基于动态轧制力的波纹辊轧机非线性振动

 金属层状复合板波纹辊轧制成形技术是一项变革性技术。为研究动态轧制力对波纹辊轧机振动特性和分岔行为的影响,考虑了波纹辊轧机动态轧制力、波纹界面间的非线性刚度和非线性阻尼,建立了基于动态轧制力的波纹辊轧机非线性振动数学模型。运用多尺度法求解了波纹辊轧机辊系在动态轧制力激励下的非线性振动幅频特性方程。分析了动态轧制力幅值、非线性刚度系数和非线性阻尼系数等参数对非线性振动的影响。通过最大Lyapunov指数、分岔混沌图、Poincaré截面和相轨迹等方法分析了轧制力的动态变化对系统稳定性的影响,设计了分岔反馈控制器对轧制力动态变化诱发的分岔行为进行控制,并且通过数值仿真验证了控制器设计的正确性和可行性。     

液压缸缸体动刚度对AGC系统的影响分析

考虑到在轧制过程中由于轧机牌坊的振动会对液压压下系统产生影响,引入了液压缸缸体动刚度并建立了动刚度模型。利用状态空间法对该模型进行求解,得出了轧机两侧液压系统中活塞的动态扰动位移。结果表明：牌坊振动会引起AGC系统中液压缸活塞的小幅波动,且传动侧液压缸活塞波动幅值约为2μm,约为操作侧的两倍,波动量的幅值大小与牌坊振动程度密切相关。同时,传动侧和操作侧活塞的波动不同导致两侧AGC系统的动态特性不完全相同,在对AGC系统做进一步分析时应对两侧系统独立研究,为完善AGC系统模型和板厚板形精确控制打下基础。     

辊系偏移距影响下的轧机非线性振动特性

轧机振动一直是冶金行业待解决的热点问题,也是世界轧制生产中普遍存在和亟待解决的难题。本文通过构建热连轧机系统辊系垂直水平动力学模型,研究辊系偏移距对轧机系统振动形态特征的影响,厘清了辊系偏移距对轧机系统振动的影响规律,获得了轧机系统振动最小时的最佳辊系偏移距,为热连轧机系统振动特性分析和振动控制奠定理论基础。     

万向轴倾角对热连轧机振动的影响研究

四辊轧机在轧制过程中,辊系受力非常复杂,研究辊系的振动除考虑其它因素外还应考虑万向接轴附加弯矩的影响。建立工作辊耦合动力学模型,证明辊系振动存在水平和垂直方向的耦合关系,并进行数值仿真,得出万向轴倾角的存在使部分扭振转换成万向接轴弯振,进而影响辊系的动力学特性;仿真表明,万向轴倾角在一定角度下位移响应会出现分岔等现象。     

基于颗粒阻尼吸振的波纹辊轧机非线性垂振控制

轧机振动理论的研究一直是轧制成形领域的前沿科学问题，对板材的质量和设备的稳定运行至关重要。随着轧制复合成形技术的快速发展，波纹辊轧机作为一种具有特殊辊型的设备，在复合板制备上具有细化晶粒、改善板形、提高结合强度等突出优点，逐渐成为当前的研究热点，但是复杂辊型曲线所诱发的轧制力动态变化对轧机的稳定性控制提出了新的挑战。为了对波纹辊轧机的非线性垂振进行合理的控制，建立了考虑波平辊系之间的非线性刚度、波纹界面非线性阻尼和轧制力动态波动的非线性垂振方程，通过分岔图、最大Lyapunov指数、相轨迹和Poincare截面分析了轧制力的动态变化对系统稳定性的影响，发现轧制力的动态变化诱发系统产生了复杂的动力学行为。设计了一种颗粒阻尼吸振器对波纹辊轧机非线性垂振进行控制，运用多尺度法求解得到了安装颗粒阻尼吸振器系统的幅频特性曲线方程，分析了钢珠颗粒群质量、吸振器刚度系数、阻尼系数以及质量比对幅频特性曲线的影响，通过数值仿真研究了颗粒阻尼吸振器对非线性垂振的控制效果。最后，通过试验验证了颗粒阻尼吸振器设计的正确性和可行性，缩短动态过程调整时间的同时也减小了系统的振幅，为波纹辊轧机非线性动力学分析及稳定...     

