开圆形降噪孔金刚石圆锯片振动噪声研究

【摘要】：金刚石圆锯片在花岗石、大理石、水晶、玻璃、混凝土等材料的锯切中有着广泛的应用,但金刚石圆锯片在锯切过程中会产生极大的噪声,声功率级可达110dB以上。在金刚石圆锯片上开降噪孔可以有效的降低其辐射噪声,并且已得到广泛应用,但目前的研究现状却远滞后于生产需求,故对其研究有重要的理论和现实意义。采用有限元和间接边界元法联合仿真的方法计算金刚石圆锯片的辐射声场,通过设计正交仿真研究开降噪孔对金刚石圆锯声辐射特性的影响。基于Lanczos理论求解金刚石圆锯片的固有模态,并构建模态空间,再通过模态叠加法计算金刚石圆锯片在附加轴向力激励下的振动响应。将金刚石圆锯片的表面速度作为声学边界元模型的边界条件,采用间接边界元法(IBEM),计算金刚石圆锯片的辐射声场。结果表明：(1)金刚石圆锯片轴向模态较容易激发,具有较强的声辐射能力；且纯节圆模态和多节圆少节径模态在声辐射中占主导位置；(2)金刚石圆锯片的辐射声场具有对称性,纯节圆模态辐射声场呈均匀的半圆形分布；(3)开降噪孔可以实现宽频带内降噪,然而不恰当的开降噪孔方式还会导致金刚石圆锯片的声辐射功率升高；开降噪孔的三个因素对金刚石圆锯片声辐射功率影响的顺序为：孔距中心的距离孔的大小孔的个数；(4)对于不同的振型,对应的开降噪孔的方式不同,纯节圆模态在变形区开孔,具有良好的抑制效果,而多节圆少节径模态则在外侧开小直径孔具有良好的效果。数值仿真结果为金刚石圆锯片开孔降噪方案的设计提供了参考,为组合锯及三明治锯片噪声研究奠定了基础。