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环形热管砂轮设计及其传热性能分析

钱坤  
【摘要】: 磨削加工中所做的功几乎全部转化为热能,且大部分热量积聚在磨削弧区,导致弧区温度的急剧升高。若不能把积聚在磨削弧区的热及时地疏导出去,将影响工件加工表面质量,同时还会影响砂轮的使用寿命。热管依靠工质的相变实现传热,可将大量热量通过很小的截面积远距离的传输而无需外加动力,被称为热的“超导体”,已广泛应用于能源、电子、航空、医学等领域。 本文利用旋转热管的工作原理,设计了环形热管砂轮并进行了传热性能分析,期望利用热管优异的换热能力将磨削区热量及时地导出,有效控制弧区温度。完成的主要研究工作如下: (1)在深入分析旋转热管的工作原理及特点的基础上,设计了环形热管砂轮,包括工质的选择、管壁材料的选择、充液量的估算、热阻的分析及冷端的设计等。 (2)提出热管砂轮基体的设计要求,建立热管砂轮结构分析有限元模型,通过应力分析对其结构进行了强度校核。 (3)进行了环形热管砂轮平面磨削温度场计算,分析了热管砂轮壁厚、砂轮转速和热流密度对其温度场的影响,为热管砂轮的最终设计与制作提供了依据。


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