盘式削片机优化研究与分析

张绍群++卢文超++张西洋

摘 要：削片机是人造板制造业中的重要设备，其存在生产能耗大、噪声严重、功率匹配性差、设备不稳定等一系列问题。国内外学者已对其进行了大量的研究工作。盘式削片机相对于鼓式削片机应用广泛，其生产质量好、价格低、效率高等，具有明显的优势。通过对削片机的国内外研究现状及其存在的一系列问题进行分析，提出了一种新的改进方案，该方案根据木材自身切削特性，选择合理的切削角度，通过优化盘式削片机切削角度不仅能够起到节省功耗、降低木材的损耗率、减小噪声的作用同时也可以降低对飞刀的磨损等。

关键词：木材 盘式削片机 切削角度 节能。

中图分类号：B832.1 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）03（c）-0002-02

削片机是将原木、采伐与抚育剩余物（如枝丫、树根、小径木等）以及木材加工剩余物（如板皮、板条、碎单板、木芯等）加工成一定规格长度木片的设备。它是用来制造各种纤维板，刨花板的重要设备，早已被广泛的应用于生产实践中。我国人造板机械暂时处于低水平发展，其直接关系着下游行业产品的制造水平，并且我国人造板的总产量一直稳居世界第一的位置。削片机作为人造板行业的备料设备，它的重要性是不可忽视的，其结构、性能和制造质量直接影响到成品板的质量、动力消耗、经济效益和环境影响等。但是目前生产使用的削片机普遍存在输入动力大、生产能耗大、噪声严重、设备稳定性差、工作性能差等一系列问题。

为解决生产中削片机所存在的上述问题，目前，国内外有关学者和科研人员进行了大量的设备改进和试验研究工作，取得了很好的收效。改进方面包括：采用强制进料机构。采用特殊断面进料口、出料方式的改进、采用多刀或螺旋面切削机构、改进飞刀、底刀结构及飞刀安装方式等。

目前盘式削片机相对鼓式削片机应用广泛，其可以根据纤维板，刨花板对木片长度的不同要求，木片长度可以调节，其切削范围广泛。盘式削片机削出的木片比鼓式削片机的质量好，其生产效率相对也高；价格较鼓式削片机低；但是目前国内外对于盘式削片机飞刀切削角的优化设计研究尚无资料可查，国内外对其研究较少。然而削片机作为人造板设备耗能大户之一，其能量损耗仅次于热磨机，在节能减排方面有着巨大的潜力，对盘式削片机飞刀切削角进行优化设计，所能产生的节能减排效果将是十分可观的。这也将是盘式削片机研究中的一个新亮点。目前，国内对于削片机切削角优化目前只有内蒙古农业大学马弘跃对鼓式削片机已进行研究，而盘式削片机切削角的优化研究暂时未查询到相关研究成果。而随着我国能源利用越来越紧张，对其优化设计将势在必行。

1 国内外研究现状

1.1 国外研究状况

国外大规模的木片生产开始于20世纪60年代，近些年来发展非常迅速，不仅在产量上迅速增加，而且在一些国家，如日本、前苏联、美国等已经发展成为木材工业部门中的一个独立系统，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。近些年来国外削片机研究有了新的进展，其主要表现在研制多刀平面盘式削片机、翻转式进料口设计、侧出料方式、增加进料槽的截面积、降低机床噪声、多方位出料口等方面。

日本研制的多飞刀平面盘式削片机，飞刀在刀盘上呈螺旋线状配置，并排成类似“V”字形状，这样可以保证飞刀对称的切削木材原料，同时能够减小切削过程中的振动，达到提高木片质量，降低切削消耗的作用。

英国生产的新型削片机，在进料口改进方面，其整个削片机的发动机和进料斗能够翻转360°，这样可选择在最合适的位置进料，可以保证其生产的木片总体质量；美国研发出的加工制材剩余物的盘式削片机，采用特殊形状的断面进料口，在刀盘尺寸比较小的情况下，这种断面的进料口能够加工出较宽的板皮。

俄罗斯，美国等研制出的新型盘式削片机采用从侧面出料的方式，木片靠切削时的弹性变形能无冲击地排出，可以减少木片3%～5%的损失量，能够降低5%～10%的能耗损失，另外俄罗斯研制的MP2-20H型（下出料式）新型削片机，该设备将削出来的木片通过地下管道输出，刀盘周边不需要安装叶片，而木片考自身的重力掉落下来。不仅起到节能效果同时也降低了木片2%～5%的损失量。其单位出料能耗仅4.3 MJ/m3，相对其研制的MP2-20型（上出料式）新型削片机单位出料能耗降低了约1 MJ/m3。

芬兰的Matti Kahilahti等人曾在盘式削片机上进行了降低功率的试验，采用4个小型电机对称布置于削片刀盘两侧，通过特殊传动装置顺序起动电机，以减少启动时的电流峰值，试验成功地用4台315 kW的电机取代了2台800 kW的电机，电机功率得到了降低，扭矩曲线也较平滑，其峰值降低了许多。

