轧机主传动机电耦合扭振系统机理分析及影响因素研究

轧机主传动系统作为传递运动和力矩的主要装置,是一个复杂的机电系统,其机电耦合因素是导致轧机扭振异常变化的重要原因之一。此主要研究轧机主传动系统扭转振动的动力学分析,对比分析不考虑电机与考虑电机反馈的主传动系统扭振,从机理分析机电系统的固有属性;然后建立直流电机驱动下的轧机主传动扭振系统力学模型和数学模型;再采用Matlab/Simulink仿真,对主传动扭振系统失稳状态进行研究,进而分析不确定性参数对轧机主传动系统扭振的影响。研究结果可为进一步揭示轧机扭振系统的振荡规律以及控制策略的制定奠定理论基础。     

地下卷取机主传动系统扭振的解析分析

以某热轧带钢厂在役的地下卷取机主传动设备系统为研究对象,采用解析法研究了带钢卷入、卷取结束及制动开始阶段地下卷取机主传动系统扭振性能。采用集中质量参数法建立卷取机主传动系统扭振的力学模型和数学模型,在该模型的基础上,对系统的模态和动态响应进行了数值研究,并将计算结果与实测结果进行对比。通过解析法的计算结果可知,卷取过程中不当的加载策略会造成主传动系统的扭振峰值力矩过大,通过速度控制,可以有效减少卷取机生产过程中的扭矩峰值。     

轧钢机主传动系统扭振故障分析

在测量和计算了产生轧钢机主传动系统扭振故障的轧制力矩基础上，分析了引起轧钢机主传动系统扭振的原因；设计了扭振监测、诊断和控制系统，这个系统在钢铁企业的应用取得了令人满意的效果。     

直升机传动系统机械扭振计算与试验联合建模

提出了一种新的直升机传动系统机械扭振分析方法。分别将旋翼(尾桨)、主减速器与其他传动轴系分为变形互补重叠的3类分枝系统，再进行机械扭振计算或试验分析，根据此3类分枝系统的扭振模态参数，采用分枝模态综合／惯性耦合法对直升机整个传动系统进行机械扭振计算分析。通过传动系统模拟件的试验验证说明．这种建模分析方法(包括利用主减等复杂件扭振试验参数．将主减转化为动力相似模型后再进行综合的计算方法)不仅非常有效，计算结果准确，而且不会漏掉关心的频率，能达到分别控制分系统机械扭振动力学参数、进而控制整个传动系统机械扭振动力学参数的目的。     

轧机主传动系统扭振仿真分析

以1500mm轧机为例,建立了轧机主传动系统的力学模型及数学模型,并用数值积分和数值仿真方法对其参数进行计算。分析了咬钢时间、阻尼、间隙以及齿轮啮合刚度对轧机主传动系统扭振的影响。     

基于拓扑网络的轧机扭振分析计算

为能进行轧机主传动系统复杂分支结构的扭振分析和计算,研究了一种基于拓扑网络的扭振分析模型,模型中同时考察了内外阻尼的影响。求解模型的单支和多分支情况的动态响应。对比传统方法,文中的计算算例和仿真模拟都取得了很好的一致性。同时该法的表达便于作为控制系统的输入,为大型复杂机械主传动系统的实时主动控制和故障诊断监测开辟了一种容易实现的工程途径,也为工程中分析解决复杂多分支传动扭振及其类似问题提供了新方法。     

扭转减振器应用于前置后驱汽车传动系统扭振研究

针对某前置后驱汽车由传动系扭振引起车内低速轰鸣声的问题,建立了传动系统的扭振理论计算模型。基于扭振模型研究了扭转减振器及其转动惯量对传动系统扭振模态和传动系扭振响应的影响。最后将大惯量的扭转减振器应用于传动系统并实车测试,测试结果与计算分析结果吻合,传动系扭振得到了有效治理,车内轰鸣声消失,整车NVH性能得到了明显提升。     

轧钢机主传动系统的复模态分析

利用集中质量建模法建立轧钢机主传动系统扭转振动的力学模型;在考虑阻尼的情况下建立了有阻尼振动的微分方程组。将主传动系统的复模态分析转化为求解非线性广义特征值的问题,在MATLAB中进行了求解;并分析了复模态分量因子分别为复数和实数时,系统各点振动形式的差别。进而利用系统的复模态,将系统在复模态空间进行解耦,获得了解耦的振动方程组,为主传动系统的扭振响应分析提供了基础。     

