盤式削片機優化研究與分析

張紹群++盧文超++張西洋

摘 要：削片機是人造板制造業中的重要設備，其存在生產能耗大、噪聲嚴重、功率匹配性差、設備不穩定等一系列問題。國內外學者已對其進行了大量的研究工作。盤式削片機相對于鼓式削片機應用廣泛，其生產質量好、價格低、效率高等，具有明顯的優勢。通過對削片機的國內外研究現狀及其存在的一系列問題進行分析，提出了一種新的改進方案，該方案根據木材自身切削特性，選擇合理的切削角度，通過優化盤式削片機切削角度不僅能夠起到節省功耗、降低木材的損耗率、減小噪聲的作用同時也可以降低對飛刀的磨損等。

關鍵詞：木材 盤式削片機 切削角度 節能。

中圖分類號：B832.1 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）03（c）-0002-02

削片機是將原木、采伐與撫育剩余物（如枝丫、樹根、小徑木等）以及木材加工剩余物（如板皮、板條、碎單板、木芯等）加工成一定規格長度木片的設備。它是用來制造各種纖維板，刨花板的重要設備，早已被廣泛的應用于生產實踐中。我國人造板機械暫時處于低水平發展，其直接關系著下游行業產品的制造水平，并且我國人造板的總產量一直穩居世界第一的位置。削片機作為人造板行業的備料設備，它的重要性是不可忽視的，其結構、性能和制造質量直接影響到成品板的質量、動力消耗、經濟效益和環境影響等。但是目前生產使用的削片機普遍存在輸入動力大、生產能耗大、噪聲嚴重、設備穩定性差、工作性能差等一系列問題。

為解決生產中削片機所存在的上述問題，目前，國內外有關學者和科研人員進行了大量的設備改進和試驗研究工作，取得了很好的收效。改進方面包括：采用強制進料機構。采用特殊斷面進料口、出料方式的改進、采用多刀或螺旋面切削機構、改進飛刀、底刀結構及飛刀安裝方式等。

目前盤式削片機相對鼓式削片機應用廣泛，其可以根據纖維板，刨花板對木片長度的不同要求，木片長度可以調節，其切削范圍廣泛。盤式削片機削出的木片比鼓式削片機的質量好，其生產效率相對也高；價格較鼓式削片機低；但是目前國內外對于盤式削片機飛刀切削角的優化設計研究尚無資料可查，國內外對其研究較少。然而削片機作為人造板設備耗能大戶之一，其能量損耗僅次于熱磨機，在節能減排方面有著巨大的潛力，對盤式削片機飛刀切削角進行優化設計，所能產生的節能減排效果將是十分可觀的。這也將是盤式削片機研究中的一個新亮點。目前，國內對于削片機切削角優化目前只有內蒙古農業大學馬弘躍對鼓式削片機已進行研究，而盤式削片機切削角的優化研究暫時未查詢到相關研究成果。而隨著我國能源利用越來越緊張，對其優化設計將勢在必行。

1 國內外研究現狀

1.1 國外研究狀況

國外大規模的木片生產開始于20世紀60年代，近些年來發展非常迅速，不僅在產量上迅速增加，而且在一些國家，如日本、前蘇聯、美國等已經發展成為木材工業部門中的一個獨立系統，在瑞典芬蘭等國則成為木材加工企業中不可缺少的組成部分。近些年來國外削片機研究有了新的進展，其主要表現在研制多刀平面盤式削片機、翻轉式進料口設計、側出料方式、增加進料槽的截面積、降低機床噪聲、多方位出料口等方面。

日本研制的多飛刀平面盤式削片機，飛刀在刀盤上呈螺旋線狀配置，并排成類似“V”字形狀，這樣可以保證飛刀對稱的切削木材原料，同時能夠減小切削過程中的振動，達到提高木片質量，降低切削消耗的作用。

英國生產的新型削片機，在進料口改進方面，其整個削片機的發動機和進料斗能夠翻轉360°，這樣可選擇在最合適的位置進料，可以保證其生產的木片總體質量；美國研發出的加工制材剩余物的盤式削片機，采用特殊形狀的斷面進料口，在刀盤尺寸比較小的情況下，這種斷面的進料口能夠加工出較寬的板皮。

俄羅斯，美國等研制出的新型盤式削片機采用從側面出料的方式，木片靠切削時的彈性變形能無沖擊地排出，可以減少木片3%～5%的損失量，能夠降低5%～10%的能耗損失，另外俄羅斯研制的MP2-20H型（下出料式）新型削片機，該設備將削出來的木片通過地下管道輸出，刀盤周邊不需要安裝葉片，而木片考自身的重力掉落下來。不僅起到節能效果同時也降低了木片2%～5%的損失量。其單位出料能耗僅4.3 MJ/m3，相對其研制的MP2-20型（上出料式）新型削片機單位出料能耗降低了約1 MJ/m3。

芬蘭的Matti Kahilahti等人曾在盤式削片機上進行了降低功率的試驗，采用4個小型電機對稱布置于削片刀盤兩側，通過特殊傳動裝置順序起動電機，以減少啟動時的電流峰值，試驗成功地用4臺315 kW的電機取代了2臺800 kW的電機，電機功率得到了降低，扭矩曲線也較平滑，其峰值降低了許多。

