轧制力动态特性影响下的轧机辊系振动行为研究

考虑受辊系振动影响时轧制力的动态特性,建立了板带轧机辊系非线性振动模型。采用平均法求解得到振动系统的幅频响应,分析不同轧制速度和外激励幅值对幅频特性的影响规律。运用奇异性理论分析振动系统静态分岔行为,得到系统分岔的转迁集以及出现不同振动形态的临界条件。以轧制速度为分岔参数,研究轧机辊系振动系统动态分岔特性。结果表明：轧机辊系振动行为对轧制速度变化十分敏感,振动幅值随着外激励幅值和轧制速度增大而增大,系统不稳定频率范围随着轧制速度提高而减小,随外激励幅值增大而增大;系统随轧制速度变化出现阵发性混沌运动,结合最大Lyapunov指数曲线得到稳定轧制时的速度范围。研究结果为抑制轧机振动和保障轧机稳定运行提供了理论参考。     

受轧件水平振动影响的板带轧机非线性振动特性

基于Roberts摩擦因数公式和Hill轧制力公式,建立能够表征不同摩擦状态下的动态轧制力模型;在此基础上进一步考虑轧机结构的振动和轧件振动之间的相互影响,提出轧件-轧辊耦合振动模型。根据广义耗散的Lagrange原理,分别沿轧制方向和垂直于轧制方向建立动力学平衡方程;采用多尺度法求解出考虑系统内共振的幅频特性方程,并仿真分析不同外部激励和非线性参数作用下的轧机振动规律。研究结果表明：滑动摩擦状态下耦合系统对内部非线性参数变化和外部扰动变化的敏感程度远远高于静摩擦状态下的情况;适当选取耦合三次项非线性参数,可以将系统不稳定振动的出现控制在一个较小的频率区间,削弱轧件-轧辊耦合振动对板带轧机振动的影响。     

GMA非线性振动系统混沌特性研究

针对超磁致伸缩驱动器非线性振动系统的混沌特性问题,对该系统的响应随激励频率、激励力参数变化进行了研究。在分析GMA工作原理的基础上,建立了GMA非线性振动系统的数学模型,给出了该系统的振动方程;利用Matlab软件进行了数值仿真分析,通过求解GMA非线性振动系统的响应随激励频率、激励力参数变化分岔图,确定了该系统产生混沌时激励频率、激励力参数的取值范围;采用4阶Runge-Kutta法绘制了GMA非线性振动系统的位移时间历程图、相图、Poincaré映射图、幅值谱图;使用ADAMS软件对位移时间历程曲线进行了实验仿真验证对比。研究结果表明:GMA非线性振动系统具有混沌特性;通过对该系统的混沌特性研究,得到的结论为该系统的混沌特性应用提供了理论依据和技术支持。     

热连轧机横向-垂向耦合振动研究

为了研究某热连轧机组的振动特性,根据轧制界面粘滑摩擦特性和轧辊轴承座-牌坊接触非线性,建立轧辊-轴承座有无间隙时的轧辊横-垂向模态耦合振动模型.分析表明,当系统刚度和外激励频率处于某区段时轧辊横向和垂向振动幅值均出现大幅波动的现象,轧制生产中应避开此范围;机座有间隙时,轧辊出现跳振,轧辊横向响应曲线有明显的削顶现象,辊系动力学性能变差.     

高频周期位移激励下的叶片辊轧机振动特性研究

根据齿轮齿条啮合特性,建立了含有高频周期位移激励的叶片辊轧机非线性垂直振动模型。采用多尺度法求解了系统非线性振动的近似解,研究了高频周期位移激励的振幅、频率对叶片辊轧机非线性垂直振动的影响。研究结果表明:随着高频周期位移激励振幅的增加,系统振幅增加,且振动系统出现了高次谐波振动;高频周期位移频率的增加使振动系统振幅、频率减小,且高次谐波振动减弱。研究结果为叶片辊轧机系统动态特性优化提供理论依据。     