考虑轧机主传动系统扭振的带钢非线性振动研究

带钢振动在连轧过程中不可避免,其弹塑性体与主传动系统间的耦合作用直接影响轧机轧制的整体动态性能。基于带钢与主传动系统的运动机理,将主传动系统简化为2自由度的离散模型,带钢简化为具有轴向运动速度的Euler梁,建立带钢橫、纵向振动与主传动系统扭振相耦合的力学模型。然后根据哈密顿原理建立该耦合模型的非线性振动微分方程,采用修正迭代法和Kantorovich时间平均法联合对所建立方程进行求解。最后利用Matlab软件进行数值模拟,讨论出主传动系统扭振基频对带钢振动特性的影响。研究结果能够丰富轧机振动研究方面的理论成果,对于理论成果转化为工程应用具有重要的实用价值。     

轧机主传动系统强非线性扭振研究

建立含非线性刚度的两自由度轧机主传动系统扭振模型,通过参数代换得到该系统的强非线性动力学方程。应用能量迭代法得出系统存在主振动和亚谐振动周期解的必要条件,并求解此二阶强非线性非自治系统的频响函数及解析近似解。以某厂3800轧机主传动系统为例,利用数值仿真研究了非线性刚度、线性阻尼、扰动力矩对系统主振动和1/3次亚谐振动幅频特性的影响规律。研究结果为分析此类含非线性刚度的轧机主传动系统扭振特性提供一定的理论指导和参考。     

汽轮机进汽管道压力脉动及其对轴系扭振稳定性的影响

介绍了一种能导致汽轮机轴系扭振失稳的因素。在一次电厂试验中发现,调节汽阀的快速操作会激起进汽管中的压力脉动;对配有高速调节系统的汽轮机,如果蒸汽管道压力脉动的固有频率与轴系扭振固有频率相近,则会发生轴系不稳定扭振,并可能造成轴系破坏。     

新型结晶器非正弦振动系统弹性振动响应的研究

针对开发的逆平行四连杆驱动的串接式全板簧结晶器非正弦振动系统,利用集中参数法建立该系统扭振与线振相耦合的动力学模型,并推导其运动微分方程。采用谐波平衡法求出系统的弹性振动响应,时域分析结果表明,在某些工作频率下结晶器运动规律产生畸变,系统发生剧烈弹性振动。频域方面,由FFT分析得出系统发生共振是结晶器运动规律产生畸变的原因,其本质是弹性振动响应的频谱中谐波明显增多,谐波幅值大幅增加。在此基础上分析系统各类激励对弹性振动的影响,结果表明,具有多频性的内激励是系统共振的决定因素,决定了共振的频率,而外激励只影响共振峰值的大小。这些结论为该振动系统的进一步应用及结晶器非正弦振动系统的平稳性研究提供了理论依据。     

机车打滑时轮对纵向振动研究

轮轨粘着曲线负斜率会导致传动系统强烈的自激扭转振动,引起轮轨粘着系数周期性的变化,从而会导致轮对纵向振动,轮对纵向振动与轮对粘滑振动耦合作用导致机车复杂的动力学行为。建立机车单轮对传动系统简化模型,考虑轮对回转及纵向自由度。通过数值仿真,再现了平均蠕滑率超过临界蠕滑率时,传动系统扭转振动及轮对纵向振动相轨迹,并计算传动系统扭转和轮对纵向振动频率,利用图解法分析纵向振动机理。结果表明,当机车打滑时,轮对纵向振动为自激振动,轮对纵向振动频率为传动系统扭转固有频率整数倍,且为两倍时振动幅值最大。因此需要合理设置轮对纵向定位刚度等参数,避免打滑时引起的轮对强烈的纵向振动。     

圆柱正弦活齿传动扭转振动系统刚度研究

针对圆柱正弦活齿传动过程中的受力情况,基于弹性小变形和变形协调假设,提出了理论状态下啮合作用力分析模型;根据赫兹理论和啮合副的几何关系,建立了啮合副的啮合刚度模型,推导出接触点处主曲率和啮合副啮合刚度计算公式;依据能量不变原理建立了系统扭转振动模型,给出了等效扭转刚度计算公式,形成了一套完整的系统刚度矩阵计算分析方法;结合具体实例进行了分析,发现该扭转振动是一个时变系统且系统刚度矩阵呈现周期分布的特点,求出了周期计算公式,并提出了两种简化求解该扭转振动系统固有频率的方法。分析结果可作为圆柱正弦活齿传动机构的结构设计、振动分析的基础。     

