1850四辊铝带冷轧机动力学特性与机理研究

为解决某大型企业1850四辊铝带冷轧机垂直振动问题,通过现场振动测试与数值仿真相结合的方法,针对轧机不同工况下的动力学特性对轧机系统进行了时域和频域振动特性研究,分析了不同轧制工艺参数对轧机动力学特性的影响。以四辊铝带冷轧机系统六自由度动力学模型为基础,该模型综合考虑了工作界面上的轧制力波动量、界面摩擦过程、工作辊运动过程构成的界面约束多因素耦合模型,对轧机固有特性、主振型及主振型的灵敏度进行了仿真分析。结果表明：轧机系统发生自激振动,工作辊振动核心频率为290 Hz,振动集中频段为250~350 Hz,振源在辊缝,轧制速度、轧件张力、辊缝摩擦状态、轧件厚度等是影响轧制界面耦合的重要因素。支撑辊和机架等部件在该频段的振动是系统交互传递的结果。     

轧机耦合振动机理研究

轧机振动一直是困扰板带轧制发展的重要问题,已有的研究无法解释几种轧机振动内部的影响关系。轧机的异常振动包含轧机垂直振动、工作辊水平振动和主传动系统扭振,这三种振动形式复杂且交叉影响,增加振动模型的建立的复杂程度,不利于理论分析。通过分析轧制力对轧机水平刚度的影响,建立轧机系统垂直振动、工作辊水平振动和主传动系统扭振间相互影响的函数关系,建立轧机系统动力学模型,揭示轧机耦合振动机理;分析振动特性,分析轧机系统各参数对振动特性的影响,对照生产测试数据验证耦合影响的存在,分析实际生产中振动现象产生的原因;结合1580热轧机组的参数进行仿真分析,分析热轧薄带钢时频繁发生异常振动的原因,并提出合理的改进优化建议。     

基于动态轧制力的冷轧机两自由度垂直振动特性

考虑冷轧机轧辊在垂直方向上振动位移动态变化的影响,建立了一种动态轧制力模型,在此基础上考虑轧机机械结构振动的影响,推导出含有动态轧制力的轧机辊系两自由度非线性垂直振动方程,采用多尺度法求解该系统的主共振及内共振幅频特性方程。对轧机实际参数进行仿真,分析了轧机中非线性刚度、阻尼、外扰力等参数变化时的轧机主共振幅频特性以及内共振幅频特性,并研究了轧机工作辊与支承辊的动态分岔特性,发现随着外扰力的变化,轧机辊系均会出现周期、倍周期、混沌运动等一系列复杂的运动状态,并得到了各轧辊出现不同运动状态的条件,为研究抑制轧机振动问题提供了有效的理论参考。     

高速冷轧机辊系非线性动力学模型及控制参数优化

综合运用轧制过程动态轧制力模型、轧机系统分段非线性弹性力模型和分段非线性摩擦力模型,建立了考虑非线性因素耦合的高速冷轧机辊系动力学模型,采用平均法求解幅频响应方程,研究了轧机系统主要参数对轧机垂直振动的影响。分析结果表明：动态轧制力一次项刚度越小,轧机系统固有频率越大;动态轧制力三次项刚度不为零时,轧机系统出现明显跳跃现象;非线性弹性力起主导作用时,易发生跳跃现象;非线性摩擦力越大,轧机系统振动幅值越小,分段特性减弱;外扰力幅值越大,振动幅值越大,振动越剧烈;线性阻尼越大,振动幅值越小且减小幅度越缓慢。     

板带四辊轧机的三维振动特性

针对轧机振动传统的一维或二维的解析模式,给出1 580 mm四辊轧机振动的三维(空间)振动解析模式及其振动特性-固有频率和振型。在四辊轧机振动解析中被忽略的“不得已”间隙,必须在辊系结构予以考虑。利用修正三维多物体传递矩阵法辅之有限元法对轧机轧辊进行包含3个位移3个转角6个自由度的三维振动数值解析。数值模拟结果显示,四辊轧机考虑阻尼作用后的固有频率(复频率虚部)与现场测试频率基本吻合;“不得已”间隙导致轧机系统出现危险低频率,且振型为含有水平、交叉及摇摆等包含多个单一振型的复合振型。     

1450轧机工作辊的有限元分析

以1450冷连轧机组第5架轧机为研究背景,建立轧机工作辊的有限元模型,对该模型进行动力学分析,得出其固有频率和振型,并分析改变工作辊辊径尺寸对其各阶固有频率的影响,从而为合理地选择工作辊的结构尺寸提供理论依据。     

四辊轧机的六自由度垂直振动模型研究

提出一种四辊轧机工作机座垂直振动的六自由度集中质量模型,利用MATLAB软件平台对机座垂直振动的固有频率进行了数值计算。现场振动测试结果表明,计算结果比较精确。所构建的轧机工作机座垂直振动模型可以用于进行动力学仿真分析和结构动力学修改,对于全面掌握和了解四辊轧机的振动特性、避免轧机产生垂直自激振动和提高轧机的生产效率及轧制产品质量都有重要的理论和实际意义。     

冷板带轧机含振动因素的轧制力模型

通过对冷板带轧机振动过程的分析,结合轧机系统结构模型,考虑工作辊和轧件的弹性变形,推导轧机垂直系统振动过程中带钢厚度、张力、辊缝接触弧长及辊缝摩擦状态变化与轧机扭转振动系统中工作辊速度、摩擦系数变化对轧制力的影响公式,建立振动状态下的轧制力模型,运用稳定性判据对含轧制力影响因素的轧机系统运动耦合模型进行分析,最后对此模型进行仿真对比验证,讨论不同工况下和垂扭耦合对轧机垂直系统稳定性的影响。结果表明,该模型符合实际情况。     

四辊轧机机座垂直振动仿真与分析

针对某新型铝热连轧机生产实践中因垂直振动影响板带质量的问题,在建立四辊轧机六自由度动力学模型基础上,采用数值计算与ANSYS有限元仿真相结合的方法,对其垂直振动的固有频率和响应特性进行分析,探讨结构参数对轧机垂直振动特性的影响和垂直振动对板形、板厚的影响,并从改善轧机生产工况和结构参数两个方面提出了改进轧机工作的建议.     

轧机传动系统万向接轴振动影响分析

带钢冷轧过程中的轧机异常振动问题已经成为阻碍产品合格率及生产效率进一步提高的难题,并且影响到设备的使用寿命及维护成本。文中以冷连轧机系统的垂直振动现象为研究对象,对传动系统的万向接轴进行动力学分析,得到其各阶的固有频率和主振型,从而得出轧机工作时应避免的频率值。为实现大型设备的精确仿真提供了一种有效的途径。