扭振信号拓扑网络的轧机动态扭矩测量

为解决实际测试中轧机传动系统关键点处动态扭矩不易同时测量的难题，提出一种扭振信号拓扑网络的轧机动态扭矩测量方法。通过把扭振计算的力矩和转角位移看作系统的输入输出信号，依据拓扑思想，建立信号之间的扭振信号拓扑网络模型。把有限实测点的测试数据代入扭振信号拓扑网络模型，可获得传动系统中其它关键点处的扭振参数值。轧机实际现场扭矩测试和数据分析处理结果验证了理论推导的正确性。这为轧机现场监测中不易同时布置传感器且非同轴的关键测点的振动参量获取提供了有效方法。通过编制程序可以实现轧机扭振在线监测和故障分析，从而保证轧机正常平稳运行。     

轧机转速波动测量的扭振监测实验研究

通过弹性转轴和电机轴的转速波动研究轧机扭振的动特性。用动力学理论推导，得到转轴瞬时转速波动的非平稳描述。通过合理抽象轧机主传动系统为二质量自由度转动惯量系统，得到弹性接轴模型的转轴瞬时转速的辨识方法。在扭振实验平台模拟轧制过程的实验验证了瞬时转速波动的表达式；扭振抑制实验表明了转速波动监测扭振的意义及其应用可行性。这项研究也为重型复杂机械传动系统实时在线扭振监测提供了一种实用的实现途径。     

负载谐波诱发轧机主传动机电耦合扭振仿真研究

现场测试发现:轧机在轧制过程中由于负载谐波频率与轧机机械传动系统固有频率接近时使得主传动系统发生强烈扭振。该文结合现场参数,通过计算机仿真,得出负载谐波力矩会引发电机转速振荡,而在机电耦合作用下电机转速振荡会激发电机输出相同频率的电磁力矩,当含有与机械系统固有频率相接近频率的谐波力矩和电磁力矩作用在轧机主传动系统两端时,主传动系统将会出现强烈的扭振。仿真结果验证了存在这种振动,为抑振措施提供理论基础。     

多自由度轧机传动系统非线性非主共振扭振特性

建立含参激多自由度轧机传动系统非线性扭振动力学模型,通过坐标变换将非线性方程组解耦成独立方程,采用多尺度法得到电机扰动力矩和轧制负载力矩共同作用下非线性系统的幅频响应方程。以某厂1780轧机传动系统为实际算例,将其简化成4自由度非线性扭振模型,通过实际参数分析了非线性刚度、非线性阻尼、接轴倾角、电机扰动力矩以及轧制张力波动对传动系统超谐波共振、亚谐波共振及组合共振幅频特性的影响。用数值仿真与解析结果相比较,验证解析方法的有效性。研究结果为外扰影响下的轧机传动系统扭振特性提供一定的理论指导和参考。     

基于神经网络-模糊PID的轧机非线性扭振智能控制

针对轧机传动系统扭振控制问题,建立含间隙非线性的轧机系统动力学模型。考虑到轧机扭振模型的非线性和参数不易测量的特点,提出神经网络和模糊PID相结合的控制器设计方法,以模糊PID为主体,通过引入神经网络改变模糊隶属度函数的中心值和宽度,最终得到最佳PID参数。设计神经网络-模糊PID智能控制器,并利用实际轧机参数与经典双闭环控制系统进行对比仿真。仿真结果表明所设计的智能控制系统对轧机传动系统扭振的抑制作用明显优于经典双闭环控制系统。     

两自由度轧机非线性扭振系统的振动特性及失稳研究

建立了含有非线性刚度和非线性摩擦阻尼的两自由度轧机非线性扭振动力学方程,研究了该非线性方程在电机加载力矩作用下的振动特性。首先通过坐标变换消除恒定加载力矩影响,得到轧机在稳态点附近的等效非线性扭振方程。其次采用平均法得到轧机受外部周期激励时的主共振幅频方程,并应用奇异性理论得到系统的转迁集以及系统出现各种分岔行为的条件。最后以某轧机实际参数为例,研究了不同非线性因素对轧机传动系统的幅频特性影响以及轧机出现失稳振动的条件,这为研究和抑制轧机传动系统的扭振提供了理论基础     

三线摆方程简化及其共振问题研究

对于广泛用于测定不规则刚体转动惯量的三线摆方法,讨论了其方程的适用性和避免共振的条件。通过对扭振方程的推导与分析,得出了扭振方程线性化的条件;揭示了三线摆结构参数、被测刚体惯性与几何参数与对方程线性化的影响。通过比较扭振频率与摆振频率,得出了二者耦合的条件。这种耦合将导致惯性参数测试试验失败。结合一个测试实例,具体分析了发生振动耦合时被测刚体惯性参数与系统设计参数之间的关系,由此进一步阐述了三线摆设计与应用中的注意事项。     