自激振荡脉冲喷嘴空化效应及其射流形态的数值分析

基于自激振荡脉冲喷嘴空化效应和多相流模型,建立了自激振荡脉冲射流空化模型。依据自激振荡腔室结构及其几何参数建立了腔室轴对称物理模型,计算得到了振荡周期100ms内自激振荡脉冲射流的空化泡破碎、腔室内两相分布、湍动能分布和速度分布等结果。研究表明：在1.02~2.37ms时,空化泡半径减小,气泡开始径向运动形成泡面加速射流;在2.69~4.67ms时,空化泡面压力达到极限破碎值时气泡开始破碎;在自激振荡周期前25ms,主射流与空气接触边界面形成较强湍动能,自激振荡腔室中心漩涡区逐渐变大,外流场连续射流被割断成多股状射流,射流在喷射轴线附近速度达到并稳定在30~40m/s;在振荡周期的40~90ms,腔室内中心空化气囊形成并开始阻挡主射流运动,喷嘴出口流道出现大面积空化区域,湍动能最大区域集中在下喷嘴出口下游;在振荡后期,随着主射流与空气相互作用及射流贯穿距离增加,主射流速度逐渐趋于稳定且扩散作用减弱。     

双质量飞轮式扭振减振器性能检测试验台的设计

双质量飞轮是一种新型的扭振减振器,能够有效地降低车辆传动系统的扭转振动和噪声.当前国内对双质量飞轮的研究处于起步阶段,尚无成熟的性能检测方法与手段.通过对双质量飞轮减振原理分析,建立了双质量飞轮系统的扭振模型,提出性能检测试验台的设计方法.试验台具有适应性强,试验过程易控制,检测效率高等特点,其应用可有效降低双质量飞轮式扭振减振器实车检测的危险.通过台架试验结果,验证其可以有效检测出传动系统的扭振状况,为双质量飞轮减振效果的评估、双质量飞轮的设计、发动机-动力传动系统参数的匹配性设计提供参考.     

Torsional rigidity of harmonic gear drives

A model is proposed for harmonic gear drives. The model takes into account that harmonic engagement involves multiple pairs and multiple zones and also takes account of the manufacturing and assembly errors, the deformation of the drive components, and the adjustment of the gaps in the engagement under load. By means of the model, harmonic gear drives with high torsional rigidity may be designed.     

单质体非线性系统谐波锐共振的谐振同步分析

基于单质体非线性系统的动力学模型,推导出系统在谐波锐共振(主共振频率比z=0.95～1.05)情况下,反向回转的双激振电动机在平衡奇点处的谐振同步条件。并通过数值仿真,研究在不同初始条件下,推导的谐振同步条件的正确性。理论推导过程和仿真试验结果及实际试验数据表明:在系统特性参数保持一定的情况下,单质体非线性系统谐波锐共振的谐振同步现象与系统的谐波锐共振阶次p/q、谐振同步阶次n/m有直接关系,且只有当参与激振的两电动机在符合一定的系统特性条件下的某p/q及n/m比值处,方可出现谐振同步现象,并且主振同步远比谐振同步容易实现。为进一步开发高效的非线性锐共振振动机,提供理论支持和试验依据。     

考虑扭振特性后汽轮发电机组作为调节对象的数学模型

为了探讨调节系统对汽轮发电机扭振的影响,从调节系统角度建立了在将轴系按质量弹簧系统处理时的数学模型,从简单物理模型开始,求得了考虑扭振特性后轴系的频率特性,并且得到了一些概念上比较清楚的结论。在这个基础上将它推广到普遍的情况—多质量弹簧系统。并给出了多质量弹簧系统的一个计算实例。     

伺服控制在板坯连铸机液压振动系统上的应用

介绍了中国一重设计制造的连铸机液压振动伺服控制系统的系统组成、硬件配置。详细介绍了液压振动控制系统的振动控制模型以及振动控制功能的应用。