阅读说明：本技术 适用于切削厚块、薄片或条形木质物的组合型鼓式削片机 (Combined drum chipper suitable for cutting thick block, thin sheet or strip-shaped wooden matter ) 是由 张祥 陈明秋 叶家旺 詹建辉 曲成花 于 2019-11-23 设计创作，主要内容包括：本发明涉及适用于切削厚块、薄片或条形木质物的组合型鼓式削片机,应用于将厚块、薄片、条形木质物切削成片粒。它由机体及喂料口上锷组成；所述机体包括机架及安装在机架上的刀鼓和底刀、喂料口下锷；喂料口上锷与机架铰接；其特征是喂料口上锷为组件并具有下述特点：与减速机构组合在一起的电机通过安装底座及垫板直接安装在上锷上盖板上表面后部；与机体相组合用的喂料口上锷为横向齿喂料口上锷、纵向齿喂料口上锷、锥形齿喂料口上锷三者之一或之二或之三。具有机械集成化高,喂料口上锷可作为小体积装置单独生产,在社会生产中可以根据具体类型木质物原料的数量和切削所需要的时间,相互间借用所需类型的喂料口上锷等优点。(The invention relates to a combined drum chipper suitable for cutting thick blocks, thin slices or strip-shaped wooden objects, which is applied to cutting the thick blocks, the thin slices or the strip-shaped wooden objects into chips. It consists of a body and a feeding mouth upper jaw; the machine body comprises a frame, a cutter drum, a bottom cutter and a lower jaw of a feed inlet, wherein the cutter drum, the bottom cutter and the lower jaw of the feed inlet are arranged on the frame; the upper jaw of the feeding port is hinged with the frame; it is characterized in that the feeding mouth upper jaw is a component and has the following characteristics: the motor combined with the speed reducing mechanism is directly arranged at the rear part of the upper surface of the upper jaw upper cover plate through the mounting base and the backing plate; the feeding mouth upper jaw combined with the machine body is one or two or three of a transverse tooth feeding mouth upper jaw, a longitudinal tooth feeding mouth upper jaw and a conical tooth feeding mouth upper jaw. The feeding mouth feeding device has the advantages that the mechanical integration is high, the feeding mouth feeding device can be independently produced as a small-volume device, and the feeding mouth feeding device can be used for feeding the jaw according to the quantity of specific types of wooden raw materials and the time required by cutting in social production.)

适用于切削厚块、薄片或条形木质物的组合型鼓式削片机

技术领域

本发明涉及适用于切削厚块、薄片或条形木质物的组合型鼓式削片机，应用于将厚块、薄片、条形木质物切削成片粒。

背景技术

鼓式削片机的喂料口由喂料口上锷和喂料口下锷组成，喂料口上锷包括上喂料齿辊组。喂料口下锷包括下喂料齿辊组。上、下喂料齿辊组中的齿辊普遍采用横齿结构。

随着社会发展对生态环境提出的高要求，人们利用生物质原料制作片粒也步入了新的时代，从过去单一选择厚块木质原料开始转向综合利用厚块、薄片、条形木质原料制作片粒。传统鼓式削片机切削薄片木质原料出现打滑、多碎木屑的现象，而在切削条形木质原料时喂料口上锷抖动幅度过大。

鼓式削片机带有刀鼓和底刀。所述刀鼓由带转轴的鼓体及切刀、压刀块组成；压刀块叠在切刀上，通过螺栓或螺丝将压刀块、切刀紧固在鼓体的刀座位。转轴两端通过轴承及轴承座安装在鼓式削片机机架上。转轴通过皮带轮及皮带同电动机的输出轴上的皮带轮相连。电动机输出轴旋转时，鼓体随着转轴一起旋转。因此切刀也旋转，切刀的刀刃绕着轴转中心线作圆周运动。底刀置于水平面上，切刀旋转至底刀处将置于底刀上的原料切断。原料切断多长由削片机送料机构的输送速度和相邻切刀先后经过底刀处的间隔时间决定。