轧机主传动系统扭振减振器参数设计及特性分析

针对咬钢时突加负载时轧机主传动系统轴系的扭振现象,引入扭振减振器控制装置,建立电动机与扭振减振器的扭振抑制模型;通过对扭振减振器特性参数的设计,得出扭振减振器的惯量比、定调比、阻尼比;同时运用定点理论,得到最佳定调比和阻尼比;通过对比加入扭振减振器前后的时域特性曲线,得出扭振减振器能降低振动幅值;通过调节惯量比、扭转刚度、阻尼系数的大小,得出不同参数变化对轧机主传动系统幅频特性曲线的影响规律,适当的增大惯量比μ可以减小振动幅值,增大扭转刚度K_d可以缩小系统的不稳定区域,增大阻尼系数C_d可以有效降低系统扭转振动幅值,因此选取恰当的参数数值能有效提高轧机系统的稳定性。     

六辊轧机扭振动态建模及与板带钢质量关系研究

考虑轧机扭振与辊系沿轴向动态特性和板带材质量的关系,基于连续体动力学建立了六辊轧机扭振动力学模型,包括轧机辊系等效模型和辊身与辊径过渡部分等效模型。根据轧制速度与轧辊角速度的关系,建立了板带钢前后张力、轧制力等参数与辊系扭振的关系模型。基于所建模型对某六辊轧机施加位移激励模拟扭振情况,仿真分析了轧机辊系和板带钢在扭振激励下的三维动态响应。仿真结果表明,轧辊角位移和角速度沿辊身长度方向波动较小;轧辊扭振使轧制压力、前张应力和后张应力横向分布发生不同程度的波动,扭振对前张应力分布影响较大,即对板带钢板形产生影响,且传动侧的波动幅值大于操作侧。     

基于改进BP神经网络的轧机扭振智能控制

针对轧机传动系统扭振控制问题,建立考虑负载转矩的轧机传动系统动力学模型。考虑到扭振模型比较复杂和参数不易测量的特点,提出基于神经网络的状态观测器,并对标准BP网络进行优化处理。设计基于改进BP神经网络状态观测器的智能控制系统,并利用SIMULINK对轧机实例进行仿真。结果表明设计的智能控制系统对轧机传动系统的扭振有良好的控制效果。     

热连轧FTSR 轧机振动研究

该文针对某FTSR 热连轧机的异常振动问题,利用现代遥测系统和ANASYS 中谐响应分析模块对轧机的振动特征进行了测试和研究,得出FTSR 轧机异常振动是由主传动控制系统振荡与轧机辊系水平振动固有频率接近引发的。当扭振的频率与辊系的水平固有频率相等时,轧机产生的水平振动最为强烈。研究结果为抑制轧机振动提供了实验数据和理论依据。     

Study on Forced Torsional Vibration of CFRP Drive-Line System with Internal Damping

The use of CFRP transmission shaft has positive effect on the weight and flexural vibration reduction of drive-line system. However, the application of CFRP transmission shaft will greatly reduce the torsional stiffness of the drive-line, and may cause strong transient torsional vibration. Which will seriously affect the performance of CFRP drive-line. In this study, the forced torsional vibration of the CFRP drive-line system is carried out using the lumped parameter model. In addition, the effect of rotary inertia, internal damping, coupling due to the composite laminate, and excitation torque are incorporated in the modified transfer matrix model (TMM). Then, the modified TMM is used to predict the torsional frequency and forced torsional vibration of a CFRP drive-line with three-segment drive shafts. The results of modified TMM shown that the rotational speed difference of the CFRP transmission shaft segment is much larger than metal transmission shaft segment under excitation torque. And compared the results from finite element simulation, modified TMM and torsional vibration experiment respectively, and it has shown that the modified TMM can accurately predict forced torsional vibration behaviors of the CFRP drive-line system.     

Parametric study to identify the cause of high torsional vibration of the propulsion shaft in the ship

Since torsional vibration can lead to fatigue failure of the propulsion shaft in a ship, it should be restricted from the first step of the design through calculation and verified at the sea trial test step through measurement. Considering that the torsional vibration of the shaft is a system characteristic, it is strongly related to the vibration modes at the natural frequencies of the shaft. Therefore, the actual torsional vibration problem can occur due to the variation of parameters such as those of the vibration system, including mass of inertia, damping, and stiffness, which differ from the design.In this research, the root cause analysis of the high torsional vibration which occurred in the actual ship is described through a parametric study performed using numerical analysis. Parameters that can increase the torsional vibration of the propulsion shaft are selected, including coupling stiffness, shaft stiffness, coupling damping, and shaft damping. Through the torsional vibration calculations with variations of these parameters, the extent of the effect of these parameters on the torsional vibration of the propulsion shaft is investigated and the cause of the increased torsional vibration is identified.