椭圆齿轮驱动的结晶器低频共振分析

生产实践中,一些连铸机每次开浇,从起步拉速向工作拉速的升速过程中,在结晶器振动频率远低于振动系统自然频率的情况下,就发生较为剧烈的共振现象,导致钢液液面抖动,严重的还造成漏钢等生产事故.针对这一现象,建立椭圆齿轮驱动的结晶器非正弦振动系统扭振模型,推导动力学方程,讨论该系统发生低频共振的原因及其影响因素.所建模型能够为解决结晶器振动平稳性问题,更好地应用该振动装置打下基础.     

椭圆齿轮驱动的结晶器非正弦振动系统动力学分析

建立了椭圆齿轮驱动的结晶器非正弦振动系统动力学模型,推导了动力学方程.研究表明,与正弦振动系统相比,椭圆齿轮驱动的结晶器非正弦振动系统不但刚度矩阵随曲柄位置变化,质量矩阵和阻尼矩阵也随曲柄位置变化;振动系统的弹性振动激励除基波外,还包含高次谐波分量,连铸机正常工作时,不仅基频要远离固有频率,幅值较大的谐波频率也要远离固有频率,这是正弦振动中不存在的问题.     

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。     

双偏心驱动结晶器非正弦振动波形及工艺参数研究

针对连铸结晶器构造了一种新型非正弦振动波形函数,给出了采用机械驱动实现此非正弦振动的方案;对此波形函数及实现方案的优越性进行了分析,给出了波形偏斜率的合理取值范围及负滑动时间、负滑动率、负滑动量、正滑动时间、最大相对速度差等多个工艺参数的计算方法,绘制了多工艺参数等值曲线,为拉速-频率同步控制模型的建立及实际生产应用提供参考。     

立式凝结水泵次谐波结构共振故障诊断及处理

立式凝结水泵在变频运行状态下普遍存在结构共振的问题,总结了该类故障的抑制措施及效果。常规的凝结水泵共振,主频率都是工频,机械缺陷引发的低频振动较为少见。某两台凝结水泵出现了低频主导的振动超标故障,全面测试分析后,发现振动信号中的次谐波频率与结构固有频率存在合拍特征,诊断为次谐波振动引发的结构共振,解析了低频振动来源于轴承缺陷,通过检查证实了诊断的正确性,有效地处理了凝结水泵次谐波共振故障。     

椭圆齿轮驱动结晶器非正弦振动的研究

开发并应用了椭圆齿轮驱动结晶器非正弦振动装置。在分析非正弦振动产生原理的基础上,给出了振动的位移、速度和加速度函数,并提出了实现机构——椭圆齿轮驱动机构。采用了弹簧缓冲的结晶器谐振技术,提高了振动平稳性,减少了振动冲击和驱动电动机功率。对振动的工艺参数和动力学特性进行了分析。工业应用表明此技术对减少拉漏、减轻振痕、提高铸坯表面质量及提高拉坯速度等方面效果显著。     

悬垂缆线的非线性振动

研究了在曲线平面内受到简谐激励力作用下的悬垂缆线的非线性振动。用Hamilton原理导出悬垂缆线面内运动的非线性偏微分方程。通过假设悬垂缆线的挠度曲线,运用Galerkin方法将偏微分方程转化为常徽分方程．用多尺度法研究悬垂缆线的主共振、超谐波共振和次谐波共振,得到了系统的定常周期解,平均方程和幅频曲线。研究了非线性对幅频曲线的影响和定常运动的稳定性。研究表明,由于非线性,系统不仅有激励频率接近固有频率的主共振,而且还会出现激励频率接近固有频率整数倍或分数倍的次谐波共振和超谐波共振。     

变距双滑块曲柄驱动结晶器非正弦波形及参数

针对现有液压驱动的连铸机结晶器非正弦振动技术同步性较差、伺服缸偷停和维修量大,以及机械驱动的连铸机结晶器振动装置非正弦振动振幅和特有的波形偏斜率在线不可调的问题,研究开发一种新型的变距双滑块曲柄驱动结晶器非正弦振动发生装置。该装置与以往机械式驱动的非正弦振动发生装置不同,随着变距δ的变化波形函数振幅A和偏斜率也随之变化,实现了结晶器非正弦振动的波形偏斜率、振幅和振动频率均能在线可调,为拉坯速度和振动参数的精确同步控制创造了条件。实现的波形更加符合连铸结晶器振动的机理,在上升期具有较小且较恒定的上升速度,在下降期具有较大的负滑脱速度和较小的负滑脱时间,有利于提高铸坯质量和拉坯速度。驱动装置尺寸小、波形调节简单,投资少,特别便于现有连铸机改造,是一种较理想的连铸机结晶器振动发生装置。     

