金刚石圆锯片振动和噪声控制实验研究

论文摘要

金刚石圆锯片广泛应用于石材切削加工，是石材生产过程中最重要的加工工具之一。金刚石圆锯片径厚比大，属于典型的薄板类工具。为节约石材及减少石材加工对环境的污染，金刚石圆锯片一直以超薄型为主要发展方向。由于超薄锯片横向刚度不足而使其在锯切时变形严重，振动剧烈并伴有刺耳噪声，同时导致出现板材加工质量降低、锯片节块磨损加剧、锯片寿命减短等问题。因此如何控制锯片轴向变形并抑制噪声以提高其锯切稳定性，是石材业现今必须面对的重要课题。本论文在金刚石圆锯片锯切花岗石过程中，采用电涡流数字位移传感器监测了锯片不同位置的轴向位移，同时用传声器采集了锯切噪声。研究了在锯切过程中锯片切入端、中间位置和切出端三个位置的轴向位移特性以及锯切噪声特性。为了提高锯片横向刚度，安装辅助支撑控制器于锯机上以抑制锯片轴向位移并降低噪声，控制器安装位置选择在锯片前端和中间位置。研究在不同锯切参数（锯片线速度、锯切深度及进给速度）下锯切花岗石时，控制器对锯片轴向位移和噪声的影响。研究了采用辅助控制装置提高锯片稳定性以实现减振降噪目的的方式。论文主要研究结果概括如下：（1）金刚石圆锯片在锯切花岗石时三个位置的轴向偏摆大小，以切入端最大，其次为切出端，中间位置最小。切入端和切出端的轴向振动在锯片切入工件后相对于空转时增大，中间位置在锯片切入工件后减小。锯切噪声在切入时出现最高峰值，切出时有先降低后上升现象。（2）综合对比安装控制器后控制力对锯片轴向位移、轴向振动和噪声的影响，锯片转速为30m/s时合适的控制力为7N，转速为40m/s时合适的控制力为3.5N。（3）控制器导向轮涂层硬度为75HA时在同样控制力下能得到较95HA更好的控制效果。（4）控制器降低了锯片轴向偏摆和锯切噪声，控制器安装于切入端时较安装于中间位置，可得到更低的轴向偏摆和噪声。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 引言
• 1.1 石材加工过程及存在问题
• 1.2 国内外对锯片振动和噪声的研究现状
• 1.2.1 圆锯片振动分析
• 1.2.2 圆锯片噪声来源分析
• 1.2.3 减振降噪技术
• 1.3 课题研究思路
• 第2章 实验条件及方法
• 2.1 实验设备及条件
• 2.2 横向控制器结构
• 2.2.1 控制器整体结构
• 2.2.2 接触导向轮结构
• 2.2.3 导向轮控制力调节装置
• 2.3 数据采集平台和实验内容
• 2.3.1 信号采集方式
• 2.3.2 锯切实验参数
• 第3章 锯片轴向位移及噪声特性分析
• 3.1 信号处理方法
• 3.1.1 信号采集
• 3.1.2 轴向偏摆信号处理方法
• 3.1.3 轴向振动信号处理方法
• 3.1.4 噪声信号处理方法
• 3.2 锯片动态特性分析
• 3.2.1 锯片有限元模态分析
• 3.2.2 锯片实验模态分析
• 3.3 锯片轴向位移分析
• 3.3.1 锯片轴向偏摆分析
• 3.3.2 锯片轴向振动分析
• 3.4 锯切噪声分析
• 3.5 振动和噪声谱分析
• 3.5.1 振动功率谱分析
• 3.5.2 噪声功率谱分析
• 3.6 工件锯缝对锯片轴向位移和噪声的影响
• 3.6.1 锯缝对锯片轴向偏摆影响
• 3.6.2 锯缝对锯片轴向振动影响
• 3.6.3 锯缝对噪声影响
• 3.7 本章小结
• 第4章 控制器对锯片振动和噪声的影响
• 4.1 控制力对控制效果的影响
• 4.1.1 控制力调节方式
• 4.1.2 控制力对锯片轴向偏摆的影响
• 4.1.3 控制力对锯片轴向振动的影响
• 4.1.4 控制力对锯切噪声的影响
• 4.2 导向轮涂层硬度对控制效果的影响
• 4.2.1 导向轮涂层硬度对锯片轴向偏摆的影响
• 4.2.2 导向轮涂层硬度对锯片振动的影响
• 4.2.3 导向轮涂层硬度对锯切噪声的影响
• 4.3 控制器置于锯片切入端对轴向位移和噪声的影响
• 4.3.1 对轴向偏摆影响
• 4.3.2 对轴向振动影响
• 4.3.3 对锯切噪声影响
• 4.4 控制器置于锯片中间位置对轴向位移和噪声的影响
• 4.4.1 对轴向偏摆影响
• 4.4.2 对轴向振动影响
• 4.4.3 对锯切噪声影响
• 4.4.4 两个控制位置控制效果对比
• 4.5 本章小结
• 第5章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果