送料机构输送原料，原料以恒定的速度向前运动。切下的片粒从削片机出料口流出；被切后的原料由送料机构强制输送，继续以恒定的速度越过底刀刀刃上方向着刀鼓运动。刀鼓的切刀安装方式有两种：一种是将切刀安装在鼓体内侧；另一种是将切刀安装在鼓体外侧。两种安装方式皆把切刀刀刃线布置在鼓体表面，与转轴中心线平行。在送料机构输送原料的同时，旋转着的鼓体也在旋转。原料被切断的往后运动，常常同鼓体外表面或压刀块外表面碰触，造成待切原料破损在受压中产生碎木屑。

中国发明专利公告了题为《鼓式削片机喂料装置》(公告号为CN 100500402C) 的发明创造，它的送料机构是由喂料口上锷和喂料口下锷组成的喂料口。喂料口上锷包括上喂料齿辊组、摆轴、上锷传动装置。上锷传动装置中的减速器输出轴带动上喂料齿辊组中最高的一只上喂料齿辊的主轴转动，然后通过传动装置中的链轮进行链传动，带动上喂料齿辊组中其余上喂料齿辊的主轴转动。喂料口上锷通过摆轴安装在削片机机座上。根据切削原料不同厚度，喂料口上锷绕摆轴在一定范围内上下摆动。其不足是摆轴在高位，造成喂料口上锷体积大，结构松散；摆轴采用轴套结构，安装到机座或从机座上拆缷下来的过程烦琐。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足之处，提供一种喂料口上锷结构紧凑的，喂料口上锷安装到机架或从机架上拆缷下来简便的，能依靠人工适时更换喂料口上锷齿型从而避免切削厚块、薄片或条形木质物出现打滑、喂料口上锷大幅度抖动的适用于切削厚块、薄片或条形木质物的组合型鼓式削片机。本发明还将同时解决碎木屑多的问题。

本发明的技术方案是：(a)适用于切削厚块、薄片或条形木质物的组合型鼓式削片机，由机体及喂料口上锷组成；所述机体包括机架及安装在机架上的刀鼓和底刀、喂料口下锷；

喂料口上锷与机架铰接；

所述喂料口上锷包括上锷左侧板、上锷右侧板、上锷前盖板、上锷后盖板、上锷上盖板、上锷齿辊组；所述上锷齿辊组中的每只齿辊的辊轴两端通过轴承座和轴承分别安装在上锷左侧板和上锷右侧板上；齿辊与齿辊之间通过辊轴末端安装链轮实现同向链传动；上锷左侧板、上锷右侧板、上锷前盖板、上锷后盖板、上锷上盖板相邻边焊接连为一体；

所述刀鼓由带转轴的鼓体及切刀组成；切刀由压刀块通过螺丝或螺栓固定在鼓体刀座上；转轴两端通过轴承及轴承座安装在机架上；

其特征是喂料口上锷为组件并具有下述i～iv的特点：

(i)与减速机构组合在一起的电机通过安装底座及垫板直接安装在上锷上盖板上表面后部；

(ii)上锷左侧板后端下部向后下方延伸出支板，支板钻孔，孔内过盈配合装轴承I；

(iii)上锷右侧板后端下部向后下方延伸出支板，支板钻孔，孔内过盈配合装轴承II；

(iv)轴承I和轴承II分别通过两销轴与削片机机架上的销孔I和销孔II 实现与机体的组合连接；

与机体相组合用的喂料口上锷为横向齿喂料口上锷、纵向齿喂料口上锷、锥形齿喂料口上锷三者之一或之二或之三。

(b)a所述的适用于切削厚块、薄片或条形木质物的组合型鼓式削片机，其特征是刀鼓安装切刀扇区的横断面外轮廓线位于下述极坐标系方程式描述的曲线之内：

ρ＝(1-Cφ)R

其中，ρ为极径，单位为m；φ为极角，单位为rad；极点为转轴中心，切刀刀刃线与极点的连线为极轴；φ∈[0,π/4]；

C＝V/ωR，V为原料的输送速度，单位为m/s；ω为切刀的旋转角速度，单位为rad/s；

R为切刀刀刃至转轴中心线的距离,单位为m。

(c)a或b所述的适用于切削厚块、薄片或条形木质物的组合型鼓式削片机，其特征是上锷前盖板下边缘带过齿间隙。

(d)c所述的适用于切削厚块、薄片或条形木质物的组合型鼓式削片机，其特征是刀鼓安装切刀扇区的横断面外轮廓线是连接极坐标点(0，R)与点(π/4，ρ_π/4)之间的直线；其中ρ_π/4＝(1-Cπ/4)R。

