环形热管砂轮强化磨削弧区换热研究

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1、第44卷第2期2012年4月南京航空航天大学学报JournalofNanjingUniversityofAeronautics&AstronauticsV01．44No．2Apr．2012环形热管砂轮强化磨削弧区换热研究苏宏华马可傅玉灿徐鸿钧赫青山(南京航空航天大学机电学院，南京，210016)摘要：磨削过程中，在超过临界值的高磨削热流密度下，即使有再多的磨削液进入弧区也无济于事，因为磨削液既已处于成膜沸腾状态，由于工件表面所覆盖的汽膜层的阻挡，磨削液很难真正起到换热作用，如不及时采取相应的措施，工件必定很快发生烧伤。本文结合热工领域的换热技术，提出一种基于热管技术强化磨削孤区换

2、熟的全新构想，并在此基础上研制了新型的环型热管砂轮，以大幅提高弧区临界热流密度。最后，分别使用环形热管砂轮和普通砂轮进行磨削测温试验，验证了环形热管砂轮高速疏导磨削热，降低磨削温度，从而提高材料去除率的巨大潜力。关键词：热管；磨削孤区；磨削温度；强化挟热中图分类号：TG580文献标识码：A文章编号：1005—2615(2012)02—0233—07InvestigationofEnhancingHeatTransferinGrindingZonewithLoopHeatPipeWheelSuHonghua，MaKe，FuYucan，XuHongjUn，HeQingshan(Col

3、legeofMechanicalandElectricalEngineering，NanjingUniversityofAeronautics＆Astronautics，Nanjing，210016，China)Abstract：Duringthegrindingprocess，oncethecoolantcomesintofilmboilingstate，thevaporfilmontheworkpiecesurfacewillimpedethecoolanttoexchangeheat．Consequently，morecoolantwillnothelpfulwhenhig

4、hheatfluxexceedscriticalvalue．Theworkpieeesurfacewillalsoburnimmediatelyifthereisnomeasureforthis．Anewconceptionofusingheatpipetoenhanceheattransferinthegrindingzoneisputforwardcombiningwiththeheattransfertechnologyofthermalengineering．Anewtypegrindingwheelnamedtheloopheatpipewheelisdeveloped

5、forgreatlyincreasingthecriticalheatflux．Finally，themeasuringexperimentsofgrindingtemperaturearecarriedoutwithloopheatpipewheelandnormalgrindingwheelrespectivelytoverifythegreatpotentialoftheheatpipeforremovinggrind—ingheatanddecreasinggrindingtemperature，thusincreasingthematerialremovalrate．K

6、eywords：heatpipe；grindingzone；grindingtemperature；enhancingheattransfer磨削烧伤是限制高效磨削技术发展的关键，因此，高效磨削时的弧区换热始终是磨削研究领域的热点问题阻¨。在缓进给深切磨削时，弧区热流密度超过磨削液临界热流密度而导致的成膜沸腾使弧区换热效率急剧下降是工件表面突发烧伤的主要原因‘“]。一直以来，磨削界都是将临界热流密度作为磨削液的一种固有不变的物性参数用以界定缓进给磨削的极限材料去除率，而对于临界热流密度是否可以提高以及如何提高这一磨削弧区换热机理中的关键问题的研究多年来却无人问津。基金资助：国家重

7、点基础研究发展计划(。九七三”计划)(2009CB724403)资助项目；国家自然科学基金(51175254)资助项目。收稿日期：2011—07—25；修订日期：2012—10—17通讯作者：苏宏华，男。副教授，1969年生，E-mail：shh@nuaa．edu．cn．234南京航空航天大学学报第44卷20世纪80年代末以来，为了挖掘缓磨工艺的内在潜力，南京航空航天大学高效精密加工研究团队经过深入的理论和试验研究证明[6曲]，缓磨时磨削弧区成膜沸腾的临界热流密度并非是不可改变的