金剛石干切圓鋸片熱應力和離心力耦合分析（圖文）

5 計算結果及分析
　　圖4為普通鋸片熱分析和熱一離心力藕合分析變形分布對比，圖5為基體開空冷圓孔鋸片和普通鋸片熱一離心力藕合分析應力及變形分布對比。

　 從圖4的ANSYS分析結果可以得知，圓鋸片回轉產生的離心力在鋸片基體引人的切向應力是拉應力，呈內高外低的分布，對提高回轉鋸片的動態穩定性是有利的，徑向應力也是拉應力，其分布特點是在圓鋸片的內孔和外邊緣為零，大約在r=√ab處最大(a、b分別是鋸片內孔和邊緣處半徑)。鋸片沿半徑方向上的溫度差呈外高內低的趨勢分布，熱應力在切向的絕對值呈內高外低的趨勢分布，鋸片內部為拉應力，鋸片外邊緣為壓應力，徑向應力在夾持盤邊緣和鋸片外邊緣為零，在半徑中部為最大，為壓應力。當離心力和熱應力禍合時就在鋸片窄水日處產生最大應力或者在小圓孔這些容易產生應力集中的地方出現較大的應力，從圖4和圖5的ANSYS分析結果得知，高速旋轉切削的圓鋸片，離心力的作用能夠部分抵消圓鋸片切削熱引起的切向變形，但離心力卻會增大鋸片的徑向變形，這是由于離心力所引起鋸片基體徑向和切向變形失調帶來的鋸片基體材料彈性不平衡，從圓鋸片的正常工作條件可知，較小的切向變形對保持鋸片切削穩定性具有有利的影響。


　 從表7和表8可以看到，在圓鋸片基體上開空冷圓孔，由于圓孔部位的空氣對流起到散熱作用，可以在一定程度上減小鋸片基體的平均溫度，因而能比較明顯的減小鋸片的徑向變形，但對減小切向變形、鋸片薄弱處最大主應力并無貢獻，甚至使其值有所增大，在鋸片基體結構設計上，我們力求盡量減小鋸片的變形和基體平均溫度，同時需要考慮鋸片所能承受的安全許用應力，鋸片基體材料為65Mn，其許用應力［σ］約為270MPa，運用第三強度理論，則強度條件為：σ1-σ3≤[σ]，在ANSYS分析結果中，已將各鋸片最大應力點處主應力列于表8。表7和表8的分析數據可以很直觀的看出基體開圓孔對工作中鋸片應力和變形的影響，在相同載荷下，開空冷圓孔的圓鋸片能有效減小鋸片徑向變形，但切向變形和最大應力有所增加:徑向變形與普通鋸片相比最大可減小19.8%左右;切向變形與普通鋸片相比最大可增加21.3%左右;Max(σ1-σ3)與普通鋸片相比最大增加13.7%左右。石材機械machine/



6 結論
　　將離心力和熱應力進行耦合分析，能更接近于實際地反映工作中鋸片基體應力和應變分布狀況，通過以上的分析和計算，可以得出以下結論：
　　(1)離心力有利于減小鋸片切向變形和最大應力，提高工作中鋸片幾何剛度;普通圓鋸片和開空冷圓孔圓鋸片工作中最大應力均發生在窄水口和空冷圓孔這些容易產生應力集中的地方。
　　(2)在相同載荷下，開空冷圓孔的圓鋸片能有效減小鋸片徑向變形，但切向變形和最大應力有所增加:徑向變形與普通鋸片相比最大可減小19.8%左右;切向變形與普通鋸片相比最大可增加21.3%左右;Max(σ1-σ3)與普通鋸片相比最大增加13.7%左右，其中A7和A9兩種鋸片某個節點所承受應力超過了材料的許用應力。石材設備
　　(3)開圓孔對鋸片而言，一方面提高了散熱效果，減小了鋸片徑向變形，另一方面則削弱了鋸片基體軸向剛度，使鋸片切向變形和最大應力有所增加，因此有必要對其進行參數優化，尋求最佳的結構方案。
　　(4)其中A6和A9兩種鋸片徑向變形減小明顯，但A9鋸片切向變形和最大應力較大，因而建議在鋸片基體離中心孔約96mm處，開設8個均布的直徑約8mm的散熱孔，可取得較為理想的綜合效果。