本发明相比现有技术具有如下优点：

1、将木质原料按厚块、薄片、条形木质物分类切削，厚块木质物由横向齿喂料口上锷组合到机体形成的鼓式削片机切削；薄片木质物由纵向齿喂料口上锷组合到机体形成的鼓式削片机切削；条形木质物由锥形齿喂料口上锷组合到机体形成的鼓式削片机切削；避免了打滑和大幅抖动，提高了鼓式削片机的工作效率。

2、通过轴承I、轴承II及销轴I和销轴II，将喂料口上锷整体安装在机架左右两侧的销孔I和销孔II上使用，与减速机构组合在一起的电机安装在上部也就通过绕两销孔转动的力矩由上锷齿辊组最前端的齿辊向原料施加压力，增大了输送原料的作用力，有助于避免输送原料中的打滑现象。

3、机架左右两侧的销孔I和销孔II贴近输送原料的水平面，将现有技术中摆轴从高位缩至削片机固有必需的空间内，最大限度地减小了削片机及喂料口上锷(组件)的体积。

4、上锷齿辊组安装在由上锷左侧板、上锷右侧板、上锷前盖板、上锷后盖板限定的内部空间，与减速机构组合在一起的电机安装在上锷前盖板上，机械集成化高。

5、因为集成化高且带动力，喂料口上锷也就可以作为小体积装置单独生产。

6、喂料口上锷具有横向齿喂料口上锷、纵向齿喂料口上锷、锥形齿喂料口上锷三种类型，并可单独生产；在社会生产中，可以根据具体类型木质物原料的数量和切削所需要的时间，相互间借用所需类型的喂料口上锷，避免笨重机体的搬运，降低了社会合作成本。

7、一台机体配上横向齿喂料口上锷、纵向齿喂料口上锷、锥形齿喂料口上锷三台组件，相当于三台切削不同类型木质原料的鼓式削片机，省去了两台机体，降低了投资成本。

8、避免了木质原料因受刀鼓鼓体挤压产生的破损，提高了生物质原料的利用率；也提高了片粒的生产力。

9、避免了输送机构的驱动动力和刀鼓驱动动力之间的内耗，提高了电力的利用效率。

10、减轻了刀鼓鼓体及压刀块的机械磨损，维修率下降；输送机构不受刀鼓运行干扰，独立平稳运行；提高了削片机整机的稳定性，降低了故障率。

附图说明

附图1是本发明结构示意图

图中1是轴承I，3是轴承II，5是上锷右侧板，6是上锷齿辊组，7是上锷后盖板，9是垫板，11是安装底座，13是与减速机构组合在一起的电机，15是上锷上盖板，17是上锷前盖板，18是过齿间隙，19是链轮罩I，21是上锷左侧板。

