板带轧机机电直流传动系统扭振模型

板带轧机机电直流传动系统包括两部分,一是电机传动部分,它是机电能量的转换环节;一是连接轴、轧辊等机械传动部分,它是能量的传递环节。系统模型的建立同时考虑电机传动部分和机械传动部分。考虑电机传动部分电枢反应引起的非线性和机械传动部分连接轴的准周期刚度非线性。基于基尔霍夫定律、电磁感应定律和牛顿第二定律,建立了含电枢反应非线性的板带轧机机电直流传动系统扭振模型;基于广义耗散系统Lagrange原理,建立了含参激刚度非线性的板带轧机机电直流传动系统扭振模型。     

轧机非线性传动系统冲击扭振的研究与抑制

以轴系含非线性阻尼和非线性刚度的两惯量轧机主传动系统为研究对象,建立其在冲击扰动作用下的动力学方程。分析了该系统的稳定性,得到了阻尼与刚度对系统稳定性的影响关系。采用多尺度法求解系统的一阶近似解,得到系统的扭转冲击响应,并通过对其进行数值仿真,讨论了主传动轴系阻尼非线性和刚度非线性对轧机传动系统冲击响应的影响规律,从而找出轧机系统冲击减振的方法。研究结果为抑制冲击扰动引起的轧机轴系扭转振动提供一定理论指导。     

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。     

1580热带钢连轧机主传动系统扭振研究

近些年来,随着轧机系统轧制速度的提高,轧机振动现象频繁出现,轧机振动已成为当前轧机系统的主要问题,某厂1580热带钢连轧机主传动系统的弧形齿接轴在轧制过程中损坏严重超标.为了诊断损坏原因,以及系统的潜在生产能力,本文仅对轧机主传动系统扭转振动动态特性进行了研究,建立了轧机系统的扭转振动力学模型和数学模型.运用MATLAB软件得出系统的振动频率和主振型的仿真结果,并且对系统的在各个模态下的能量分布以及轧机在轧制过程中由于咬钢后轧辊的耦合情况进行了计算和比较.为进一步解决所提出的问题提供理论依据.     

轧机主传动系统扭振盲测点测量模型的研究

为解决轧机主传动系统实际测试中不可测点处物理参数测取的难题,构造了一类连续轴段质量扭振分析模型,并推导出轴段上盲测点处的扭振参数计算公式。通过把实测点的测试数据代入盲测点计算公式,可计算盲测点的振动参数。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一些不易布置传感器关键点处的物理量测取提供了理论依据和技术支持,通过编制程序可以实现轧机在线系统监测和故障分析,从而确保轧机正常平稳运行。     

一类准周期参激非线性扭振系统的周期簇发

考虑旋转机械中两种频率不同的周期参数激励同时存在对其传动系统的影响,基于拉格朗日方程,建立一类含准周期参激刚度和摩擦阻尼的非线性扭振系统的动力学方程。运用多尺度法对该扭振系统进行求解,得到系统在1/2亚谐波主参数共振下的幅频特性方程和分岔响应方程。在此基础上,研究了当两种周期参激的频率相差较大时非线性扭振系统的周期簇发现象,分析了快变参激和慢变参激对扭振系统的周期簇发的影响。通过数值仿真,给出了产生周期簇发的参数取值区域。在该区域内系统发生静息态与激发态的相互转迁,当快变激励的幅值减小时,激发态区域扩大,簇发的时间延长,通过调节慢变参激幅值会改变系统簇发的类型和轨迹     

基于非线性能量阱的汽车传动系统扭振抑制研究

对非线性能量阱(nonlinear energy sink, NES)在汽车传动系统扭振抑制中的应用进行了研究。根据传动系统的结构和振动特点,建立了简化的3自由度传动系统-NES耦合动力学模型;基于增量谐波平衡法联合增量弧长法,推导并求解了耦合系统的频率响应,利用Floquet理论对周期解的稳定性进行判断;在频域和时域上对系统的非线性动力学响应及其影响因素进行了分析,并基于能量谱研究了NES的减振性能;最后,基于扩展的5自由度非线性模型对NES进行了参数优化和验证。结果表明,NES的减振性能受其自身刚度、阻尼及发动机激励幅值影响,合理设计NES参数可以高效抑制汽车传动系统的扭转共振,而不恰当的NES参数会促使系统发生高分支周期响应,导致异常振动峰值出现,经优化后的NES可以仅5%的惯量比使传动系统转速波动均方根值降低41.3%,减振效果显著。该研究可为NES在传动系统扭振抑制中的应用及其参数设计提供参考。     

