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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