[发明专利]一种计算多线切割机绕线轮外载荷的方法

权利要求书

1.一种计算多线切割机绕线轮外载荷的方法，其特征在于：其包括以下步骤：

S1、建立多线切割机绕线轮上切割线锯的缠绕长度-缠绕厚度-缠绕层数的数学模型，缠绕长度-缠绕厚度-缠绕层数的数学模型方程如下：

其中，L表示切割线锯的长度，单位为m；n表示缠绕层数；h表示缠绕厚度，单位为mm；m表示缠绕一圈时的线圈数且m＝L₁/t，L₁为绕线轮上的绕线部分长度，单位为mm；t表示切割线锯的排距，单位为mm；D₁表示缠绕层的内径，单位为mm；D₂表示缠绕层的外径，单位为mm；d_s表示切割线锯的直径，单位为mm；

S2、建立不同绕线张力下的多线切割机绕线轮上切割线锯的绕线实验过程，得到不同张力下的缠绕层数和缠绕厚度实验数据；

S3、引入线厚修正系数，根据不同绕线张力下的实验数据，对理论计算所得的不同张力下的缠绕长度-缠绕厚度-缠绕层数模型进行修正，其具体过程如下：

基于步骤S2中所述切割线锯绕线实验中不同张力下的缠绕层数和缠绕厚度实验数据，引入线厚修正系数ψ，并对所述缠绕长度-缠绕厚度-缠绕层数模型中的切割线锯缠绕厚度h进行修正，使理论计算所得的缠绕层数-缠绕厚度曲线与实验记录与测量所得的缠绕层数-缠绕厚度曲线最大程度重合；得到修正后的缠绕厚度h_ψ：

S4、根据步骤S3中不同张力下的线厚修正系数，建立绕线张力-线厚修正系数模型，其具体过程如下：

不同的绕线张力具有相对应的线厚修正系数，对步骤S3得到的绕线张力-线厚修正系数离散点使用Matlab软件进行拟合，拟合后的绕线张力-线厚修正系数之间符合线性关系，即为绕线张力-线厚修正系数模型，其关系如下：

ψ＝kS+b (3)

其中，k为绕线张力-线厚修正系数曲线的斜率，S表示切割线锯的绕线张力，b为绕线张力-线厚修正系数曲线的截距，斜率k与截距b的取值与切割线锯类型有关，已知切割线锯类型，则能够得到在该种切割线锯类型下的任意绕线张力下的线厚修正系数；

S5、结合绕线张力-线厚修正系数模型，建立修正后的缠绕长度-缠绕厚度-缠绕层数的数学模型，其具体过程如下：

根据所述缠绕长度-缠绕厚度-缠绕层数模型和所述绕线张力-线厚修正系数模型，得到修正后的缠绕长度-缠绕厚度-缠绕层数模型如下：

其中，S表示切割线锯的绕线张力，单位为N；h_ψ为任意绕线张力下修正后的缠绕厚度，单位为mm；

S6、根据步骤S5所建立的修正后的缠绕长度-缠绕厚度-缠绕层数的数学模型，建立切割线锯缠绕层数-等效压强的数学模型，其模型方程如下：

其中，P表示绕线轮所受的等效压强，单位为MPa；R表示绕线轮的外半径，单位为mm；λ为一系数且λ的计算公式为：

其中，E表示绕线轮的弹性模量，单位为GPa；δ表示绕线轮壁厚，单位为mm；E₁表示切割线锯的弹性模量，单位为GPa；a表示切割线锯的横截面积，单位为mm²；

S7、根据步骤S5建立的修正后的缠绕长度-缠绕厚度-缠绕层数的数学模型和步骤S6建立的缠绕层数-等效压强数学模型，建立切割线锯缠绕长度-等效压强的数学模型，其模型方程如下：

S8、由步骤S7得到的切割线锯缠绕长度-等效压强的数学模型计算得到绕线轮上受到的切割线锯的等效压强。

2.根据权利要求1所述的计算多线切割机绕线轮外载荷的方法，其特征在于：在所述步骤S2中，建立不同绕线张力下的多线切割机绕线轮上切割线锯的绕线实验过程，分别以多线切割机工作时切割线锯所规定的几种张力进行绕线实验，实验完成后测量得到其在不同绕线张力下的缠绕层数和缠绕厚度。

3.根据权利要求1所述的计算多线切割机绕线轮外载荷的方法，其特征在于：在所述步骤S8中，由步骤S7所得的切割线锯缠绕长度-等效压强数学模型，带入绕线轮以及切割线锯的各参数进行计算能够得到绕线轮上所受的等效压强。