分段非线性轧机辊系系统的分岔行为研究

考虑轧机液压压下缸和平衡缸对辊系的约束影响,建立轧机辊系的分段非线性动力学模型。分别采用奇点稳定性理论和奇异性理论分析了该分段非线性系统在自治情况和非自治情况下的分岔特性,得到不同系统参数下的分岔形态。最后根据某轧机结构参数,模拟了轧机分段非线性辊系系统在不同的外部扰动下的局部分岔行为,发现随着外扰参数的变化该系统是周期运动、倍周期运动以及混沌等多种运动形态相互交替的复杂动力学系统,外部扰动参数的变化影响系统的运动形态,这为研究和抑制轧机辊系振动问题提供了理论参考。     

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。     

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。     

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。     

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     

颗粒阻尼吸振器对轧机辊系减振特性的研究

轧机在高速轧制过程中经常会发生垂直振动现象，这种振动行为会影响轧制过程的稳定性以及复合板表面质量和结合强度，不利于轧制生产高效连续进行。为了抑制轧机辊系在轧制过程中产生的垂直振动，该研究设计了一种多自由度颗粒阻尼吸振器。建立了安装吸振器的轧机上工作辊垂直非线性参激振动模型。运用多尺度法求解了系统的幅频特性方程，仿真分析了振动系统的奇异特性、时域特性、频谱特性以及幅频特性。对静定轧机上工作辊进行了垂直振动控制试验，对比发现理论分析与试验结果基本吻合，证明所建立的四自由度振动模型的可靠性。结果表明，颗粒阻尼吸振器能够有效地抑制轧机辊系的垂直振动并满足设计要求。     

参数激励驱动微陀螺系统的非线性振动特性研究

对于一类典型的切向梳齿驱动型微陀螺,建立两自由度、具有刚度立方非线性和参数激励驱动的微陀螺系统动力学模型。考虑主参数共振和1∶1内共振的情况,利用多尺度法获得周期解的解析形式,并利用分岔理论,得到Hopf分岔条件,结合数值模拟系统的动力学响应,揭示系统参数对驱动和检测模态振幅和分岔行为的影响机制。研究结果表明,在1∶1内共振和较大的载体角速度下,激励频率的变化容易引起微陀螺振动系统的多稳态解、振幅跳跃现象和概周期响应等复杂动力学行为。     

基于三次迟滞模型的超声电机圆环定子主共振响应

摘 要 将改进的三次多项式迟滞模型用于描述压电材料的弹性迟滞非线性特性,建立了压电材料二维非线性本构关系。根据Hamilton原理和Rayleigh-Ritz假设模态方法,建立了不考虑界面力时旋转行波超声电机圆环定子驻波振动的非线性动力学模型。用多尺度法求解定子的一次近似主共振响应,通过定常解分析,发现定子主共振响应中存在振幅跳跃和多解现象,着重分析了压电材料弹性迟滞非线性参数对主共振响应的影响。结果表明,迟滞参数a使幅频响应曲线左偏并出现多解现象,迟滞参数a和b同时影响系统响应振幅的大小。数值计算验证了解析解的正确性。从理论上揭示了压电材料弹性迟滞非线性对圆环定子主共振响应的影响,为超声电机的优化设计和控制提供了理论依据。     

基于动态轧制力的四辊冷轧机七自由度振动特性研究

针对四辊冷轧机座辊系系统,考虑轧辊振动位移对轧制力影响,建立基于动态轧制力的非线性七自由度振动模型;用平均法求解该模型获得系统的幅频特性方程,利用奇异性理论获得系统的分岔行为。通过现场数据分析各参数对幅频特性及对系统分岔、混沌特性影响。可为四辊冷轧机的动力学研究、抑制振动提供理论参考。     

基于轧件水平振动的轧机辊系振动补偿模型

考虑轧件水平振动对轧制力和摩擦力动态特性的影响,建立了一种基于轧件水平振动的轧机辊系振动补偿模型。根据广义耗散的Lagrange原理,分别沿轧制方向和垂直轧制方向建立动力学平衡方程。以某厂四辊板带轧机为例,仿真分析轧件水平振动速度和轧机辊系垂直振动位移随轧辊转速的变化规律,测试了5组不同转速下的轧制力数据;对模型补偿前后轧制力理论值与测试数据误差进行了对比。研究结果表明:补偿后的模型轧制力理论值与实测数据之间的误差大大减小。     

液压缸非线性弹簧力约束下轧机吸振器参数的优化

考虑四辊轧机液压缸非线性弹簧力约束的因素,引入吸振器控制装置,建立带有轧机吸振器的轧机辊系振动动力学模型;通过对轧机吸振器基本参数的优化,得出吸振器最优的阻尼系数和刚度系数;仿真分析不同质量、弹簧力、摩擦力对轧机辊系振动幅频特性曲线的影响规律,得到轧机吸振器的最优质量可以有效提高系统稳定性,轧机吸振器的最优弹簧力可以缩小系统的不稳定区域,轧机吸振器的最优摩擦力可以有效降低幅频特性曲线的高度,为有效抑制轧机辊系垂直振动提供理论支持。     