法、德等国的新型盘式削片机进料槽宽度达1500 mm，这样可以减小削片木材的刀壁损失4%～5%。

法国研制的削片机的木片排放装置分短程和远程两种，可旋转360°，喷料口带有分流装置，控制木片均匀地进入挂斗车厢。

1.2 国内研究现状

我国的伐区木片产业开始于20世纪70年代后期，90年代时期已经形成一定规模，至今将近40年的发展，国内许多科研工作者对削片机的改进优化设计等方面已经做出了许多卓有成效的贡献。其改进方面包括引进国外先进技术并进行消化吸收、对削片机刀刃角度优化研究、鼓式削片机切削角度研究、出料方式和强制进料方式的改进等。我国削片机制造水平正在逐步走向世界先进水准。

20世纪80年代初我国引进联邦德国帕尔曼公司的先进样机，由镇江林机厂通过消化、吸收自行设计的，主要性能参数达到了国外同时期同类产品规定指标，用于加工原木、小径木以及木材加工剩余物，是国内人造板生产厂家首选产品，并出口巴基斯坦、柬埔寨等第三世界国家。

中国福马机械集团有限公司生产的BX1220型盘式削片机采用下出料方式、多刀切削结构（刀盘上安装有6把刀片）等优化方式，可以实现连续切削，很大程度上减少了原木在进料料槽中的跳动，生产出来的削片质量比较高，生产能力也比一般的盘式削片机强，同时可以减少2%～5%的木片损失量。endprint

内蒙古农业大学研制的鼓式削片机（型号BX216）专用于切削杉木，并对其工作时切削力随飞刀切削角的变化开展深入研究，对实验数据进行处理，分析了主切削力和法向切削力的变化规律及其对切削过程及切屑质量的影响，得出了当杉木的含水率为5%～8%时，飞刀的切削前角Y=45°。切削后得到屑片的质量最好，结合生产实际，提出了在设计刀具时应优先选择Y=45°。

黑龙江省方正林业造纸厂王本春借助其公司的ZMX3型8刀削片机通过生产实际对削片机刀刃角的选择做出了分析，分析指出根据不同材种及生产季节，适当的调整削片机刀刃角度，可以降低成本、提高木片的合格率、减少木材的损失。其研究表明：在削红松、落叶松刀刃角位32°30'时木片合格率在94%～97%之间，基本上达到最好状态。切削曲柳、楸木时，由于其材质较硬，故增大刀刃角，其通过实践确定在33°～33°30'时木片合格率在96%～98%。同时其分析了不同季节尤其是春夏季节削片时对削片机刀刃角度的不同要求。夏季切削针叶材质时应该选择32°30'角；切削硬阔材时应选择33°或33°30'刀刃角；冬季切削针叶材和硬阔材时，都应该选择34°刀刃角。王本春的研究适宜于东北和华北地区，其对刀刃角的合理掌控有利于节省原材料，同时也是是降低生产成本提高经济效益的一个很好地途径。

2 结语

削片机的优化改进已被国内外木工机械等方面的科研工作者提上日程。而这些新研制出来的优化产品将得到该行业相关企业、科研单位、高校等的高度关注与采购应用，相比于市场上同类产品其竞争优势明显，市场份额将会超过普通未优化的产品。国内外在削片机多功能化智能化等方面做出了许多创新设计改进后，随着全球能源危机越来越严重，科研工作者越来越重视削片机节能环保等方面的改进，然而国内外对于削片机的研究在逐步完善却又存在不完善的地方。盘式削片机切削角度的优化设计是根据木材自身切削特性而改进的。该设计只需要在现有的盘式削片机上调整切削前角便可达到省力省功节约能源的效果。削片机根据其用途所切削的木材种类不一定相同，而不同种类木材所对应的切削特性不一样，其所对应的最佳切削角也就不相同，所以针对不同木材探寻其各自的最佳切削前角，并在生产实践中予以验证。盘式削片机切削角度的优化设计不仅能够节省功耗、降低木材的损耗率、减小噪声同时也可以降低对飞刀的磨损等。

削片机作为人造板制造业中的一个重要设备，人造板机械装备的节能是一个关系到资源有效利用，使我国的人造板生产企业能以最少的资源消耗和最低的成本创造最大的效益，促进我国人造板工业从生产大国向生产强国转变的大课题。我国的人造板机械制造业应该为此做出巨大努力，通过技术创新，在促进人造板工业的发展过程中提高我国人造板机械的技术水平，形成一批拥有自主知识产权、知名品牌和较强国际竞争力的优势企业。同时也为我国节能减排贡献一份力量。

参考文献

[1] 花军，胡万义.人造板机械[M].哈尔滨：东北林业大学出版社，2007：82-83.

[2] 张晓文.木材削片机研究进展[J].北京林业大学学报，1999（3）：24-27.

[3] 马弘跃，沙柳削片机飞刀切削角对切削力影响的试验研究[D].内蒙古农业大学，2007：34-40.endprint