基于实验模态和有限元分析的轧机故障诊断

针对某钢厂热连轧机在轧制过程中出现的异常振动现象，分别对轧机机架和传感器壳进行了实验模态分析，得出轧机异常振动是由于机架和传感器壳的自激振动，引起传感器连接杆和传感器壳的不合理相对运动耦合的结论；然后采用实验模态分析和有限元建模相结合的建模方法，获得了足够精度的传感器壳修正模型。最后对传感器壳修正模型进行结构动力学修改，修改后，消除了异常振动，解决了该热连轧机的自激振动。     

热连轧机位移传感器结构的试验模态分析

辊缝位移传感器是轧机压下控制系统(Automatic gauge control,AGC)的关键元件,也是轧机AGC控制系统的反馈环节之一。辊缝位移反馈信号受传感器结构动态特性的强烈影响,传感器结构设计不合理甚至危及轧制过程的稳定性。模态参数可以完整地描述结构的动态特性,在结构动态设计和结构动力学修改阶段,必须进行有效的动态特性分析。采用单点激励、多点加速度响应拾振,对热连轧机辊缝位移传感器的外壳和位移传递杆结构进行了振动测试。以试验模态分析理论为基础,使用最小二乘复指数法(Least square complex exponent, LSCE),提取传感器结构的模态参数。分析结果表明,传感器外壳的垂直振动模态频率与热连轧机架的垂直振动模态频率接近,会对轧机工作机座的振动形成耦合,其动态特性对轧制过程的稳定性有严重危害。这些分析结果对建立轧机压下控制系统仿真模型以及进行结构动力学修改都具有重要意义。     

热连轧机自激振动诊断与振动机理分析

描述了热连轧机的现场多点振动测试方法，利用振动信号的功率谱分析和小波包分析等现代信号分析技术，深入研究了轧机自激振动机理并诊断了振源位置。分析结果表明，研究对象的轧机压下系统位移传感器定尺支座结构是引起系统不稳定的敏感部位。该结构参数不合理，是导致压下系统反馈信号严重失真,诱发轧机工作机座自激振动的根源。分析结果和诊断结论对于制定合理的结构动力学修改策略，消除轧机自激振动具有重要的意义。     

加速度传感器壳体结构的动力学特性分析

针对壳体结构的动力学特性限制加速度传感器动态工作性能的问题,对一种大gn值、高频响加速度传感器的壳体结构进行了动力学特性分析。在振动理论基础上,应用有限元分析软件ANSYS对壳体进行了动力学仿真分析,并利用振动台试验装置进行验证,结果表明壳体的固有频率低于传感器的上限工作频率。据此对壳体结构进行改进,使其动力学特性得到明显改善,提高了加速度传感器的动态特性。     

热连轧机磁栅尺结构的模型参数辨识

应用系统辨识技术,采用受控自回归(auto egressive exogeneous,简称ARX)模型结构和Matlab系统辨识工具箱,辨识了热连轧机辊缝位移传感器的动力学模型参数,建立了该传感器结构的动态数学模型。系统的输入和输出数据分别为同步记录的轧机相应位置的振动加速度信号,ARX模型的参数估计采用最小二乘估计法(LSCE),辨识模型的拟合度达到79.48%。辨识结果表明,传感器外壳圆盘结构的刚度和阻尼太小,对轧机垂直振动系统的影响严重,说明其结构设计不合理,需要进行结构动力学修改。     

大型轧机动力学行为分析与控制

某热连轧厂F5精轧机在轧制平板时，其控制系统增益增大时出现了异常振动，通过对其测试与分析，并进行计算机仿真后，确定故障为压下系统自激振动；在分析压下系统涉及的各环节后，确定了最简单可靠的改造方案，成功排除了系统故障。     

热连轧机磁栅尺结构的模型参数辩识

应用系统辨识技术,采用受控自回归(auto egressive exogeneous,简称ARX)模型结构和Matl ab系统 辨识工具箱,辨识了热连轧机辊缝位移传感器的动力学模型参数,建立了该传感器结构的动态 数学模型。系统的输入和输出数据分别为同步记录的轧机相应位置的振动加速度信号,ARX 模型的参数估计采用最小二乘估计法(LSCE),辨识模型的拟合度达到7948％。 辨识结果表明,传感器外壳圆盘结构的刚度和阻尼太小,对轧机垂直振动系统的 影响严重,说明其结构设计不合理,需要进行结构动力学修改。     

双动力源驱动下的热连轧机振动特征

对现场监测信号进行分析,发现热连轧机存在扭振和垂振的耦合振动现象,其振动特征受双动力源作用的影响。建立热连轧机上工作辊分段非线性动力学模型,用Matlab编程进行仿真研究得知：主传动系统扭振和液压压下系统垂振能同时传递给工作辊而影响其振动特征;改变轧制力波动量和扭矩波动量之间的相位角,水平振动和垂直振动也随之发生较大变化;进一步改变轧制力、电机扭矩波动幅值大小时,辊系振动出现分岔和混沌等特性,随着外激励幅值的变化,辊系将表现出周期、倍周期和混沌等不同振动状态。仿真和实测结果相吻合,证明热连轧机上工作辊分段非线性动力学模型的正确性。     