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。     

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。     

单辊驱动轧机水平非线性参激振动机理研究

在考虑轧辊和轧件间摩擦力和水平方向非线性刚度和阻尼的基础上,建立了单辊驱动轧机水平非线性参激振动模型,用多尺度法求解了振动系统在主参数共振情况下的一阶近似解,给出了振动系统的频率响应方程,用数值方法研究了定常解的稳定性,并用分岔图、Poincare映射和Lyapunov指数方法分析了刚度波动对轧机水平非线性参激共振的影响。     

轧机辊系垂直非线性参激振动特性分析

考虑了轧制界面间的非线性阻尼以及辊系间的非线性刚度,建立了四辊轧机辊系垂直非线性参激振动模型。采用多尺度法求解了系统在不同频率激励下的主共振、超谐波共振以及亚谐波共振的解析近似解,得到了系统的幅频特性方程。分析了该系统的稳定性,得到了阻尼与刚度对系统稳定性的影响关系。分析了非线性刚度、非线性阻尼等参数对系统振动的影响,得到非线性刚度的变化会引起激励幅值的跳跃,导致幅值的振荡。用数值仿真验证了分析结果的正确性。研究结果为抑制轧机辊系这类垂直颤振提供了一定理论指导。     

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     

永磁电机驱动的刮板输送机主传动系统机电耦合扭振动态分岔研究

采用大功率交流永磁电机直接驱动刮板输送机能够减少中间传动环节,达到有效提高系统工作可靠性和减少能耗的目的,是现今大功率机电装备的发展趋势。以永磁电机驱动的刮板输送机为研究对象,考虑永磁电机直接驱动形式下刮板输送机主传动系统的扭振失稳现象以及该系统复杂机电耦合的特点,首先根据拉格朗日-麦克斯韦方程建立系统全局机电耦合动力学模型,并据此运用Hurwitz判据研究一类非线性摩阻作用下主传动系统Hopf分岔特性,给出系统稳定域;在刮板输送机主传动系统扭振失稳边界点,采用中心流形理论对系统动力学模型进行降维,并依据规范型理论给出系统Hopf分岔类型与非线性摩阻系数的关系,数值仿真结果验证了理论分析的正确性。研究结果可为永磁电机驱动下刮板输送机系统的稳定运行提供理论依据。     

转炉传动系统扭振测试与频谱分析

纯氧顶吹柔性传动转炉具有结构紧凑、占地小、性能优良等特点,是比较理想的转炉结构(图1)。目前国内外正在推广使用。其动态特性的研究不仅对进一步推广这种转炉具有指导意义,而且对其它重型设备的结构设计也有指导意义。为此,我们在上海机电产品设计研究院的委托下,做了200 kg试验转炉的扭振测试和频谱分析工作。     

波纹辊轧机辊系垂直非线性参激振动特性分析

考虑了波纹辊轧机波纹界面间的非线性阻尼和非线性刚度,建立了波纹辊轧机两自由度垂直非线性参激振动模型。利用奇异值理论讨论了波纹辊轧机辊系自治下的稳定性,运用多尺度法求解了波纹辊轧机辊系在波纹界面激励下的主共振和次共振的解析近似解和幅频特性方程。分析了非线性刚度系数、非线性阻尼系数、系统阻尼系数、轧制力的幅值等参数对振动的影响。通过数值仿真验证了分析结果的正确性,为抑制波纹辊轧机的辊系振动和升级改造提供了一定的理论指导。     

齿轮传动系统瞬时扭振直接测量实验

设计了一种新结构磁电感应式扭振测量装置,可以直接将被测齿轮传动系统的瞬时扭振转化成相应的电信号输出。详细介绍了测量装置的机械结构和测量原理,并推导了其输出特性。对实际的齿轮传动系统在空载、额定载荷以及调压调速多种工况下的瞬时扭振进行了直接测量实验,验证了测量装置工作原理的正确性。对瞬时扭振测量结果进行了频谱特征分析,结果表明在动力源调压调速工况下,瞬时扭振主要分量的幅值随着电压的减小而减小。     

某重载牵引车传动系统扭振试验研究与分析

针对某重载牵引汽车行驶时出现个别档位与某转速段出现严重的顿挫与振动,通过针对车辆特性设计整车试验,采集问题档位的发动机飞轮、变速器转速变化以及其他位置的加速度值,通过阶次分析和频率分析,经多次比对,确定车辆在高档位行驶时,多个档位在传动轴的2阶次振动尤为明显,经过分析确定是由于传动轴和万向节的原因造成传动系统振动,通过更换传动轴与万向节,车辆抖动问题得到解决。     

轧机中冲击扭振的TAF计算

本文结合初轧机实际工况,研究了激起轧钢机主传动系统冲击扭振的各种力函数的模式。这些力函数均属分段线性的。同时用程序模拟了各种分段线性力函数所激起的扭振响应,并分析了扭矩放大系数与力函数模式之间的关系。     

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。