吴军涛[1]2007年在《组合结构金刚石圆锯片锯切性能及结构优化设计研究》文中指出为了满足国内石材行业中小企业能够低成本、高效率加工大幅面板材(900～1200mm)的需求,本文通过对金刚石圆锯片进行功能分析,依据机构创新设计中的分离、组合创造原理,应用模块化设计技术将圆锯片分解为切割功能模块、驱动功能模块和支承功能模块,通过对各功能模块进行剖析、创新、重组提出三种可加工大幅面板材的组合结构圆锯片基体方案。借助于有限元分析软件ANSYS研究组合结构圆锯片的变形、应力、模态等性能,为组合结构金刚石圆锯片的理论研究及产品设计开发提供理论依据。依据φ1800mm组合结构圆锯片的设计尺寸,利用软件Pro/E建立了三维模型;对各方案的切割外环静力进行系统有限元分析,研究其在锯切力作用下变形、应力分布的变化规律;探讨组合结构圆锯片的动态性能,建立了圆锯片的振动微分方程,并对其进行有限元模态分析,研究各组合结构圆锯片的主振型与固有频率的关系及变化规律,分析了圆锯片旋转过程中产生的离心力、切割外环的尺寸对各种方案的圆锯片的固有频率及其振型的影响;建立了离心力下圆锯片应力场数学模型,研究了离心力和锯切力对各种方案圆锯片性能的影响;结合组合结构圆锯片静力学和模态分析的结果,通过选取恰当的优化设计变量及状态变量,完成对组合结构圆锯片的优化设计,最终使两种方案组合结构圆锯片的体积分别优化到初始值的79%,85%,保证了组合结构圆锯片在满足使用性能的前提下具有最紧凑的结构尺寸,最小的体积,使组合结构圆锯片所需的电机功率最小,节省能源。组合结构圆锯片是在综合了现有的石材加工方法后提出的一种全新的圆锯片,通过将驱动装置安装在圆锯片的上半部分,实现了增加圆锯片加工范围的目的,使切割范围可达到直径的2/3,且对于现有的普通圆盘锯机进行简单改装即可应用,保证对于原有产品的兼容性,使金刚石圆盘锯机在切割宽幅面石材制品的应用中能充分体现其低成本、高效率的特点,具有广阔的市场前景。本论文的研究方法及结果适用于其它用于切割木材、混凝土、陶瓷等材料的圆锯片,具有普遍指导意义。
王军[2]2006年在《新型组合式石材切割圆锯片基体创新设计关键技术研究》文中研究说明本文基于本人十几年从事大理石板材切割设备开发研制的经验和市场对大幅面板材日益增加的需求,充分考虑现有Φ1800mm以下圆盘锯大量使用的现实,在用户不增加新设备的前提下,认真分析了现有设备的典型结构,根据创新设计原理和对圆锯片的功能分析,提出了一种新的构思,将圆锯片分解为支撑功能单元、驱动功能单元及切割功能单元,即新型组合式石材切割圆锯片的设计方案。同时为了验证新型组合式石材切割圆锯片基体结构的可行性,应用有限元理论研究新型组合式石材切割圆锯片工作过程中的承载状况、变形情况以及应力分布状态,分析新型组合式石材切割圆锯片的低阶模态振型、固有频率等动态性能对使用效果的影响。根据分析数据对新型组合式石材切割圆锯片基体进行优化设计。 对新型组合式石材切割圆锯片进行结构静力分析和模态分析,同时对普遍应用的同直径大小的整体金刚石圆锯片进行相应方面的有限元分析。数据表明:新型组合式石材切割圆锯片和普通金刚石圆锯片的低阶模态处于一个数量级且相差不大,基体应力分布也基本相似。说明新型组合式石材切割圆锯片和同直径大小的普通金刚石圆锯片有相近的工作性能,能基本满足加工要求。 