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内蒙古西部地区有着丰富的沙生灌木资源,尤以沙柳最为常见。利用沙柳材生产人造板也已成为当地农民增收的重要渠道。目前使用的沙生灌木削片设备绝大部分为国产鼓式削片机,在削片过程中存在着进料机构压不紧、嫩稍部分切断困难、生产效率低、大马拉小车等问题。为此,课题组结合沙生灌木的特点自行设计并制造了带浮动式辊筒进料机构的BX215S沙柳试验削片机,用于沙生灌木木片加工生产,很大程度上提高了鼓式削片机的生产效率和木片质量。但其功耗大、振动噪音大、冲击力强,因而研究其主要工作部件的切削性能和振动特性就显得特别重要。本文就沙柳削片机切削参数的变化对切削性能及削片机振动的影响进行试验研究,运用响应曲面法分析了切削参数的变化对削片机的切削力及削片成片率的影响;同时研究了切削参数对削片机振动的影响;并将切削机构在ANSYS Workbench中进行静力学分析和预应力模态分析,得出如下结论:1、利用Design Expert设计正交试验,根据各因素的影响因子,分别建立了主切削力F_z、法向切削力F_y、轴向切削力F_x及削片成片率Q的回归方程,通过方差分析确定回归方程的可靠性,用响应曲面法论证了切削参数间的相互作用对切削力及成片率的影响,即对主切削力F_z而言,影响最显著的是含水率,顺序为含水率>沙柳直径与含水率的交互作用>喂入量>沙柳直径>喂入量×含水率,其余均为不显著项;对法向切削力F_y而言,影响最显著的项依次为:喂入量>喂入量×含水率>沙柳直径×含水率>含水率>喂入量×沙柳直径;对轴向切削力F_x来讲,影响的显著项的顺序为:刀辊转速>沙柳直径>喂料辊转速×含水率>沙柳直径×含水率;沙柳成片率的影响因素依次为:刀辊转速>喂料辊转速>刀辊转速×喂料辊转速>含水率。2、切削力测试分析研究发现,轴向切削力存在,与法向切削力大小相近。轴向切削力的产生有两个原因:一是沙柳材在切削的过程中由于相互挤压发生相对移动而与定刀表面的摩擦力形成的;二是由于刀辊的不平衡振动产生的。3、通过振动测试分析对比了空载和负载情况下的削片机的振动状态,并对加速度图和自功率谱密度图进行对比,发现负载情况下的进给机构和切削机构的振动都比空载情况下大,刀辊转速的变化对振动影响很大,建议生产时刀辊转速为900r/min,喂料辊转速的变化对振动也有较大影响,当喂料辊转速为80r/min时振动尤为剧烈。4、利用Solid Works生成切削机构的三维实体图,导入ANSYS Workbench中分别对切削结构在设计最高转为1320r/min、设计最大切削力21.6KN及实测最高转速1000r/min、实测最大切削力15.8KN两种工况下进行静力学和预应力模态分析。静力学分析结果表明整个机构在两种工况下应力和应变集中的地方均在刀辊与轴的连接处及飞刀的刃口部位;通过对切削机构前八阶预应力模态分析,发现当处于低频工作时,最大变形量集中在刀刃和刀辊的外缘,随着频率升高切削机构内部应变增加,二阶、三阶模态时切削机构沿轴的径向做上下和左右摆动,到七阶、八阶时切削机构出现了扭转变形。两种工况下切削机构的模态振型相似,实际工作状况的各项指标数值均低于设计最大工作状态,结构整体处于稳定状态。