图2是上锷左侧板板面图。

图中1是轴承I，α是上锷齿辊组相互平行的各辊轴中心线所在平面与水平面之间的夹角。

图3是实施例一上锷前盖板结构示意图。

图中23是纵向齿过齿间隙。

图4是实施例一纵向齿过齿间隙与上锷齿辊组中纵向齿辊相配合的结构示意图。

图中17是上锷前盖板，25是纵向齿辊。

图5是去掉喂料口上锷装置后的削片机结构示意图。

图中27是主电机，29是喂料口下锷，31是销孔II，33是进料输送带，35是出料输送带，37是销孔I，39是刀鼓。

图6是实施例二上锷前盖板结构示意图。

图中41是横向齿过齿间隙。

图7是实施例二横向齿过齿间隙与上锷齿辊组中横向齿辊相配合的结构示意图。

图中17是上锷前盖板，45是横向齿辊。

图8是实施例三上锷前盖板结构示意图。

图中47是锥形齿过齿间隙。

图9是实施例三锥形齿过齿间隙与上锷齿辊组中锥形齿辊相配合的结构示意图。

图中17是上锷前盖板，51是锥形齿辊。

图10是本发明结构示意图。

图中37是销孔I，53是机体，55是喂料口上锷，31是销孔II。

图11是现有技术中刀鼓的切刀安装在鼓体内侧的结构示意图。

图中61是转轴，63是鼓体，65是切刀，67是压刀块。

图12是现有技术中刀鼓的切刀安装在鼓体外侧的结构示意图。

图中61是转轴，63是鼓体，67是压刀块，65是切刀。

图13是图11所示刀鼓的刀鼓安装切刀扇区示意图。

图中∠POA所示面积为刀鼓安装切刀扇区。

图14是图12所示刀鼓的刀鼓安装切刀扇区示意图。

图中∠POA所示面积为刀鼓安装切刀扇区。

图15是鼓体旋转与输送原料之间的关系横断面图。

图中O点为转轴中心线，O点作为直角坐标系O-XY的原点，OX为极轴，V为原料的输送速度，A点为原料被切后的端点，也是切刀刀刃绕着O点作圆周运动经过OX轴水平面时的点，P为刀鼓安装切刀扇区内有鼓体侧面上的任一点，R为切刀刀刃到转轴中心线的距离，ρ为P点到转轴中心线的距离，ω为切刀的旋转角速度，也是鼓体的旋转的角速度，t为P点旋转至A′点所用的时间，A′点在 OX极轴上。

图16为本发明刀鼓改进结构示意图。

图中61是转轴，63是鼓体，67是压刀块，65是压刀，69是鼓体刀座。

图17是本发明刀鼓改进结构与图15结合在一起的结构示意图。

图中71是本发明刀鼓安装切刀扇区的横断面外轮廓线，它符合极坐标系方程式ρ＝(1-Cφ)R描述的曲线。73是连接极坐标点(0，R)与点(π /4，ρ_π/4)之间的直线。

具体实施方式

适用于切削厚块、薄片或条形木质物的组合型鼓式削片机，由机体(53) 及喂料口上锷(55)组成；所述机体(53)包括机架及安装在机架上的刀鼓(39) 和底刀、喂料口下锷(29)。

喂料口上锷与机架铰接。

所述喂料口上锷包括上锷左侧板(21)、上锷右侧板(5)、上锷前盖板(17)、上锷后盖板(7)、上锷上盖板(15)、上锷齿辊组(6)；所述上锷齿辊组中的每只齿辊的辊轴两端通过轴承座和轴承分别安装在上锷左侧板和上锷右侧板上；齿辊与齿辊之间通过辊轴末端安装链轮实现同向链传动；上锷左侧板、上锷右侧板、上锷前盖板、上锷后盖板、上锷上盖板相邻边焊接连为一体。

所述刀鼓由带转轴(61)的鼓体(63)及切刀(65)组成；切刀由压刀块(67)通过螺丝或螺栓固定在鼓体刀座(69)上；转轴两端通过轴承及轴承座安装在机架上。

本发明的改进之处是喂料口上锷为组件并具有下述i～iv的特点：

(i)与减速机构组合在一起的电机(13)通过安装底座(11)及垫板(9)直接安装在上锷上盖板(15)上表面后部。

(ii)上锷左侧板后端下部向后下方延伸出支板，支板钻孔，孔内过盈配合装轴承I(1)。

(iii)上锷右侧板后端下部向后下方延伸出支板，支板钻孔，孔内过盈配合装轴承II(3)。

(iv)轴承I(1)和轴承II(3)分别通过两销轴与削片机机架上的销孔I(37) 和销孔II(31)实现与机体的组合连接。

与机体相组合用的喂料口上锷(55)为横向齿喂料口上锷、纵向齿喂料口上锷、锥形齿喂料口上锷三者之一或之二或之三。

制造厂实施本发明，把机体、喂料口上锷作为组件供用户在使用中自己去组合。组合时将喂料口上锷置于喂料口下锷(29)上方，让轴承I(1)、轴承II(3) 内孔分别与销孔I(37)、销孔II(31)对齐，在对齐的双孔中依次插上销轴I和销轴II即可。销孔I和销孔II系固定在机架上两块侧板上的孔，组合中轴承I 和轴承II位于两块侧板的内侧；两销轴的中心线保持共线。因此，喂料口上锷整个装置被限定在机架这两块侧板之间绕着两销轴浮动。

