的切削，如圖２－４所示。逡逑＇逡逑圖２－２橫向切削邐圖２－３縱向切削邐圖２－４端向切削逡逑Ｆｉｇ．邋２－２邋ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ邋ｃｕｔｔｉｎｇ邐Ｆｉｇ．邋２－３邋ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ邋ｃｕｔｔｉｎｇ邋Ｆｉｇ．邋２－４邋Ｅｎｄ－ｇｒａｉｎ邋ｃｕｔｔｉｎｇ逡逑三種過渡切削方向：逡逑縱端向切削中切刀的刀刃方向和木材纖維方式垂直，切削速度方向與木材纖維方逡逑向有一定的夾角，是介于端向和縱向切削的一種過渡方式；縱橫向切削中切刀的刀刃逡逑方向和切削速度方向都與纖維方向有一定的角度，是介于橫向和縱向切削的一種過渡；逡逑橫端向切削中切刀的刀刃方向與木材纖維方向有一定的角度，切削速度方向與木材的逡逑纖維方向垂直，是介于端向和橫向切削的一種過渡的切削方式（李黎，２００５）。逡逑在切削過程中切削刀具的刀刃和木材工件接觸

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