对新型组合式石材切割圆锯片进行热应力分析:新型组合式石材切割圆锯片基体受温度的影响比普通圆锯片大,产生了较大的热应力;基体温度分布均匀,根据第三强度理论,热应力没有超出材料的安全许用应力范围;基体与结块焊接处及结块外边缘热应力值较大,因此锯片在使用前必须进行残余应力处理。热应力分析详细描述了锯片的应力分布特点,为锯片适张处理提供了理论依据。 结合结构静力分析和模态分析的成果对新型组合式石材切割圆锯片进行优化设计。结构静力分析、模态分析的主要目的是深入了解新型组合式石材切割圆锯片使用性能和动态性能,为最终新型组合式石材切割圆锯片基体的优化设计提供状态变量数据参考。通过三次优化设计,在考虑新型组合式石材切割圆锯片基体一阶固有频率下,Φ1800mm锯片基体质量最优化结果比初始设计少了3kg,更为重要的是基体的一阶固有频率有所提高,而最大变形量和最大等效应力均有所降低,从而提高了锯片的使用性能和动态性能。 为了验证有限元分析结果,深入研究组合结构圆锯片的动态性能和使用性能,理论上提出了应力分析试验方案、模态分析试验方案及温度测试试验方案。
张秀伟[3]2000年在《金刚石圆锯片应力场数学模型的建立及求解》文中研究表明金刚石圆锯片是加工石材的一种主要刀具，石材的加工质量在很大程度上取决于锯片本身性能的优劣，而锯片的轴向变形和内应力的分布是影响锯片性能的重要因素。如何将离散的轴向变形数据形象地、直观地表达出来，并根据变形计算出锯片上的应力场分布情况就成为一项具有重要价值的课题。 本论文对所开发的金刚石圆锯片变形和应力可视化系统应用软件进行了详尽地阐述。该系统可实现与单片机检测仪的串行数据通讯，对所采集到的数据进行有效地数据库管理。在此基础上，运用有限元的力学理论和数值计算的数学方法，计算出锯片上的应力场分布。同时，还能以数字和图形两不同的方式在计算机屏幕上显示变形和应力，为锯片的张力处理提供可靠的依据。并且具有良好的打印效果，为厂家提供重要的文档资料。 通过生产实践证明，本系统运行可靠、操作方便，满足了锯片生产厂家的需要。
王学礼[4]2005年在《新型组合结构圆锯片基体创新设计关键技术研究》文中研究指明本文针对加工大幅面板材的市场需求,基于创新设计原理和圆锯片的功能分析,将圆锯片分解为支撑功能模块、驱动功能模块及切割功能模块。通过对不同功能模块剖析、创新、重构,提出新型组合结构圆锯片的设计方案。应用有限元理论研究新型组合结构圆锯片工作过程中的承载状况、变形情况以及应力分布状态,分析新型组合结构圆锯片的低阶模态振型、固有频率等动态性能对使用效果的影响。根据分析数据对新型组合结构圆锯片基体进行优化设计。 对新型组合结构圆锯片进行结构静力分析和模态分析,同时对普遍应用的同直径大小的整体金刚石圆锯片进行相应方面的有限元分析。数据表明:新型组合结构圆锯片和普通金刚石圆锯片的低阶模态处于一个数量级且相差不大,基体应力分布也基本相似。说明新型组合结构圆锯片和同直径大小的普通金刚石圆锯片有相近的工作性能,能基本满足加工要求。 对新型组合结构圆锯片进行热应力分析:新型组合结构圆锯片基体受温度的影响比普通圆锯片大,产生了较大的热应力;基体温度分布均匀,根据第三强度理论,热应力没有超出材料的安全许用应力范围;基体与结块焊接处及结块外边缘热应力值较大,因此锯片在使用前必须进行残余应力处理。热应力分析详细描述了锯片的应力分布特点,为锯片适张处理提供了理论依据。 结合结构静力分析和模态分析的成果对新型组合结构圆锯片进行优化设计。