金刚石干切圆锯片热应力和离心力耦合分析（图文）

5 计算结果及分析
　　图4为普通锯片热分析和热一离心力藕合分析变形分布对比，图5为基体开空冷圆孔锯片和普通锯片热一离心力藕合分析应力及变形分布对比。

　 从图4的ANSYS分析结果可以得知，圆锯片回转产生的离心力在锯片基体引人的切向应力是拉应力，呈内高外低的分布，对提高回转锯片的动态稳定性是有利的，径向应力也是拉应力，其分布特点是在圆锯片的内孔和外边缘为零，大约在r=√ab处最大(a、b分别是锯片内孔和边缘处半径)。锯片沿半径方向上的温度差呈外高内低的趋势分布，热应力在切向的绝对值呈内高外低的趋势分布，锯片内部为拉应力，锯片外边缘为压应力，径向应力在夹持盘边缘和锯片外边缘为零，在半径中部为最大，为压应力。当离心力和热应力祸合时就在锯片窄水日处产生最大应力或者在小圆孔这些容易产生应力集中的地方出现较大的应力，从图4和图5的ANSYS分析结果得知，高速旋转切削的圆锯片，离心力的作用能够部分抵消圆锯片切削热引起的切向变形，但离心力却会增大锯片的径向变形，这是由于离心力所引起锯片基体径向和切向变形失调带来的锯片基体材料弹性不平衡，从圆锯片的正常工作条件可知，较小的切向变形对保持锯片切削稳定性具有有利的影响。


　 从表7和表8可以看到，在圆锯片基体上开空冷圆孔，由于圆孔部位的空气对流起到散热作用，可以在一定程度上减小锯片基体的平均温度，因而能比较明显的减小锯片的径向变形，但对减小切向变形、锯片薄弱处最大主应力并无贡献，甚至使其值有所增大，在锯片基体结构设计上，我们力求尽量减小锯片的变形和基体平均温度，同时需要考虑锯片所能承受的安全许用应力，锯片基体材料为65Mn，其许用应力［σ］约为270MPa，运用第三强度理论，则强度条件为：σ1-σ3≤[σ]，在ANSYS分析结果中，已将各锯片最大应力点处主应力列于表8。表7和表8的分析数据可以很直观的看出基体开圆孔对工作中锯片应力和变形的影响，在相同载荷下，开空冷圆孔的圆锯片能有效减小锯片径向变形，但切向变形和最大应力有所增加:径向变形与普通锯片相比最大可减小19.8%左右;切向变形与普通锯片相比最大可增加21.3%左右;Max(σ1-σ3)与普通锯片相比最大增加13.7%左右。石材机械machine/



6 结论
　　将离心力和热应力进行耦合分析，能更接近于实际地反映工作中锯片基体应力和应变分布状况，通过以上的分析和计算，可以得出以下结论：
　　(1)离心力有利于减小锯片切向变形和最大应力，提高工作中锯片几何刚度;普通圆锯片和开空冷圆孔圆锯片工作中最大应力均发生在窄水口和空冷圆孔这些容易产生应力集中的地方。
　　(2)在相同载荷下，开空冷圆孔的圆锯片能有效减小锯片径向变形，但切向变形和最大应力有所增加:径向变形与普通锯片相比最大可减小19.8%左右;切向变形与普通锯片相比最大可增加21.3%左右;Max(σ1-σ3)与普通锯片相比最大增加13.7%左右，其中A7和A9两种锯片某个节点所承受应力超过了材料的许用应力。石材设备
　　(3)开圆孔对锯片而言，一方面提高了散热效果，减小了锯片径向变形，另一方面则削弱了锯片基体轴向刚度，使锯片切向变形和最大应力有所增加，因此有必要对其进行参数优化，寻求最佳的结构方案。
　　(4)其中A6和A9两种锯片径向变形减小明显，但A9锯片切向变形和最大应力较大，因而建议在锯片基体离中心孔约96mm处，开设8个均布的直径约8mm的散热孔，可取得较为理想的综合效果。