法、德等國的新型盤式削片機進料槽寬度達1500 mm，這樣可以減小削片木材的刀壁損失4%～5%。

法國研制的削片機的木片排放裝置分短程和遠程兩種，可旋轉360°，噴料口帶有分流裝置，控制木片均勻地進入掛斗車廂。

1.2 國內研究現狀

我國的伐區木片產業開始于20世紀70年代后期，90年代時期已經形成一定規模，至今將近40年的發展，國內許多科研工作者對削片機的改進優化設計等方面已經做出了許多卓有成效的貢獻。其改進方面包括引進國外先進技術并進行消化吸收、對削片機刀刃角度優化研究、鼓式削片機切削角度研究、出料方式和強制進料方式的改進等。我國削片機制造水平正在逐步走向世界先進水準。

20世紀80年代初我國引進聯邦德國帕爾曼公司的先進樣機，由鎮江林機廠通過消化、吸收自行設計的，主要性能參數達到了國外同時期同類產品規定指標，用于加工原木、小徑木以及木材加工剩余物，是國內人造板生產廠家首選產品，并出口巴基斯坦、柬埔寨等第三世界國家。

中國福馬機械集團有限公司生產的BX1220型盤式削片機采用下出料方式、多刀切削結構（刀盤上安裝有6把刀片）等優化方式，可以實現連續切削，很大程度上減少了原木在進料料槽中的跳動，生產出來的削片質量比較高，生產能力也比一般的盤式削片機強，同時可以減少2%～5%的木片損失量。endprint

內蒙古農業大學研制的鼓式削片機（型號BX216）專用于切削杉木，并對其工作時切削力隨飛刀切削角的變化開展深入研究，對實驗數據進行處理，分析了主切削力和法向切削力的變化規律及其對切削過程及切屑質量的影響，得出了當杉木的含水率為5%～8%時，飛刀的切削前角Y=45°。切削后得到屑片的質量最好，結合生產實際，提出了在設計刀具時應優先選擇Y=45°。

黑龍江省方正林業造紙廠王本春借助其公司的ZMX3型8刀削片機通過生產實際對削片機刀刃角的選擇做出了分析，分析指出根據不同材種及生產季節，適當的調整削片機刀刃角度，可以降低成本、提高木片的合格率、減少木材的損失。其研究表明：在削紅松、落葉松刀刃角位32°30'時木片合格率在94%～97%之間，基本上達到最好狀態。切削曲柳、楸木時，由于其材質較硬，故增大刀刃角，其通過實踐確定在33°～33°30'時木片合格率在96%～98%。同時其分析了不同季節尤其是春夏季節削片時對削片機刀刃角度的不同要求。夏季切削針葉材質時應該選擇32°30'角；切削硬闊材時應選擇33°或33°30'刀刃角；冬季切削針葉材和硬闊材時，都應該選擇34°刀刃角。王本春的研究適宜于東北和華北地區，其對刀刃角的合理掌控有利于節省原材料，同時也是是降低生產成本提高經濟效益的一個很好地途徑。

2 結語

削片機的優化改進已被國內外木工機械等方面的科研工作者提上日程。而這些新研制出來的優化產品將得到該行業相關企業、科研單位、高校等的高度關注與采購應用，相比于市場上同類產品其競爭優勢明顯，市場份額將會超過普通未優化的產品。國內外在削片機多功能化智能化等方面做出了許多創新設計改進后，隨著全球能源危機越來越嚴重，科研工作者越來越重視削片機節能環保等方面的改進，然而國內外對于削片機的研究在逐步完善卻又存在不完善的地方。盤式削片機切削角度的優化設計是根據木材自身切削特性而改進的。該設計只需要在現有的盤式削片機上調整切削前角便可達到省力省功節約能源的效果。削片機根據其用途所切削的木材種類不一定相同，而不同種類木材所對應的切削特性不一樣，其所對應的最佳切削角也就不相同，所以針對不同木材探尋其各自的最佳切削前角，并在生產實踐中予以驗證。盤式削片機切削角度的優化設計不僅能夠節省功耗、降低木材的損耗率、減小噪聲同時也可以降低對飛刀的磨損等。

削片機作為人造板制造業中的一個重要設備，人造板機械裝備的節能是一個關系到資源有效利用，使我國的人造板生產企業能以最少的資源消耗和最低的成本創造最大的效益，促進我國人造板工業從生產大國向生產強國轉變的大課題。我國的人造板機械制造業應該為此做出巨大努力，通過技術創新，在促進人造板工業的發展過程中提高我國人造板機械的技術水平，形成一批擁有自主知識產權、知名品牌和較強國際競爭力的優勢企業。同時也為我國節能減排貢獻一份力量。

參考文獻

[1] 花軍，胡萬義.人造板機械[M].哈爾濱：東北林業大學出版社，2007：82-83.

[2] 張曉文.木材削片機研究進展[J].北京林業大學學報，1999（3）：24-27.

[3] 馬弘躍，沙柳削片機飛刀切削角對切削力影響的試驗研究[D].內蒙古農業大學，2007：34-40.endprint