结构静力分析、模态分析的主要目的是深入了解新型组合结构圆锯片使用性能和动态性能,为最终新型组合结构圆锯片基体的优化设计提供状态变量数据参考。通过三次优化设计,在考虑新型组合结构圆锯片基体一阶固有频率下,Φ1800mm锯片基体质量最优化结果比初始设计少了3kg,更为重要的是基体的一阶固有频率有所提高,而最大变形量和最大等效应力均有所降低,从而提高了锯片的使用性能和动态性能。 为了验证有限元分析结果,深入研究组合结构圆锯片的动态性能和使用性能,提出了应力分析试验方案、模态分析试验方案及温度测试试验方案。 提出的新型组合结构圆锯片的切割幅面能够达到其直径的2/3,并可直接应用于现有的普通规格圆盘锯机上,保证了对原设备的兼容性,拓展了圆盘锯机的应用范围,使金刚石圆盘锯在切割宽幅面石材制品中也能体现低成本、高效率的特点,市场应用前景广阔。
陈晓涛[5]2018年在《锯解石材用金刚石圆锯片适张处理工艺参数实验研究》文中认为金刚石圆锯片是锯解石材等脆硬材料最常用的工具,属于高转速、大径厚比薄型圆盘结构。锯解脆硬材料时,会产生一定量随机的附加轴向力,导致金刚石圆锯片产生强烈的振动变形。圆锯片适张处理可以在其材料内施加具有干预性的残余应力,包括径向残余应力与周向残余应力。研究表明,当残余应力整体分布上表现为拉应力状态时,圆锯片在高速旋转状态下具有更强的稳定性与刚性,能够有效地抑制附加轴向力对圆锯片产生的影响。目前,适张应力处理在生产应用中,其工艺参数的选取仍依靠经验法,因此本研究采用的应力分布状态与轴向变形抑制能力的综合评定,设定合理的适张处理工艺参数,对提高圆锯片锯解能力具有重要作用。论文以石材锯解中大量使用的φ1650mm圆锯片作为研究对象,进行圆锯片锯解石材变形检测实验,对圆锯片变形分布规律有如下结论:圆锯片沿半径方向上,从中心孔到锯齿边缘其变形呈现非线性的增长趋势。顺切与逆切两种工作状态下,圆锯片相同位置处的应变数据产生波动,验证了欠适张应力的圆锯片在锯解石材时,变形控制能力不能满足锯解性能的要求。基于Kirchhoff假设与辊压区域Three links理论,建立圆锯片应力场分布检测计算模型。通过研究应力应变的关系,以变形数据来换算圆锯片应力分布数值,实现以变形量来考量应力状态的转化,实现了应力检测操作的简易化,为后续的圆锯片适张处理工艺参数实验提供理论依据。进行圆锯片适张处理工艺参数实验,获取圆锯片应力分布曲线与圆锯片受载变形曲线,获得结论:处理位置从内向外,圆锯片抑制轴向受载变形的能力增强幅度在216%到232%之间;适张载荷增大,抑制轴向受载变形能力增强幅度在155%到187%之间。通过应力分布与变形数据的综合评定,确定出合理的应力处理位置参数为0.75R到0.8R之间,应力处理载荷参数选取为14MPa。通过实验研究的方式,获取圆锯片受轴向附加力后应力与变形分布状态,通过综合评价,为适张应力工艺参数的选择提供依据。
参考文献：
[1]. 组合结构金刚石圆锯片锯切性能及结构优化设计研究[D]. 吴军涛. 山东大学. 2007
[2]. 新型组合式石材切割圆锯片基体创新设计关键技术研究[D]. 王军. 兰州理工大学. 2006
[3]. 金刚石圆锯片应力场数学模型的建立及求解[D]. 张秀伟. 大连理工大学. 2000
[4]. 新型组合结构圆锯片基体创新设计关键技术研究[D]. 王学礼. 山东大学. 2005
[5]. 锯解石材用金刚石圆锯片适张处理工艺参数实验研究[D]. 陈晓涛. 山东大学. 2018