高刚度轧机辊系行为微尺度等效杆系法分析

采用虚铰链巧妙解决了轧机辊系轧制状态下的杆系等效问题,给出微尺度等效杆系法等效原理,并对国内外典型高刚度轧机辊系微尺度行为进行分析,阐明现有高刚度轧机在实际运行中存在问题的根源,为设计新型高刚度轧机提供重要的理论依据。     

四辊轧机横向刚度的计算

基于普通中板四辊轧机,运用影响函数法分析了轧件宽度、支撑辊半径、工作辊半径、支撑辊凸度和工作辊凸度埘轧机横向刚度的影响。仿真结果表明：1）随着支撑辊半径的增大,轧机横向刚度线性增加;2）随着工作辊半径增大．轧辊横向刚度接近线性增大;3）随着支撑辊凸度增大,轧机横向刚度非线性增加;1）随着工作辊凸度增大、轧机横向刚度非线性增加,但是工作辊凸度的变化对轧机横向刚度影响较小;5）随着轧件宽度的变化．轧机横向刚度呈现高次曲线。6）在轧件宽度、支撑辊半径、凸度以及工作辊半径、凸度一定时,轧机横向刚度不变。根据大量计算数据进行回归,建立了轧机横向刚度模型。     

间隙条件下辊轧机两级传动系统动态特性分析

 为了分析含间隙等非线性因素对叶片辊轧机传动系统的动态特性影响,建立了考虑轧辊轴承座水平间隙、齿侧间隙、综合啮合误差以及时变啮合刚度等因素的叶片辊轧机两级传动系统的非线性动力学模型。采用Runge-Kutta法对非线性微分方程组进行求解。研究了不同激励频率以及不同轧辊轴承座水平间隙对辊轧机传动系统的动态特性影响。分析表明,激励频率以及间隙的增加使系统由周期运动进入了混沌运动,且振动幅值增大,对上下轧辊齿轮传动系统影响大一些,对上轧辊二级齿轮-齿条传动系统的影响小一些。     

热连轧机水平振动特性研究

为了研究轧机振动特性并找到振源,根据轧制界面非线性粘滑摩擦特性,建立了轧辊水平方向摩擦颤振模型、接轴不平衡力引起的工作辊水平方向"跳振"模型。模型仿真表明,当外扰力幅较小时系统呈现概周期运动,外扰力幅较大时系统呈混沌状态;当机座有间隙时轧辊水平振动波形有削顶现象,系统动力学变差;当采取消除间隙、消除接轴不平衡力措施后,系统的动力学性能得到改善。实测表明,当采取相应措施后振动强度减弱。     

宽带钢冷轧机辊系纵向刚度特性对比

针对目前广泛使用的CVC和HC两种主要轧机机型,利用大型有限元软件ANSYS 9.0建立了三维辊系有限元模型,分析了不同机型的四辊和六辊轧机在不同窜辊、弯辊工况下的轧制力纵向刚度和弯辊力纵向刚度的变化情况.在相同工况下的四辊轧机的轧制力纵向刚度要大于六辊轧机.中间辊窜辊或工作辊窜辊对HC轧机的轧制力纵向刚度和弯辊力纵向刚度的影响要大于CVC轧机.      

轧机液压压下系统非线性振动诱因分析

 具有液压压下系统的轧机被广泛应用在板带生产过程中,为解决液压压下系统引起的轧机非线性振动问题,在闭环控制情况下分别研究了不同阻尼系数、泄漏系数以及控制器比例系数3种系统参数对压下系统垂振的影响。考虑压下缸非线性液压弹簧力建立了轧机液压压下系统垂振模型,通过振动位移时域图和位移-速度相图分析了不同系统参数与系统垂振的相关性。仿真结果表明,由于轧机液压压下系统采用传统PID控制器,液压系统本身阻尼系数、泄漏系数等具有慢时变特性,会使得原有PID控制可能出现功能失效情况,造成系统垂振的发生,该研究为后续设计控制器消除液压系统参数变动引起的垂振有一定的理论和工程实际意义。     

Nonlinear Dynamics of Torsional Vibration for Rolling Mill′s Main Drive System Under Parametric Excitation

