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    樹枝粉碎機在樹枝切屑中的實驗探討

    來源:源通機械   時間:

     

    樹枝切削試驗在改裝的樹枝粉碎機試驗臺上進行。該試驗臺簡圖,主要由WE-30型液壓式材料試驗機,切刀裝夾裝置和樹枝裝夾裝置組成。切刀裝夾裝置的刀架安裝在材料試驗機上部的移動柱銷上,切刀通過螺栓固定在刀架上,在材料試驗機液壓驅動系統的作用下,移動柱銷帶動切刀裝夾裝置上下移動,向樹枝施加切削作用力。樹枝裝夾裝置主要由底板,支撐板和V型塊組成。樹枝通過支撐板上間隔為159mm的2對V型塊裝夾。支撐板的前端通過鉸銷與底板鉸接,支撐板的后端通過鉸銷可分別與底板后端半圓形支撐座上的10個銷孔鉸接。改變鉸接點的位置可以使得樹枝繞前支點在0至45之間變化(間隔為5),以改變樹枝的切削角。

    樹枝粉碎機的試驗方法

    試驗用樹枝為法國梧桐,含水率為54%~ 60%.共進行2組試驗,研究樹枝直徑和樹枝喂入角對樹枝切削性能的影響,基本參數如下:切削過程中,為了模擬樹枝粉碎機動刀與靜刀間的相互位置關系,切刀(相當于樹枝粉碎機中的動刀)與樹枝支撐板前端(相當于樹枝粉碎機中的靜刀)之間的水平距離盡量保持為較小,以減小樹枝切削過程中的彈性變形,保證切削過程為剪切。

    選取切削力、位移曲線,較大切削力和切削功作為樹枝切削性能的評價指標。其中,切削力、位移曲線和較大切削力通過WE-30型液壓式材料試驗機的記錄裝置直接測取,切削功通過計算得到。

    試驗結果及分析樹枝切削力、位移曲線。

      從2組試驗中不同樹枝喂入角和樹枝直徑的測試結果發現,盡管不同位置時切削力大小不同,但切削力的變化趨勢基本一致。圖2所示為以0(刀具材料65Mn,楔角20,滑切角5,樹枝直徑65mm)

      樹枝切削力、位移曲線圖喂入角切削直徑為65mm樹枝時的切削力位移曲線圖,從圖中可以看出,隨著刀具向下運動,切削力逐漸增大,當刀刃到達樹枝直徑附近時,切削力出現較大值,隨后隨著刀具繼續向下運動,切削力逐漸減小,直至切削完成時變為0.從形狀來看,切削力、位移曲線圖近似開口向下的拋物線。

      曲線所包圍的面積即為切削功,數據處理過程中采用積分近似計算公式進行計算,較終把切削功近似計算出來。

    樹枝喂入角對較大切削力和切削功的影響。

      從較大切削力和切削功隨樹枝喂入角變化的曲線圖中可以看出,樹枝喂入角的變化對樹枝切削力和切削功有比較大的影響。當喂入角從0變化到45時,切削力呈線性下降的趨勢,至45時,較大切削力下降約42%;切削功整體上也呈現下降的趨勢,喂入角從0變化到45時,切削功下降約26%.這就意味著,在不改變樹枝粉碎機其他參數的情況下,增大樹枝的喂入角,或者改變切刀的切削方式,使切刀與樹枝端面有一個較大的夾角(45),可以顯著地減小切削力和切削功,從而減小樹枝粉碎過程中產生的沖擊力,有利于減小樹枝粉碎機的振動和噪聲,減小刀具的磨損,降低能耗。

    樹枝直徑對較大切削力和切削功的影響。

      從較大切削力和切削功隨樹枝直徑變化的曲線圖中可以看出,樹枝直徑的變化對樹枝切削力和切削功有很大的影響。

      當樹枝的直徑從57mm增大到114mm,即增762006年7月中國制造業信息化第35卷13期大1倍時,較大切削力從14.4kN增大到48.9kN,增大2.4倍,而所需做的功從0.585kJ增加到36kJ,增大5.2倍之多。因此,研究直徑對切削力和切削功的影響對設計樹枝切削機時選擇較佳匹配的動力是很有價值的。


    通過大量的試驗測試與數據分析得到以下結論:

    (1)樹枝切削力、位移曲線近似于開口向下的拋物線;

    (2)樹枝直徑的變化對切削力和切削功的影響較大,當樹枝的直徑從57mm增大到114mm,即增大1倍時,較大切削力從14.4kN增大到48.9kN,增大2.4倍,而所需做的功從0585kJ增加到3.6kJ,增大5.2倍;

    (3)增大樹枝喂入角,可以減小切削力和切削功,當喂入角從0變化到45時,較大切削力下降約42%,切削功下降約26%.上述結論對樹枝粉碎機切削裝置的設計和動力的選配具有重要的參考價值。


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