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随着夹盘圆锯片在生产实践中得到广泛地应用以及原材料成本的提高,锯片本身的厚度和横向振动所带来的锯路损失引起了更多的关注,锯路损失降低了出材率,加大了生产的成本。在锯片结构一定的情况下,如何降低锯切时的横向振动成为研究的热点。为了更好的实现横向振动的控制,就需要深入了解锯片横向振动的机理。这方面的研究屡见不鲜,但研究的内容大多集中在空载、谐波激励和径向、切向力作用下的横向振动特性,对于锯切工作时侧刃横向力作用下的横向振动机理的研究较少。 本文研究的主要目的就是探寻锯切时在侧刃横向力作用下的圆锯片横向振动机理。推导发现,侧刃横向激励作用与振动的位移变量有关,形成横向振动方程中的带周期性参数的位移参数激励项。考虑到实际工作时,会受到外部干扰激励的影响,横向振动的方程中加入了与转频和空气激励有关的外激励项。因此,问题转化为对空载和锯切状态下横向受迫振动方程的分析探讨。 利用状态矢量法对横向振动方程进行变换,基于Matlab对状态方程进行数值计算,分别获得空载和锯切状态下不同情况的横向受迫振动响应的时域和频域图谱,结合图谱中的具体数值和分布特点,归纳总结了相应的变化规律。 最后,对与前面对应的情况进行验证分析,主要包括两部分的内容,一是通过试验模态分析,验证运动方程的可靠性,结果表明,理论计算和试验测试得到的固有模态频率基本一致,说明运动方程是正确合理的;二是利用带有非接触式电涡流位移传感器的测试系统对空载和切削过程中的横向振动响应进行实时的监测,与前面的数值分析结论进行对照,分析表明,实测与理论及数值计算结果基本一致。 研究结论如下: 1.数值计算说明,锯切时夹盘圆锯片的横向振动表现出非线性。 2.实验测试说明,锯切时的非线性较弱,属于弱非线性特征。 3.锯切时的横向振动响应幅值比空载时要小,并随着转速的增加,非线性的倍频响应的倍数逐渐减小。 4.横向振动与切削材料有关,实验中柳桉、中密度纤维板和杨木的幅值逐渐变小,频率分布也基本一致。 5.锯切高度越大,横向振动响应的幅值越小,频率分布基本一致,并且与切入和切出角度没有直接关系,主要取决于工件的厚度。 6.锯切时会提高圆锯片的临界转速,提高锯片的动态稳定性。 基于本文的研究结论,提出以下对横向振动控制的建议: 为避免共振现象的发生,需要对锯片本身的结构进行改善,从而使得在某转速下,锯片较低模态的动态固有频率不与转频(外部激振频率)接近,以防止共振现象的发生。 同时,基于转频(外部激振频率)的影响,可以尽量改善主轴的安装精度,