高效磨削用热管砂轮基体应力应变分布的有限元分析.pdf

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1、2014年2月第1期金刚石与磨料磨具工程Feb．2Ol4第34卷总第199期Diamond&AbrasivesEngineeringNo．1Vo1．34Serial199高效磨削用热管砂轮基体应力应变分布的有限元分析张玮，傅玉灿，陈佳佳，赫青山，朱延斌(南京航空航天大学机电学院，南京210016)摘要鉴于高效磨削用热管砂轮对其基体强度提出了越来越高的要求，通过ANSYS仿真软件对其进行有限元数值模拟，分别探讨了两种不同基体材料的热管砂轮在空转条件下以及磨削力和离心力共同作用下的应力应变分布，得到了热管砂轮在不同转速下的应力分布图以及径向位移的分布情况，并完成砂

2、轮基体的强度校核。仿真结果为热管砂轮结构的改进提供了有益的参考，对热管砂轮的结构优化具有理论指导意义。关键词热管砂轮；高效磨削；有限元仿真；应力应变分布；强度校核中图分类号TG74；TG580文献标志码A文章编号1006—852X(2O14)01—0043—05DoI：10．13394／i．cnki．igszz．2O14．1．O010FEManalysisonstressandstraindistributionofheatpipegrindingwheelforhighefficiencygrindingZHANGWei，FUYu—can，CHENJia—j

3、ia，HEQing—shan，ZHUYan—bin(CollegeofMechanicalandElectricalEngineering，NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Nanjing210016，China)AbstractWithmoreandmorerequirementsonbodystrengthofheatpipegrindingwheelforhighefficiencygrinding，afiniteelementnumerical(FEM)simulationonheatpipeg

4、rindingwheelbodyisanalyzedbyANSYSsoftware．Thestressandstraindistributionoftwokindsofheatpipegrindingwheels，whicharemadeofdifferentbodymaterials，arediscussed．Aseriesofstressandstraindiagramswithdifferentrotationspeedsaredrawn．Bodystrengthcheckofheatpipegrindingwheelsaredone．Resultsof

5、thesimulationprovideaguideforstructuredesignandoptimizationofheatpipegrindingwhee1．Keywordsheatpipegrindingwheel；highefficiencygrinding；FEMsimulation；stressandstraindistribution；strengthcheck随着航空航天技术的飞速发展，对诸如钛合金、团队进行了深入探索，提出了一项可望突破难加工材高温合金等难加工材料的需求越来越迫切，同时也对料高效磨削弧区换热瓶颈的研究构想——基于热管的该类

6、材料零件的加工质量提出了较高的要求。通常，磨削弧区绿色强化冷却，试图将热管技术运用到磨削对于上述难加工材料的加工要求往往要以高效磨削加加工中，利用热管的高导热性将弧区热量疏导出去，并工作为最终加工作业才能完成。制作出符合当今绿色制造发展趋势的热管砂轮口]。但是在难加工材料的高效磨削加工中容易出现弧然而热管砂轮的结构不同于一般的砂轮，本课题区热量积聚，以至在材料加工表面产生热损伤，针对这组提出在砂轮内部制造径向旋转热管结构的构想，因一问题，南京航空航天大学高效精密加工研究所科研此在砂轮基体内部形成了一个环形封闭腔，外圆面距*基金项目：国家自然科学基金项目(511

7、75254)；江苏省科技支撑计划(BE2011183)；南京航空航天大学研究生创新基地(实验室)开放基金项目(kfij20110227)。44金刚石与磨料磨具工程总第199期空腔的距离仅为1～2mm，同时为了提高热管冷凝端等[7]。在这五类载荷中，第一类即砂轮的离心力载荷的散热效果，在热管砂轮冷凝端的外壁面上分布着若是最重要的，由于砂轮离心力的大小与砂轮转速的平干一定弧度的环形槽，即冷端槽，冷端槽深也仅为1～方成正比，当砂轮转速较大时，离心力对砂轮的作用也2mm。为了增加整体砂轮的结构强度和刚性，在冷端就越大，离心力使得砂轮基体内部产生了巨大的应力，槽薄壁处设

8、计有加强筋结构，但相对于普通实心砂轮引