冷锯机锯片有限元模态分析.pdf

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1、cAD／cAE／cAPP／cAM现代制造工程(ModemM蛐ufactIlringEngine甜llg)2014年第2期冷锯机锯片有限元模态分析‘谭心1’2，张庆斌2，陈琳3，黄虎2(1东北大学机械工程与自动化学院，沈阳110004；2内蒙古科技大学机械工程学院，包头014010；3包钢钢联股份有限公司，包头014010)摘要：针对锯片直径为咖1800mm的冷锯机在锯切过程中锯切功率过大，导致电流过大，出现闷锯现象的问题，利用AN-SYS有限元分析软件，计算分析了锯片参数及片体结构对夹锯功率的影响。结果表明，增大夹紧比、减小锯片厚度，以及采用侧隙型锯片

2、的方式能够减小锯槽宽度及轧件与锯片的有效接触面积，从而降低锯切功率，解决电流过载问题。关键词：锯片；锯切功率法；有限元法；模态分析中图分类号：THll3文献标志码：A文章编号：1671—3133(2014)02—0060—04ThemodIal锄砒vsisofcold鼢wMade耐thFEMTaIlxinl’2，ZhangQingbin2，Chen“n3，Hu肌gHu2(1Sch001ofMechaJlicalEngine丽ngandAutomation，Nortlle鹬temUnive璐畸，shenyaIlg110()04，China；2Sch00l

3、ofMech蛐icalEn百neering，InnerMongoliaUniversityofScience&7】、echnology，Baotou014010，InnerMongolia，China；3BaogangIronandSteelCompany，。Baotou014010，InnerMon90lia，China)Ab出毽ct：AecordingtotllepI．oblem0fthe币1800coldsawthatinsawingprocesscutstoomuchpower，resultsinexcessiVecu卜rent，tllenap

4、pear龇stu母s删p}lenomnon．usingdle删dysissoftw玳ofANsYSfiIliteele眦nttocalculatetlleiIinuenceofpowerbysawbladepa瑚1eter蚰dthestrtlcture．neresultsshowtIlatincre酗ingcl锄ping枷o，reducingsawbladethickness，a-doptingbacU鹊hbladewayc蛐e饪＆tivelyreducethefixtIlrepower，∞lvetlleproblemofcurrentoVed彻d．K

5、eywor凼：sawblad。；clampingpower；FEM；modal蚰alysis1锯机跳电原因分析锯机是轧钢车间使用最多的锯切机械，冷锯机在型钢锯切过程中得到了广泛的使用。当锯机锯切大规格型钢时，常常出现电动机频繁过载跳电，甚至引起电动机烧毁，锯片振动等问题，严重影响锯切质量及锯切效率。型钢断面为异形断面，锯切过程中功率随着锯切断面对锯片的夹持力的变化波动很大，即参与锯切的齿数增加、锯切的厚度增大时，锯切功率升高，锯切电流超过过载保护电流，电动机自动跳电⋯。锯切过程中夹锯功率约占锯切功率的30％一50％嵋1，所以降低夹锯功率，可使锯切功率降

6、低。由于锯片厚度与锯片的横向振幅决定锯槽宽度，即锯片厚度越小，锯槽宽度越小，锯槽宽度影响夹锯功率，因此，必+包头重大科技发展项目(201221006-2)60须从锯片的设计和加工方面综合考虑，设计出合理的锯片厚度并解决锯片振动问题，最终降低锯切功率，防止电流过载。2锯片有限元分析模态分析实际上是一种理论建模过程，主要是运用有限元法对振动结构进行离散化，建立系统特征值问题的数学模型，用各种近似方法求解系统特征值和特征向量。由于阻尼难以被准确处理，因此通常不考虑小阻尼系统的阻尼因素，解得的特征值和特征向量即为系统的固有频率和固有振型矢量一J。模态分析的首要

7、任务是求出系统的各阶模态参数，例如系统的固有频率和振型、模态质量或模态刚度等。一个具有Ⅳ个自由度的线性振动系统，其运动谭心，等：冷锯机锯片有限元模态分析2014年第2期方程可写为：[M]{戈}+[c]{戈}+[K]{髫}={F}(1)式中：[M]、[C]、[K]分别为结构的质量矩阵、阻尼矩阵和刚度矩阵；{z}、{戈}、{z}和{F}分别为系统各点的加速度响应向量、速度响应向量、位移响应向量和激励力向量。模态分析求解的是固有频率和振型，与外载荷无关，即{F}_{0}，同时忽略结构阻尼的影响，系统无阻尼自由振动的运动方程为：[M]{石}“K]{戈}_{0}

8、(2)其对应的特征方程为：([K]一∞2[M]){戈}_{0}(3)式中：∞为自由振动的固有频