轧机液压压下垂直系统非线性振动机理研究

针对轧机垂振系统往往忽略液压压下系统影响的问题,考虑轧机液压系统中液压缸与机架间的粘性阻尼及轧制界面非线性刚度,建立了轧机二自由度液压压下垂直振动系统模型。采用多尺度法求解了该模型在主参数共振情况下的一阶近似解,得到了系统的频率响应方程,用数值方法研究了定常解的稳定性。分析了非线性刚度、液压缸的粘性阻尼等参数对系统振动的影响,并应用相平面法,Poincare映射方法和最大Lyapunov指数方法分析了激励频率变化对液压非线性参激垂直振动的影响。分析结果为工程中解决液压压下系统的振动问题提供了一种参考。     

多源激励下CSP轧机主传动扭振问题研究

为研究薄板坯连铸连轧CSP轧机在轧制高强薄带钢时出现强烈振动这一普遍难题,利用轧机在线监测系统获取振动信号,分析得出CSP轧机存在电气驱动、机械传动及辊系压下耦合振动且振动信号表现出非线性谐波特征。以F3轧机主传动扭振问题为研究对象,通过建立传动等效非线性2自由度系统模型,将电气驱动谐波和轧制力谐波作为外扰激励施加到模型求解,结果显示轧机主传动在多源激励下存在超谐、亚谐及组合共振等多态特征。以w_1-w_2≈w-n型组合共振为例求解获得振动响应幅值随阻尼一次、三次项减小和刚度三次项、初始加载及谐波激励增大而增大的结论。由此制定利用抑制电气驱动电流谐波和轧制力谐波来抑制轧机传动扭振方案,试验结果表明振动幅值降低75%,取得显著效果。本文研究内容对深入认识传动非线性动力学特性与轧机系统耦合振动机理以及振动抑制提供参考。     

双面不锈钢复合板热力耦合分析

应用MSC MARC非线性有限元分析软件对不锈钢/碳钢复合板热轧轧制过程进行了三维仿真模拟。在此基础上,得到了稳定轧制区域中不同压下量下不同位置金属节点的温度变化规律。     

非线性振动系统基于频率俘获现象的谐振同步分析

基于单质体非线性振动系统的机电耦合动力学模型,在对非线性振动系统起动过程中出现的频率俘获现象定量描述的基础上,考虑非理想振动系统的激振源与系统非线性振动运动的相互影响,研究了双激振源非线性振动系统基于频率俘获作用,实现谐振同步的理论条件。并依据激振电动机驱动系统与振动机械系统之间的耦合动力学模型及试验测定的试验台机械特性参数,通过数值仿真及试验,验证和解释了非线性振动系统频率俘获现象下,系统双激振源的谐振同步问题,指出非理想非线性振动系统的频率俘获现象,以及该现象下的多激振源谐振同步运动与振动系统的非线性强度、刚度、阻尼等参数之间的关系。研究结果对多激振源激励非线性振动系统的谐振同步运动现象分析,提供一定的理论支持和试验依据。     

齿轮系统振动响应信号调制边频带产生机理

齿轮传动系统的振动频率成分复杂多变,许多频率成分难于进行力学解释。建立定轴齿轮系统啮合点处的单自由度动力学模型,并将模型激励划分为线性激励和非线性激励,分别推导正常状态和平稳型故障下的频率响应特性及诱导因素。正常状态下,齿轮振动响应频率成分为啮合频率及其倍频,由齿轮受载后产生的静弹性变形位移和啮合动刚度共同诱发,并由非线性反馈进一步形成更高阶啮合频率成分。平稳型故障下,响应频率成分除正常运行特有的频率成分外,还包括:故障齿轮转频及其倍频,由平稳型位移误差函数与系统参数作用产生的惯性激励力、阻尼激励力和弹性激励力共同诱发;啮合频率及其倍频两侧间隔为转频的调制边频带,是由位移误差函数与啮合动刚度产生的弹性激励力引起的,并经非线性反馈进一步形成更高阶啮合频率及调制边带。有限元仿真和试验均有效地验证了推导和分析的振动响应频率特征规律。