【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及纖維板制造領域，具體涉及一種恒定滑切角的熱磨機磨片及其設計方法。
技術介紹
1、熱磨機磨片是直接分離纖維的部件，其性能和潛力發揮的關鍵在于熱磨機磨片的設計和制造質量。熱磨機磨片的滑切角是其重要的幾何參數之一，直接影響著纖維分離的效果和熱磨機磨片的磨損情況。
2、目前公開的涉及滑切角相關文件有專利申請號為cn202410120981.7、cn202410053749.6、cn202311750390.x、cn202410326683.3、cn202410204016.8的專利文件，分別應用了笛卡爾葉形線曲線、阿基米德螺旋線、擺線、自定義齒刃曲線、心臟線齒刃曲線等函數的方法設計出的齒刃輪廓，這些文件的創新之處在其滑切角隨著熱磨半徑增加而增加，滑切角隨著解離速度增加而增加，實現了逐漸增加的滑切角與逐漸增加的切削速率相匹配、逐漸增加的滑切角與逐漸減小的切削力相匹配的目的。這些文件無疑能提高纖維分離質量，能降低能耗，但就纖維分離一致性來說，并未涉及。
3、然而，在中密度纖維板制造中，要保證中密度纖維板的均勻性和質量，這就需要確保纖維分離的一致性。這種一致性是以恒定滑切角來保證的。此外，恒定滑切角還提高機械結構的穩定性，可還有助于減少磨片的磨損，延長其使用壽命。此外，上述文件因滑切角變化，在設計時，要分別計算初始化切角與最終滑切角，在一定程度上增加了設計難度。基于上述背景的討論，有必要設計一種恒定滑切角的熱磨機磨片。
技術實現思路
1、鑒于以上所述現有技術
2、為實現上述效果，本專利技術的技術方案如下：
3、本專利技術提供一種恒定滑切角的熱磨機磨片，所述熱磨機磨片的齒刃輪廓為齒刃曲線，定義齒刃曲線任意一點處極軸與x軸的夾角為極角θ，所述熱磨機磨片的齒刃曲線方程為：
4、ρ＝a·eb·θ，θ∈[θ1，θ2]
5、式中，a，b均為常數，用于控制齒刃曲線的形狀；θ1為齒刃曲線起始點的極角，θ2為齒刃曲線終止點的極角，a∈[380,580]，b∈[1.732,5.76]。
6、進一步地，所述滑切角α∈[10°，30°]。
7、一種基于恒定滑切角的熱磨機磨片設計方法，所述設計方法包括以下步驟：
8、步驟1：定義熱磨機磨片的內圓半徑為r1，外圓半徑為r2；
9、所述外圓半徑為：
10、r2＝c1·r1??(1)
11、所述c1的范圍為1.8～2.6，所述r1的范圍為380～580mm；
12、步驟2：定義齒刃曲線參數(參照附圖1和附圖2)：
13、1)定義齒刃曲線的原點為熱磨機磨片圓心o；
14、2)定義齒刃曲線與熱磨機磨片半徑所在的直線的交點為p；
15、3)定義齒刃曲線任意一點處極軸與x軸的夾角為θ，齒刃曲線起始點的極角用θ1表示，齒刃曲線終止點的極角用θ2表示；
16、4)定義齒刃曲線任意一點處切削速度與切削力的夾角為滑切角α，在齒刃曲線任意處，其滑切角相等，定義滑切角α范圍為10°～30°；
17、5)定義滑切角的補角為β；
18、6)定義齒刃曲線在任意一點處的切線與x軸的反向夾角為
19、7)定義齒刃曲線與熱磨機磨片內徑的交點為起始點，用戶1表示；
20、8)定義起始點p1所在的回轉半徑定義為ρ1，有
21、ρ1＝r1(2)；
22、步驟3：恒定滑切角的齒刃曲線初步表達推導：
23、令滑切角α＝c1，c1為常數；
24、則β＝c2，c2為常數；
25、則則
26、
27、設齒刃曲線的參數方程為：
28、ρ＝ρ(θ)，(θ>0)
29、則x＝ρ(θ)·cosθ
30、y＝ρ(θ)·sinθ
31、則另有
32、
33、將(4)、(5)式帶入(3)式，得化簡得
34、即c3為常數，b為常數；
35、則(lnρ)′＝b
36、則lnρ＝b·θ+c4，c4為常數；
37、則
38、式中，c4為常數，故為常數；