椭圆齿轮驱动的结晶器非正弦振动系统振动特性研究

为解决椭圆齿轮驱动的连铸结晶器非正弦振动系统的低频共振问题，建立了该系统的动力学模型，推导出动力学方程。结果表明，时变参数决定共振频率，激振力幅值决定共振峰值，合理设计弹簧刚度、预压力，减小铸坯摩擦力可大大减小共振峰值，提高结晶器运行平稳性。     

非圆齿轮驱动结晶器非正弦振动的研究

提出一种由新型非圆齿轮驱动的连铸结晶器振动机构,给出根据结晶器非正弦振动的工艺特点设计匹配的非圆齿轮的方法;与实际中由椭圆齿轮和蜗线齿轮驱动的振动系统相比,该新式非圆齿轮可以同时满足结晶器在正滑动和负滑动区间的工艺参数要求,克服了现有非圆齿轮不能同时调节两个以上结晶器振动工艺参数的缺点,使得由非圆齿轮驱动的结晶器振动机构能够充分发挥出非正弦振动的优点,从而拓展了机械式非正弦振动机构的应用范围。     

Motion stability analysis of non-sinusoidal oscillation of mold driven by servomotor

The investments of the electro-hydraulic servo system of the mold non-sinusoidal oscillator are great, the modification ratio of the mechanical type is unable to be adjusted online, and some continuous casters suffer from server resonance during the casting. A mold non-sinusoidal oscillation mechanism driven by servomotor is proposed and the prototype is produced in the lab, the investment is low and the modification ratio is can be adjusted online, and the stability problem is studied. At first the dynamics model of the servomotor non-sinusoidal oscillation is established, and the kinematics differential function is deduced. Furthermore, based on the harmonic balance method, the eigenvalues of the system are solved; the criterion of the stability of the system is put forward. In addition, the eigenvalues and harmonic with different oscillating parameters are analyzed. Analytical results show that the real parts of the eigenvalues are positive, the system will be unstable, and the resonance will occur when the positive real parts of the eigenvalues are extremum. A foundation is established for solving the running smooth problem and next application of this mechanism.     

结晶器非正弦振动研究

介绍了一种椭圆齿轮传动的结晶器非正弦振动装置。通过运动学分析，得到非正弦振动曲线。非正弦振动曲线解析表达式很复杂，无法进行分析。本文利用数值分析方法，得到其傅立叶级数的近似表达式，为设计适合不同工艺条件的结晶器非正弦振动装置提供方便。     

结晶器非正弦高频振动电液伺服控制系统的研究

开发了非正弦振动波形和计算机控制的电液伺服系统,用于提高拉坯速度和铸坯的表面质量,利用C语言和汇编语言编制了界面友好的计算机控制软件,推导了液压伺 服控制系统的数学模型。在半板簧结晶器振动试验装置上,模拟了小方坯连铸机的非正弦振动,研制的液压伺服控制系统响应速度快、控制精度高,完全满足了工业生产的要求。     

连铸结晶器非正弦振动装置建模与固有特性分析

为实现机械系统驱动的结晶器非正弦振动波形偏斜率的在线调节,设计出一种双伺服电机驱动的结晶器非正弦振动装置。阐述其工作原理,建立三维模型并进行运 动学仿真;建立扭转-平移耦合动力学模型,推导其动力学方程。研究表明,非正弦振动系统的质量矩阵是常量,刚度矩阵、阻尼矩阵随时间周期性变化。最后,基于瞬时机构凝固法,分析了系统偏心轴的转角、振幅、构件惯性参数及刚度对其固有频率的影响。     

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。     

连铸结晶器新型非正弦振动波形函数的开发

结晶器非正弦振动可以获得较短的负滑动时间、较长的正滑动时间,有助于减小铸坯表面振痕,增加保护渣消耗,提高铸坯表面质量。但非正弦振动的加速度大,增大了振动的惯性力,降低了结晶器运动的平稳性。针对此问题,构造了一种新型结晶器振动波形函数,将加速度作为确定波形函数的一个影响因素,通过给定加速度控制波形函数的具体形式,可以保证良好的波形动力学特性。在恒定的加速度下,通过增大波形偏斜率,可缩短负滑动时间,延长正滑动时间,增强振动的非正弦特性,而不影响结晶器振动平稳性;同时可以通过减小振动加速度来缩短负滑动时间。该波形函数光滑连续,不会产生刚性和柔性冲击,具有良好的动力学特性。