上锷左、右侧板承受安装在上锷上盖板上表面后部的与减速机构组合在一起的电机重量，与减速机构组合在一起的电机通过自身重力向喂料口中特别是上锷齿辊组最前端齿辊下方的待切原料施予作用力。由此也就增大了上下齿辊夹送待切削原料的推力，减轻了输送原料中的打滑现象。与减速机构组合在一起的电机靠近两销轴，处于整个装置绕着两销轴浮动幅度最小的区域，设计合理。绕着销轴摆动的摆臂系上锷左、右侧两板后部向后下方延伸出的板块，贴近输送原料水平面，体积也就大幅度减小，显现出整体装置的高度集成化。

作为组件使用的喂料口上锷，共有三种：横向齿喂料口上锷、纵向齿喂料口上锷、锥形齿喂料口上锷。这三种喂料口上锷皆是组件，随机体一起配送，供用户依据切削原料的具体类型选择使用。所述横向齿喂料口上锷是上锷齿辊组中齿辊上的齿型是横向齿的喂料口上锷。所述纵向齿喂料口上锷是上锷齿辊组中齿辊上的齿型是纵向齿的喂料口上锷。所述锥形齿喂料口上锷是上锷齿辊组中齿辊上的齿型是锥形的喂料口上锷。

因为是组件，也就可以单独生产。制造厂可以向用户提供以下原产配置机型：

(I)机体+横向齿喂料口上锷两个组件，用于切削厚块木质物。厚块木质物有足够的强度，由上锷横向齿、下锷横向齿瞬间对夹厚块木质物向刀鼓输送，将厚块木质物伸出一小段置于底刀之上供旋转中的刀鼓切刀刀刃切削。

(II)机体+纵向齿喂料口上锷两个组件，用于切削薄片木质物。薄片木质物比较柔软，易卷曲，上锷纵向齿压着薄片木质物上表面护送，由下锷横向齿拨动薄片木质物下表面输送，将薄片木质物伸出一小段置于底刀上供旋转中的刀鼓切刀刀刃切削。

(III)机体+锥形齿喂料口上锷两个组件。用于切削薄片木质物。上锷相邻两锥形齿叉着条形木质物由旋转的下锷横向齿向刀鼓输送，将条形木质物伸出一小段置于底刀之上供旋转中的刀鼓切刀刀刃切削。

(IV)机体+横向齿喂料口上锷+纵向齿喂料口上锷三个组件。用于切削厚块木质物和薄片木质物。

(V)机体+横向齿喂料口上锷+锥形齿喂料口上锷三个组件。用于切削厚块木质物和条形木质物。

(VI)机体+纵向齿喂料口上锷+锥形齿喂料口上锷三个组件。用于切削薄片木质物和条形木质物。

(VII)机体+横向齿喂料口上锷+纵向齿喂料口上锷+锥形齿喂料口上锷四个组件。用于切削厚块木质物、薄片木质物、条形木质物。

随着用户规模的扩大以及对木质原料种类的变化，制造厂可单独提供以下组件：

(VIII)机体

(IX)横向齿喂料口上锷

(X)纵向齿喂料口上锷

(XI)锥形齿喂料口上锷

已配置2～3台喂料口上锷组件的用户，为了扩大每月产量，可以单独购买机体。而切削木质原料种类有变化时，只需要新购其它类型喂料口上锷组件，把新购的同原有机体组合在一起使用即可。不同用户之间可以共享组件，提高了原产机型的利用率，也降低了社会生产的成本。喂料口上锷的重量只有500公斤，占整机重量的17％。体积(长×高×宽)只有85×87×73立方厘米，这方便了用户间的运输共享和返修制造厂运输。

