11*2马弘跃童淑敏安珍(1内蒙古农业大学机电工程学院，呼和浩特010018；2内蒙古农业大学林业工程学院，呼和浩特010018)摘要：目前用于沙生灌木切削的削片机普遍存在动力输出大而造成能源浪费的问题，本文针对沙柳切削的特点设计了用于测量切削力的小型传感器对切削过程进行监测。关键词：削片机；沙柳；传感器中图分类号：S776.02文献标识码：A：AbstractBecauseofthepowerwasteofthe木材的切削过程是被切下的木材层在刀existingSandy-shrubChipperwithbigpower具的作用下，发生剪切、挤压、弯折等变形output,akindofsensormeasuringthecutting的过程。根据刀刃相对木材纤维方向的不同，forcewasdesignedtomonitorthecutting以及刀刃运动方向相对纤维方向的变化，木processaimingatthecharacteristicsof材直角自由切削可以分为纵向、横向和端向Salix-Psammophila.[1]；切削。Keywords:Sandy-shrubChipper；纵向切削：刀刃垂直于纤维，刀具在纤Salix-Psammophilasensor0引言维平面内平行于纤维长度方向运动的切削为沙柳，杨柳科大灌木，是我国沙荒地区纵向切削。造林面积最大的树种之一。由于其适应范围横向切削：刀刃平行于纤维方向，刀具较广，发展很快，可作为木材奇缺的西北沙在纤维平面内垂直于纤维方向运动的切削称区发展纤维板的良好原料。目前利用沙柳生为横向切削。产纤维板已经成为我国干旱、半干旱沙区农端向切削：刀刃垂直于纤维方向，刀具民增收的重要途径。但现有的生产用削片机在垂直于纤维的平面中运动的切削称为端向普遍存在功率消耗大、振动噪声大等问题。切削。本文根据木材切削的普遍规律以及沙柳材的自身特点，设计并制造了小型力传感器，用在实际的木材切削过程中，刀具刃口不于沙柳切削过程中切削力的实时检测。是绝对锋利的一条边，而是一个具有半径ρ1木材切削理论的圆弧面，一般刀刃圆半径在刚磨过刀以后便有5～10m（如图1）。因此刀具对木材的μ基金项目：林业科学技术研究项目（－）作用力，除了考虑前刀面对切削层木材和切200209作者简介：马弘跃（—），男，硕士研究生，屑的作用外，还不能忽略由于刃口变圆而导研究方向是农牧业机械19性78能测试与控制。致的后刀面对切削表面木材的作用。3组建切削力的测试系统传感器是测试系统的始端，为了保证测量的准确性，首先要保证传感器的设计满足使用要求。3.1经简化后沙柳切削过程中力的变化可视为静态过程，所以电阻应变式测力传感器就能满足该要求。3.1.1由已知的数据可以预算出切削沙柳时的图1.直线运动刀具上的作用力最大切削力＝，。传感器Fx5000NFy=2000N图中：Fx——沿切削速度方向的分力，称主的弹性元件设计成空心圆柱式，由现有材料切削力，数值最大，方向永远为+。选为45#钢，，5，saa355MPE210MPFy——垂直于切削速度的分力，称法许用应力为，所以杆件的最小横186MPa向力，数值比主切削力小得多，方向+或-，截面积为：“+”者称压力，“-”者称拉力。max22实验装置的选择minF5000NAa26.9mm由于削片机转速很高，所以传感器不能186MP取弹性体的外径，则内径，D10mm直接安装在刀辊上，为了便于测量切削力，将飞刀的旋转运动简化为往复运动，在试验2max4F中用立式液压机作为动力源，将飞刀安装在dD8.1mm液压机的活塞杆上，并把活塞杆与飞刀之间取，则的连接部分（刀杆）做成传感器，利用液压d7.4mm22Dd2机的往复运动切削沙柳，通过传感器测出切minA35mmA削力的数值。实验装置如图2。4所以符合强度要求。最大应变为：F714AE输出电压为：01UnUK12则灵敏度为：U1S0.93mV/VU0符合传感器的使用要求。弹性体的结构及贴片如图。3图2.实验装置简图3.4为了对切削力进行实时监测特组建如下测试系统。传感器动态电阻磁MR-30（刀杆）应变仪带记录仪图3.弹性体结构及贴片图B&K2313B&K20343.1.2打图机信号分析仪图中、、、是普通铂式应变R1R2R3R4片，用于测量力，这样可以消除弯矩影响；图6.测试系统图Fy、是应变花，用于测量。桥式电路4试验结果分析R5R6Fx接法如图。将传感器安装在试验机上