The jointed shaft in the drivelines of the rolling mill, with its angle continuously varying in the production, has obvious impact on the stability of the main drive system. Considering the effect caused by the joint angle and friction force of roller gap, the nonlinear vibration model of the main drive system which contains parametric excitation stiffness and nonlinear friction damping was established. The amplitude-frequency characteristic equation and bifurcation response equation were obtained by using the method of multiple scales. Depending on the bifurcation response equation, the transition set and the topology structure of bifurcation curve of the system were obtained by using the singularity theory. The transition set can separate the system into seven areas, which has different bifurcation forms respectively. By taking the 1 780 rolling mill of Chengde Steel Co for example, the simulation and analysis were performed. The amplitude-frequency curves under different joint angles, damping coefficients, and nonlinear stiffness were given. The variations of these parameters have strong influences on the stability of electromechanical resonances and the characteristic of the response curves. The best angle of the jointed shaft is 4.761 3° in this rolling mill.     

传动-压下-带钢耦合激励CSP轧机振动分析

针对CSP轧机在轧制高强薄带钢时出现的强烈振动现象,利用在线监测系统对轧机机电液信号进行跟踪测试,获得了轧机垂扭耦合振动信号特征。在此基础上,探讨传动-压下-带钢耦合激励的轧机振动机制,利用ANSYS有限元方法构建传动-压下-带钢耦合激励谐响应仿真模型,求解在多激励下轧机的谐响应特征,得知F3轧机垂振在42 Hz频率处振动响应最大,与现场测试结果基本吻合。研究结果对提高薄规格带钢轧制生产稳定性具有参考价值,同时指出抑制轧机振动的方向。     

传动-压下-带钢耦合激励CSP轧机振动分析

针对CSP轧机在轧制高强薄带钢时出现的强烈振动现象,利用在线监测系统对轧机机电液信号进行跟踪测试,获得了轧机垂扭耦合振动信号特征。在此基础上,探讨传动-压下-带钢耦合激励的轧机振动机制,利用ANSYS有限元方法构建传动-压下-带钢耦合激励谐响应仿真模型,求解在多激励下轧机的谐响应特征,得知F3轧机垂振在42 Hz频率处振动响应最大,与现场测试结果基本吻合。研究结果对提高薄规格带钢轧制生产稳定性具有参考价值,同时指出抑制轧机振动的方向。     

热轧过程中摩擦系数非对称性对轧机振动及稳定性的影响

建立了摩擦系数非对称性的轧制过程模型，并与某热轧机传动系统的垂直?水平?扭转结构模型相结合，建立了结构?过程相耦合的动力学模型。利用稳定性准则确定了摩擦系数非对称作用下轧机系统的稳定域，分析了摩擦系数的非对称性对轧机系统振动特性和稳定性的影响规律。通过仿真分析表明，摩擦系数的非对称性对系统的稳定性有显著的影响，随着非对称程度的不同，系统会出现稳定域、水平失稳域和水平扭转失稳域，不同程度的非对称性会造成不同的振动形态。通过对某热轧厂现场测试，得到了轧机系统的振动信号，验证了仿真分析的正确性，同时指出轧制集装箱板和普板（Q235）时的变形抗力不同引起稳定域的差异，从而使得在摩擦系数的非对称程度一样时，轧制集装箱板时落在了水平失稳域，系统出现了明显的水平振动；轧制普板（Q235）时落在了稳定域，系统没有明显的振动。      

PC轧机稳定油缸压力选择与垂直减振效果分析

以PC轧机稳定油缸为研究对象,针对其压力选择及垂直减振效果进行分析,仿真不同压力下稳定油缸的作用效果,为轧制现场各阶段油缸压力的合理选择提供理论依据,有助于充分发挥稳定油缸的作用,减小轧机振动、提高轧制稳定性。     

轧机主传动系统扭振建模及分析

该数学模型考虑了减速器齿轮的啮合刚度对系统的影响,并通过计算得到系统的用保守系统拉格朗日方程建立了某铝带热轧机主传动系统的扭转振动数学模型固有频率和主振型及其对转动惯量和扭转刚度的灵敏度;用模态叠加法计算了系统在冲击载荷作用下的动力学响应,得出了各轴段扭矩放大系数的仿真结果,以判定扭振发生时主传动系统的最大动力载荷。计算发现该轧机主传动系统扭振固有频率分布并不十分理想,有必要进一步优化。分析结果对扭振问题的识别和解决具有指导作用。