【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及热磨机磨片的，更具体的，涉及一种基于摆线的热磨机磨片及其设计方法。
技术介绍
1、纤维板作为三大板种之一，广泛应用在建筑、板式家具及室内装修等行业。而，纤维制备是纤维板生产的重要环节之一，而磨片是纤维制备中的核心执行部件，因为木纤维的分离是通过磨片的研磨作用实现的。因此热磨机磨片的质量直接影响制备纤维的质量、能耗以及磨片本身的寿命。而齿刃结构是磨片中的重要因素，其设计方法非常值得研究。通常，磨片由内圆至外圆依次划分为破碎区、粗磨区、和精磨区，相应地，研磨速率、切削力均随着半径的增加而逐渐变化，其滑切角应有所渐变更为合理。
2、目前，有关热磨机磨片齿刃的专利多为直齿，例如申请号为cn201210437023.x的中国专利技术专利“一种圆环分区大径级热磨机磨片齿形结构的设计方法”和申请号为cn201910891957.2的的中国专利技术专利“一种热磨机磨片齿形结构设计方法”，其滑切角随着转动半径的增大而不变，在研磨时，存在以下问题：
3、1、由磨片内圆至磨片外圆，切削角恒定，木质所受切削力恒定，恒定的切削力与规格逐渐减小的木质所需解离的力不匹配；
4、2、由于实际切削力与所需切削力不匹配，影响纤维分离质量，增加能耗，降低磨片寿命。
技术实现思路
1、本专利技术为提高纤维分离质量、降低能耗、延长刀具寿命，而提供一种基于摆线的热磨机磨片及其设计方法。
2、为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案如下：
3、本专利技术
4、所述热磨机磨片的摆线方程为：
5、
6、其中，ρ表示极径；a为生成摆线的动圆的半径；t为动圆沿x轴正方向所滚动的角度；
7、所述热磨机磨片的齿刃轮廓组成的摆线上的点的横坐标和纵坐标为：
8、x＝a·(t-sint)
9、y＝a·(1-cost)
10、式中，x和y分别为摆线上的点的横坐标和纵坐标，a为生成摆线的动圆的半径，t为动圆沿x轴正方向所滚动的角度；
11、其中，所述动圆的半径范围为342mm到1230mm。
12、进一步，所述动圆沿x轴正方向所滚动的角度t满足t∈(t1，t2)，t1为摆线起始点的滚动角，t2为摆线终止点的滚动角；其中，所述摆线起始点的滚动角t1的范围为57.8°到85.5°。
13、所述基于摆线的热磨机磨片由内圆至外圆逐渐增加的滑切角与逐渐增加的切削速率相匹配，逐渐增加的滑切角与逐渐减小的切削力相匹配；能够提高纤维分离质量、降低能耗、延长刀具寿命。
14、本专利技术还提供一种基于摆线的热磨机磨片的设计方法，所述设计方法包括以下步骤：
15、s1、确定热磨机磨片的内圆半径r1和外圆半径r2；
16、所述内圆半径r1的范围为360-600mm，所述外圆半径r2的表达式为：
17、r2＝c1·r1 (1)
18、其中，c1为常数，c1的范围为1.8-2.5；
19、s2、确定摆线的原点为热磨机磨片的圆心o；
20、s3、定义x轴为过原点的水平轴，其正方向向右；
21、s4、定义生成摆线的动圆为沿着x轴滚动的圆，其半径为a；
22、s5、定义动圆的滚动角为动圆沿x轴正方向所滚动的角度，用t表示；
23、s6、定义摆线上的任意一点p、磨齿起始点p1、磨齿终止点p2、磨齿起始点所在的回转半径ρ1、摆线上的任意一点的滑切角α、摆线上的任意一点的极角θ；
24、所述摆线上的任意一点p为摆线与热磨机磨片半径方向所在的直线的交点；
25、所述磨齿起始点p1为摆线与热磨机磨片内径的交点；
26、所述磨齿终止点p2为摆线与热磨机磨片外径的交点；
27、所述磨齿起始点所在的回转半径ρ1的表达式为：
28、ρ1＝r1 (2)
29、所述摆线上的任意一点的滑切角α为该点处的极轴与该点处的切线之间的夹角，摆线起始点的滑切角用α1表示，摆线终止点的滑切角用α2表示，所述摆线起始点的滑切角α1的范围为9.6°到14.5°；