为了避免输送中木质原料同切刀压块或鼓体外缘之间因抵碰造成碎屑料多的问题，刀鼓安装切刀扇区的横断面外轮廓线位于下述极坐标系方程式描述的曲线之内：

ρ＝(1-Cφ)R

其中，ρ为极径，单位为m；φ为极角，单位为rad；极点为转轴中心，切刀刀刃线与极点的连线为极轴；φ∈[0,π/4]；

C＝V/ωR，V为原料的输送速度，单位为m/s；ω为切刀的旋转角速度，单位为rad/s；

R为切刀刀刃至转轴中心线的距离,单位为m。

安装切刀扇区所张的圆心角一般考虑为π/4或更小。在鼓体侧面其它地方没有安装切刀处，其径向尺寸可以随意地设计为很小，做到旋转中轮廓面不触碰输送中的原料。唯独需要紧固切刀并使切刀达到一定的线速度时，才不得不使用其它机械配件，不得不从径向拉长切刀刀刃与转轴的距离。这时也才真正地会遇到安装切刀扇区的轮廓面会与输送原料相触碰的问题。

为了解决刀鼓安装切刀扇区内的外轮廓面不与输送原料接触的问题，可以考虑图15中被切后的原料在t时间内从A点运动到A′点。扇区内鼓体轮廓面上的点P在t时间内从P点以角速度ω旋转也正好至A′点。显然，下述等式成立：

R-ρ＝Vt

P点在O-XY直角坐标系中的方程式为：

x＝(R-Vt)cosωt…………①

y＝(R-Vt)sinωt…………②

令C＝V/ωR,则上述两方程式为：

x＝(1-Cωt)R cosωt…………③

y＝(1-Cωt)R sinωt…………④

从③、④两式看，P点是一半径随时间变化的圆方程。

ρ＝(1-Cωt)R

注意到ωt也是极坐标系中轮廓面上P点与A点(切刀刀刃)之间的夹角(极角)φ，所以得到刀鼓安装切刀扇区的横断面外轮廓线的极坐标系中的方程：

ρ＝(1-Cφ)R

此轮廓面以内的任何轮廓面在刀鼓旋转中皆不会同输送中的原料相触碰，是一条设计刀鼓时的安全线。

为了简化型线的制作工艺，刀鼓安装切刀扇区的横断面外轮廓线是连接极坐标点(0，R)与点(π/4，ρ_π/4)之间的直线(73)；其中ρ_π/4＝(1-Cπ/4)R。

将C＝V/ωR代入ρ_π/4＝(1-Cπ/4)R得下式：

ρ_π/4＝(1-Vπ/4ωR)R

在给定原料输送速度V的情况下，提高转轴角速度ω、让切刀与转轴之间的距离R增大,皆可让ρ_π/4增大，而结果从图17看所述直线将会变得更为陡峭，这样就能保证压刀块有足够的设计空间去选择厚度。一般的，ρ_π/4>0.95R即能满足实际中的需要。

例如，原料输送速度V＝27.9米/分＝0.456m/s。

刀鼓转速每分钟487转。转一圈时间即周期T＝60/487秒。

ω＝2π/T＝2π*487/60＝16.23πrad/s

令R＝0.3m，刀鼓采用双刀对称设计，所切原料片粒的长度＝V*π/ω＝0.456/16.23＝0.0281m＝2.8cm

此时，ρ_π/4＝(1-0.456*π/4*16.23π*0.3)R＝0.977R。

为了避免输送的原料回卷并保持喂料口上锷上锷齿辊组前端齿辊的清洁，本发明上锷前盖板(17)下边缘带过齿间隙(18)。上锷前盖板(17)下边缘带过齿间隙(18)。上锷齿辊组最前端齿辊的辊齿从过齿间隙中经过，过齿间隙边缘及侧壁剥离或清除粘在齿上的原料。

工作时，与减速机构组合在一起的电机带动上喂料齿辊组中的所有齿辊作同向转动，这些同向转动的上锷齿辊与喂料口下锷(29)的下锷齿辊组相配合，将进料输送带(33)上的原料夹持并送至鼓刀与底刀之间。更换其它齿形的喂料口上锷，只须将两销轴拆下，将其它齿形的两轴承用同样两销轴与削片机机架上的销孔I(37)和销孔II(31)连接即可。