木工圆锯片刚度特性的声学法无损检测分析.doc

木工圆锯片刚度特性的声学法无损检测分析
作者:王皓冉王正徐胜洪黄江楚文薇
摘要:本文依据结构动力学理论,通过数据信号采集与分析系统,用声学法对自由状态下的木工圆锯片试件进行动刚度性能测试研究,得到圆锯片减振槽结构系统设计的相关结论,为提高国产木工圆锯片的动态设计与检测水平提供借鉴
关键词:圆锯片;声学法;动刚度;性能检测;分析

Nonedestructive Testing and Analysis of Dynamic Stiffness Property of
Woodworking Circular Saw Blade by Acoustic Method
WANG hao-ran WANG zheng XU sheng-hong HUANG jiang CHU wen-wei
Abstract : This paper is based on the theory of structural dynamics, via Cras and using acoustic method to test and research the dynamic stiffness of the free stated woodworking circular saw blade specimens. We obtain relevant conclusions about the design of vibration-reduced groove and provide reference for the improvement of the dynamic design and the level of detection.
Keywords : Saw Blade, Acoustic Method, Dynamic Stiffness, Property Testing, analysis
一、引言
在木材加工行业中,研究圆锯片结构动态稳定性的振动问题尤为重要[1]。当圆锯机主轴夹持高速回转的圆锯片进行切削工件时,过大的振动不仅会产生噪声污染、缩短锯片的使用寿命、降低锯切质量、增大锯路,还会加剧锯片的变形失效,甚至引起安全事故[2]。人们为了降低其危害,一直在努力通过改变锯片材质的方法,降低或抑制锯片工作过程中的振动[3]。多年来,国内外同行对圆锯片结构性能的基础应用研究成果颇多[4]。在国内,有研究对圆锯片锯身采用锤击、机械滚压、多点加压等适张处理改变其动态稳定性的方法。如机械滚压法,即通过滚压,在锯身上造成局部塑性变形,使其在锯片中引人数量适当的残余应力以抵消热应力,从而提高锯片精度和安全度。还有学者的研究表明,改变圆锯片振动模态或圆锯片激振力都会改善其振动状况。在国外,为增强圆锯片结构的动态稳定性,近年来诸多研究集中在改善圆锯机结构或采用新的圆锯片驱动
夹紧装置方面。如目前花轴驱动、浮动导向圆锯机已在北美地区应用于工业生产。其工业实践表明,浮动导向圆锯机比传统圆锯机的稳定性更优越。还有改变锯片构形和齿形参数、夹盘太小和夹持状态、进料速度和切削速度,以及对锯片进行预冷却处理等其它方法。如Reynolads Okai等人的研究中发现,不同厚度的圆锯片所产生的振动效果有很大差异,并且用Stellite金属加宽锯齿的尖端,对其结果进行比较,得出振动与木材的尺寸具有关联性,并在深入探讨其优化方案[5]; Jan SVOREN认为振动与噪声是影响圆锯片不稳定的因素[6][7]。动刚度为动载荷下物体抵抗变形的能力,用其结构的固有频率来表征[8],是衡量圆锯片系统力学性能的关键性指标之一。当动作用力的频率远大于结构的固有频率时,变形较小,此时结构的动刚度相对激扰较大。但当动作用力的频率与结构的固有频率接近时有可能出现共振现象,此时动刚度最小,变形最大。对此,本课题将利用结构动力学理论
[9],利用机械振动的分析测量系统[10],对有减振槽的圆锯片系统的动刚度进行测量与分析,以期为提高国产圆锯片的动态设计[11]与检测水平提供借鉴
2 圆锯片试件与仪器
本试验选用3片同厂家同批号的木工圆锯片,其主要参数为:外径300mm 、 、、内径30mm、齿数96、最高转速6800r/min ,且齿形及其尺寸均相同,如图1所示。测量仪器为南京安正CRAS 振动及动态信号采集分析系统,由信号调理、信号采集及其专用软件组成。其信号调理部分包括抗混滤波器和信号放大器,抗混滤波器将对安装在锯轮上的木工带锯条所产生的信号进行滤波,然后经信号放大器放大后的
信号进入信号采集部分;信号采集部分有计算机接口、数字信号器处理DSP 芯片及A/D 转换器,采集到的模拟信号经计算机接口进入数字信号器处理DS