39、令
40、則ρ＝a·eb·θ??(7)
41、步驟4：定義式(7)中的a值及起始極角θ1：
42、對式(7)，令θ＝0，則
43、得ρ＝a
44、可令a＝ρ1＝r1(8)
45、即齒刃曲線的起始點為實際齒刃的起始點，即
46、θ1＝0(9)
47、步驟5：求滑切角α與齒刃曲線表達式(7)的常數b之間的關系：：
48、由式(7)得x＝a·eb·θ·cosθ??(10)
49、y＝a.eb·θ.sinθ??(11)
50、則
51、
52、則
53、設定
54、聯立式(14)與(15)，
55、得到得得
56、化簡得1-b(tanθ)2tanα＝b?tanα-(tanθ)2
57、化簡得1+(tanθ)2＝btanα(1+(tanθ)2)
58、化簡得b?tanα＝i??(17)
59、由式(17)得到滑切角α的表達式：
60、
61、式(18)中，b為常數，故由式(18)驗證了齒刃曲線的滑切角為恒定值，不因極角θ的變化而變化；
62、或由式(17)亦得到
63、進一步地，步驟5中式(19)通過規定的滑切角α求得齒刃曲線方程的參數b，根據步驟2中所定義的滑切角α∈[10°，30°]，得到參數b∈[1.732,5.76]。
64、進一步地，步驟6：所述齒刃曲線終止點的極角θ2的確定：
65、由式
66、
67、得θ2＝tanα·ln?c1??(21)轉換為角度制得
68、
69、至此，熱磨機齒刃曲線(包括齒刃曲線表達式、表達式參數的定義域、表達式中的常數值)設計完畢，齒刃曲線段p1p2即為熱磨機磨片的磨齒輪廓。將其圓周陣列，得到完整的熱磨機磨片(見附圖3和4)。
70、與現有技術相比，本專利技術技術方案的有益效果是：
71、本專利技術將所述熱磨機磨片的齒刃輪廓設計為恒定滑切角的曲線，所設計熱磨機磨片的滑切角不隨半徑變化而變化，簡化設計，可確保纖維分離的一致性。可提高機械結構的穩定性，還有助于減少熱磨機磨片的磨損，延長熱磨機磨片的使用壽命。
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1.一種恒定滑切角的熱磨機磨片，其特征在于，所述熱磨機磨片的齒刃輪廓為齒刃曲線，定義齒刃曲線任意一點處極軸與x軸的夾角為極角θ，所述熱磨機磨片的齒刃曲線方程為：
2.根據權利要求1所述的一種恒定滑切角的熱磨機磨片，其特征在于，所述滑切角α∈[10°,30°]。
3.一種基于恒定滑切角的熱磨機磨片設計方法，其特征在于，所述設計方法包括以下步驟：
4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法還包括：
5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，步驟5中式(19)通過規定的滑切角α求得齒刃曲線方程的參數b，根據步驟2中所定義的滑切角α∈[10°,30°]，得到參數b∈[1.732,5.76]。
6.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法還包括：
【技術特征摘要】
1.一種恒定滑切角的熱磨機磨片，其特征在于，所述熱磨機磨片的齒刃輪廓為齒刃曲線，定義齒刃曲線任意一點處極軸與x軸的夾角為極角θ，所述熱磨機磨片的齒刃曲線方程為：
2.根據權利要求1所述的一種恒定滑切角的熱磨機磨片，其特征在于，所述滑切角α∈[10°,30°]。
3.一種基于恒定滑切角的熱磨機磨片設計方法，其特征在于，所述設計方法包括以...
【專利技術屬性】
技術研發人員：牛明，郜云波，盧偉，張見，于慶南，汪磊，吳家溢，呂蕙廷，張寧楠，
申請(專利權)人：無錫學院，
類型：發明
國別省市：
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