30、所述摆线上的任意一点的极角θ为该点处的极轴与x轴之间的夹角，摆线起始点的极角用θ1表示，摆线终止点的极角用θ2表示；
31、s7、求得热磨机磨片的摆线方程；
32、所述热磨机磨片的摆线方程为
33、式中，t∈(t1，t2)；
34、其中，ρ表示极径；a为生成摆线的动圆的半径；t为动圆沿x轴正方向所滚动的角度；t1为摆线起始点的滚动角，t2为摆线终止点的滚动角。
35、进一步，步骤s7具体包括：
36、s71、设摆线的参数方程；
37、摆线参数方程为：
38、x＝a·(t-sin t) (3)
39、y＝a·(1-cos t) (4)
40、
41、s72、计算摆线起始点的滚动角t1；
42、分别对式(3)和式(4)用极角t求导导数，得到式(6)和式(7)：
43、
44、
45、求y对x的导数，y对x的导数等于摆线上极角θ所对应的切线斜率，如式(8)：
46、
47、根据式(8)可得，当t∈(0，π)时，k＞0，由式(8)可得：
48、
49、又有：
50、
51、由式(10)得：
52、
53、将式(9)与式(11)联立，得：
54、
55、从式(12)可知本专利技术的滑切角随着滚动角和极角的增加而增加，这与逐渐增加的切削速率相匹配，与逐渐减小的切削力相匹配；
56、根据式(12)及摆线起始点的滑切角α1的范围为9.6°到14.5°，计算得到摆线起始点的滚动角t1的范围为57.8°到85.5°；
57、s73、求得a值；
58、设：
59、a＝c2·r1 (13)
60、联立式(1)、(2)、(5)、(13)，得到：
61、
62、化简得到：
63、
64、根据摆线起始点的滚动角t1的范围为57.8°到85.5°，得到c2min和c2max：
65、c2min＝0.95
66、c2max＝2.05
67、则c2的范围为0.95到2.05，将其带入式(13)得到a值的范围为342-1230mm；
68、得到热磨机磨片的摆线方程为：
69、
70、式中，t∈(t1，t2)；
71、其中，ρ表示极径；a为生成摆线的动圆的半径；t为动圆沿x轴正方向所滚动的角本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于摆线的热磨机磨片，其特征在于：所述热磨机磨片的齿刃轮廓为摆线，
2.根据权利要求1所述的基于摆线的热磨机磨片，其特征在于，所述动圆沿X轴正方向所滚动的角度t满足t∈(t1，t2)，t1为摆线起始点的滚动角，t2为摆线终止点的滚动角；其中，所述摆线起始点的滚动角t1的范围为57.8°到85.5°。
3.一种基于摆线的热磨机磨片的设计方法，其特征在于，所述设计方法包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的基于摆线的热磨机磨片的设计方法，其特征在于，步骤S7具体包括：
5.根据权利要求4所述的基于摆线的热磨机磨片的设计方法，其特征在于，步骤S7还包括：
6.根据权利要求3所述的基于摆线的热磨机磨片的设计方法，其特征在于，所述磨齿起始点P1和所述磨齿终止点P2形成的摆线线段P1P2为热磨机磨片的磨齿轮廓，将摆线线段P1P2圆周阵列，得到完整的热磨机磨片。
【技术特征摘要】
1.一种基于摆线的热磨机磨片，其特征在于：所述热磨机磨片的齿刃轮廓为摆线，
2.根据权利要求1所述的基于摆线的热磨机磨片，其特征在于，所述动圆沿x轴正方向所滚动的角度t满足t∈(t1，t2)，t1为摆线起始点的滚动角，t2为摆线终止点的滚动角；其中，所述摆线起始点的滚动角t1的范围为57.8°到85.5°。
3.一种基于摆线的热磨机磨片的设计方法，其特征在于，所述设计方法包括以下步骤：<...
【专利技术属性】
技术研发人员：牛明，郜云波，朱菊香，植明慧，陈杰，赵东，
申请(专利权)人：无锡学院，
类型：发明
国别省市：
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