基于S变换的热连轧机耦合振动特征提取

提出一种基于短时傅里叶变换的自适应频域滤波方法,将噪声信号与振动特征成功地分离。根据短时傅里叶变换和功率法设定的阀值,自动捕捉了振动信号在不同时间段的优势频率。对振动信号、压下液压缸压力信号和伺服阀给定信号做短时傅里叶变换后,热连轧机振动被诊断为液机耦合振动。利用离散小波变换和S变换相结合的方法对轧机振动信号进行分析,确定轧机起振的时间为液压压下系统的投入时间,证明了热连轧机存在液机耦合振动现象。     

生产检测线振动传感器自动化弹压控制方法研究

如何准确测量生产检测线产品的振动信号是在线智能检测与故障诊断的难点问题。提出了一种振动加速度传感器自动化弹压机构设计和控制方法。该机构由双速气缸、传感器弹性支架、吸震橡胶球、振动传感器和逻辑控制程序组成,准确的壳体弹压位置通过传感器测点位置分析评价软件测评确定。该方法可以实现振动传感器的多次重复位置准确测量,已经应用于汽车变速器质量检测线的综合性能试验台,实现了对新装配汽车变速器振动信号的数据采集,为在线故障诊断提供了准确的变速器壳体振动数据。     

金属塑性加工过程主要参数对系统振动影响的定量分析方法

本文针对轧机系统经常发生的自激振动现象,综合运用轧制理论、流体力学理论、润滑摩擦理论以及机械振动理论,建立了基于轧制力模型、界面摩擦模型、工作辊运动模型的系统动力学模型,并编制了相应的仿真分析软件。同时对某大型公司2 800轧机系统的自激振动进行了仿真分析。通过仿真分析,定量地分析了一些主要参数对轧机自激振动临界速度及振幅的影响。充分验证了本文所述理论及仿真的正确性。     

中厚板轧机垂直振动研究

建立了6自由度的4200轧机垂直振动系统的动力学模型,并用Matlab对其进行了动态分析和仿真,分析了轧制力随时间变化的7种工况下的系统响应,得出了影响轧机垂直方向自激振动的因素,从而为轧制过程中避免产生垂直方向自激振动提供了可靠的理论依据.     

多非线性弹性约束下轧机辊系振动特性

考虑四辊轧机在轧制过程中液压压下缸和平衡缸的非线性弹性约束作用,建立轧机辊系的多分段非线性动力学方程。运用平均法求解系统的频率响应方程,并采用奇异性理论分析系统的分岔行为,得到系统的转迁集以及6组不同的分岔图。以轧机实际参数为例,分析各非线性参数对系统幅频特性曲线的影响,发现系统幅频曲线在各分段处具有向高频段拐弯的特性,适当选取系统参数可有效减小这种行为的发生,这为抑制轧机辊系振动提供了理论参考。     

Computer simulation of dynamic characteristics of tandem cold rolling process

A computer simulation program that can analyze the dynamic behaviors of tandem cold rolling process without laborious experiments in actual mill was developed. By using this simulation program, the stability and accuracy of strip thickness control system were evaluated for various disturbance such as hot band gage, roll eccentricity, and deformation resistance of hot rolled strip. Herein the simulation program was described, and the results of simulation on feedback and feed-forward Automatic Gage Control were quoted as examples showing the effects of analysis on dynamic characteristics.     

基于动态轧制力的冷轧机两自由度垂直振动特性

考虑冷轧机轧辊在垂直方向上振动位移动态变化的影响,建立了一种动态轧制力模型,在此基础上考虑轧机机械结构振动的影响,推导出含有动态轧制力的轧机辊系两自由度非线性垂直振动方程,采用多尺度法求解该系统的主共振及内共振幅频特性方程。对轧机实际参数进行仿真,分析了轧机中非线性刚度、阻尼、外扰力等参数变化时的轧机主共振幅频特性以及内共振幅频特性,并研究了轧机工作辊与支承辊的动态分岔特性,发现随着外扰力的变化,轧机辊系均会出现周期、倍周期、混沌运动等一系列复杂的运动状态,并得到了各轧辊出现不同运动状态的条件,为研究抑制轧机振动问题提供了有效的理论参考。     

CSP轧机界面摩擦特性及轧机振动试验研究

分析了热轧过程稳定轧制过程和振动状态下的轧制界面摩擦特性,对影响界面摩擦特性的因素进行了研究。然后通过相关试验,研究轧制界面对轧机振动的影响。结果表明,采用乳化液对轧机振动的抑制无明显效果,粗磨轧辊恶化了轧机的振动,而采用高速钢轧辊对轧机振动的抑制有利;受CSP工艺要求的限制,采取降速措施抑制轧机振动是不可取的。