圆盘式冷锯机锯片刚度实验研究张玉华(机械工程系)摘要本文定义了锯片的横向刚度,对锯片刚度 进行了实验研究,建立了锯片刚度的计算公式,为进一步研究各种锯片提供了一种可行的实验方法 .关键词锯切机,
锯片,刚度中图法分类号:TF.3StudyontheBladeStif fnessofCirclarSaws¥ZhangYuhua(MechanicalEng ineeringDepartment)Abstract:Thebladestiffne ssofcirclarsawsisdefinedandstudiedbyexperim entsinthispaper.Theformulasofcalculatingthe bladestiffnessareestablishedandthemethodfor furtherstudyingareprovied.Keywords:Saw,Sawb lade;Stiffness.0前言圆盘式冷锯机是广泛用于冶金工业和机械加工业中切断金 属材料的重要设备,锯片是切断加工的刀具,减小锯片的厚度可以降低切断材料的消耗,锯功能耗 和锯片成本,因此,减小锯片厚度具有很大的经济效益。为了保证正常锯切,锯片必须具有一定的
横向刚度,在锯切力作用下不致发生过大的横向变形甚至失稳。锯片的横向刚度不仅与锯片的直径 、厚度和材质有关,而且受夹盘直径的影响,它的计算涉及到薄板圆盘的弯曲问题,由于边界条件 复杂,很难求得其理论精确解。为此,本文对各种夹盘直径的锯片进行了实验研究,旨在探索锯片 横向变形与横向作用力、锯片横向刚度与夹盘直径之间的变化规律。1锯片横向刚度的定义所谓圆 锯片的横向刚度是指圆锯片抵抗横向变形的能力,用k表示,则有:k=P/W(N/mm)式中 ,P-作用在圆锯片边缘上的横向力,N;W-力作用点产生的位移即挠度,mm;2模型试验设 计锯片的刚度研究采用相似模型,测试锯片刚度的系统是一个力学相似系统,为了建立力学相似关 系,必须满足几何形状相似、受力情况相似,具有相同或相似的边界条件等。根据π定理可以寻出 模型的相似准则如下:式中,D-锯片直径,mm,b-锯片厚度,mm,μ-材料泊松比;E- 材料弹性模量,N/mm2;D1-夹盘直径,mm。选择可用的锯片规格作为原型,取b'=8 mm,D'=1000mm。根据相似准则π1,相似模型的参数为:b=2mm,D=250m m。根据文献[4],夹盘直径D1=(0.35~0.5)·D'=350~500mm,为了 比较夹盘直径对刚度的影响,取六种不同直径D1进行试验,那么由π2得到对应的模型夹盘直径 D1,D1和D1于表1。模型夹盘应具有足够的刚度,保证锯片的边界条件相似,故选用较厚的 有机玻璃制作夹盘。锯片材料选择应满足相似准则π3、π4;原型材料一般采用65Mn,其弹 性模量E'=206GPa,泊松比为0.3.根据相似准则π4,若弹性模量E小可降低试验载 荷,简化加载装置,因此选用聚碳酸酯均质圆盘模拟金属锯片,其弹性模量E=2.074GPa ,泊松比为0.32。作用载荷应使锯片只产生弹性变形,根据相似准则π4,原型和模型的作用 载荷P'和P也见表1。3试验方法和实验结果与分析3.1试验方法本试验采用硅码加载、千分 表测量挠度。为了便于观察,在模型锯片上贴有0.05mm厚的康铜膜,在千分表与薄膜之间接 有电阻表,当电阻表指针发生偏转时可确定千分尺与圆盘表面接触,这样测量挠度W的观测误差可 以小于0.005mm。实验装置见图1所示。每一数据取加载与卸载测量数据的平均值数据记录 列2.3.2实验结果与分析根据表2作P-W曲线,如图2.由图2可知:P-W的关系是一条 近似直线,采用最小二乘法进行直线回归,得到对应的直线方程结果列于表3.相关系数很接近于 1,这表明P与W之间存在密切的线性相关,因而可以认为回归直线方程的斜率即为本文定义的锯 片刚度k。作k-D1曲线,如图3所示.锯片的刚度随着夹盘直径D1的增大而呈曲线上升,经 曲线拟合处理,锯片刚度与夹盘直径D1的关系为:根据相似准则,原型锯片的刚度与其夹盘直径 D1之间的关系为:4结束语(1)锯片边缘上横向作用力P与其作用点的挠度w成直线关系;对 于给定基本参数的锯片,其刚度是一常数。(2)对于给定的锯片,其刚度随着夹盘直径的增加按 曲线规律增加,直径为φ1000mm,厚度为8mm的锯片可利用本文得出的公式(2)选择夹 盘直径或计算其刚度。(3)本文的模型设计与实验方法适用于对其它规格锯片作进一步研究。参 考文献||1张玉华.圆盘式冷锯机锯片和锯齿的研究.研究生论文.鞍山钢铁学院,1988. 12江守一郎等著.模型实验的理论和应用郭廷玮、李安定译.北京:科学出版社,19843冯 康等编.
数值计算方法,北京:国防工业出版社,19784邹家祥主编.轧钢机械,北京:冶金 工业出版社,1989.6圆盘式冷锯机锯片刚度实验研究@张玉华锯切机,锯片,刚度本文定义 了锯片的横向刚度,对锯片刚度进行了实验研究,建立了锯片刚度的计算公式,为进一步研究各种 锯片提供了一种可行的实验方法.1张玉华.圆盘式冷锯机锯片和锯齿的研究.研究生论文.鞍山 钢铁学院,1988.12江守一郎等著.模型实验的理论和应用郭廷玮、李安定译.北京:科学 出版社,19843冯康等编.数值计算方法,北京:国防工业出版社,19784邹家祥主编. 轧钢机械,北京:冶金工业出版社,1989.6度实验研究@张玉华锯切机,锯片,刚度本文定 义了锯片的横向刚度,对锯片刚度进行了实验研究,建立了锯片刚度的计算公式,为进一步研究各 种锯片提供了一种可行的实验方法.1张玉华.圆盘式冷锯机锯片和锯齿的研究.研究生论文.鞍 山钢铁学院,1988.12江守一郎等著.模型实验的理论和应用郭廷玮、李安定译.北京:科学出版社,19843冯康等编.数值计算方法,北京:国防工业出版社,19784邹家祥主编.轧钢机械,北京:冶金工业出版社,1989.6
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