基于吸振器控制的两自由度轧机辊系特性研究

考虑四辊轧机液压缸非线性弹簧力的影响因素,引入吸振器控制装置,建立带吸振器的两自由度轧机辊系模型,通过分析轧机耦合系统平衡点,得出增大吸振器的刚度系数能有效避免Hopf分岔和混沌动力学行为的产生;通过分析频谱曲线、时域曲线,得出吸振器装置可以增大谐振频率与主共振频率之间的距离,缩短轧机辊系从不稳定状态收敛于稳定周期的时间;通过幅频特性曲线,得出在一定范围内减小吸振器的质量可以提高系统的稳定性,增大吸振器弹簧力可以缩小系统不稳定区域,增大吸振器摩擦力可以降低系统的振动幅值。     

滚动轴承转子系统不对中-碰摩耦合故障非线性动力学分析

为了获取转子系统不对中-碰摩耦合故障下的动力学特性,通过拉格朗日待定乘子法建立了在完整约束下滚动轴承转子系统非线性动力学微分方程,采用龙格库塔数值法研究了不对中-碰摩耦合故障下系统的动力学响应,采用时域图、轴心轨迹图、分叉图、Poincare截面图和FFT谱图分析了不对中度、碰摩刚度和碰摩间隙对转子振动响应的影响。分析结果表明:不对中度的增大会使系统1倍频振动响应增大,也会产生2倍、4倍等偶数倍频,同时出现与VC(Varying Compliance)频率之间的组合频率响应。在低转速下,碰摩刚度和碰摩间隙对转子系统的影响较小;在高转速下,较小的碰摩刚度和较大的碰摩间隙会缓解系统的非线性行为。     

基于N4SID子空间辨识的轧机系统性能改进分析

利用N4SID子空间辨识方法对南钢2800 mm中厚板精轧机系统的性能进行了分析。选取轧机的测量信号构成辨识对,利用子空间辨识方法,得到轧机在工作时的高阶动态数学模型。机架在0.63 Hz处有一振动频率,当轧辊旋转频率与该频率一致或接近时容易激发机架振动,对板形和设备正常运转影响较大。实际生产中,精轧机应避免在上述振动频率对应的转速范围36.0~39.0 r&;#8226;min-1内进行轧制,速度调整后板形得到很好控制,表明模型在轧机系统性能改进分析中是有效的。     

多轴系耦合作用下齿轮系统转子裂纹故障的振动特性研究

为了探究多轴系耦合齿轮系统中的转子裂纹故障与单轴系转子裂纹故障振动响应特性的异同点,基于Jones轴承建模理论,建立滚动轴承的拟静力学模型;利用Timoshenko梁单元建立传动轴的有限元模型;考虑时变啮合刚度、齿轮传递误差、陀螺效应等因素,利用集中参数法建立齿轮副的动力学模型。将轴承、传动轴与齿轮副模型进行集成,建立齿轮系统非线性动力学模型;利用能量释放率理论与应力强度因子为零法分析裂纹转子单元的呼吸效应,利用Newmark-?数值积分法对转子裂纹故障进行动力学仿真,研究转子裂纹故障的振动响应特征。结果表明：与单轴系转子裂纹故障不同,当齿轮系统发生转子裂纹故障时,由于齿轮啮合的引起的耦合效应及转子裂纹引起的呼吸效应,时域响应表现出明显的幅值调制现象,频域中转频及其2倍频幅值增加明显,在啮合频率处伴有明显的边频带。研究结果为齿轮系统转子裂纹故障的监测与诊断提供了理论基础。     

直线运动滚动导轨副混合润滑研究

综合考虑了直线运动导轨副接触几何、预紧力、真实表面粗糙度、曲率系数等因素,建立了直线运动导轨副混合润滑数值模型,研究了滑块移动速度、曲率半径系数、工作载荷、表面粗糙度对导轨接触副润滑特性的影响,得到结论:导轨副法向工作载荷、最大赫兹接触压力和赫兹接触半径随着外加总载荷的增大而增大,平均膜厚随着载荷的增大而减小;混合润滑模型可预测导轨副在大范围工况条件下完整的润滑状态;直线运动导轨大多工作在混合润滑状态下,随着滑块移动速度的增加,接触界面由边界润滑状态向混合润滑状态转变,润滑性能逐渐提高;适当增加曲率半径系数,有利于润滑油膜的形成与稳定。     

Dynamical responses for a vertical vibration model of a four-roller cold rolling mill under combined stochastic and harmonic excitations

Considering that random fluctuations can affect the rolling process of cold rolling mills, leading to abnormal cold mill performance and defects in the rolled product. Therefore, it is crucial to study the influence of random fluctuations on the system of cold rolling mills. In this paper, taking a model of the vertical vibration of a four-roller cold rolling mill under harmonic excitation as a prototype class for a real system, the effects of random fluctuations on the system response are analyzed. Firstly, based on the deterministic vertical vibration model of a four-roller cold rolling mill under harmonic excitation, a stochastic vertical vibration model of a four-roller cold rolling mill with random fluctuation as Gaussian white noise is introduced. Subsequently, the vertical vibration model of a four-roller rolling mill is theoretically analyzed by the averaging method and the stochastic averaging method, respectively. The effectiveness of the proposed theoretical method is verified by numerical simulation results, and the influences of harmonic excitation and random excitation on the system response are also investigated in detail. Finally, the results show that the noise induces the occurrence of stochastic transitions and bifurcations, and the steady-state probability density function and time history diagrams are given to further explain the existence of these dynamic phenomena. The related research can provide theoretical guidance for the realization of vibration control and reliability design in the four-roller cold rolling mill system.