轴向运动纸幅-气垫耦合系统平衡态分析

造纸工业中采用正弦气浮干燥器对纸幅进行非接触传输并干燥时,轴向运动纸幅的横向变形与干燥器气垫区域的气体压力是相耦合的。为获得平衡状态下的纸幅变形和气垫区压力分布这两项重要的工艺参数,需要将纸幅和气垫作为一个相互耦合的系统来研究。考虑一维模型,将纸幅近似为恒张力作用下的轴向运动Euler-Bernoulli梁,并设气垫区域的气体压力满足不可压缩非定常流动的连续性方程和N-S方程,建立了纸幅和气垫的控制方程及耦合条件。采用有限差分法和Newton-Raphson法对气垫区的平衡压力和纸幅变形进行数值求解。最后,对纸幅传输速度,纸幅牵引张力等运行参数对所述系统平衡态的影响进行了讨论。     

带钢及其支承系统的参数振动分析

考虑带钢及其支承的协同作用,建立带钢及其支承系统的振动模型,通过Galerkin方法得到带钢系统的常微分方程组,并运用多尺度法和龙格库塔法进行了研究。结果表明带钢末端张力波动时,会激起系统的主参数共振,引起带钢的大幅振动。当塔顶辊固有频率与带钢某阶固有频率的比值约为2(即τ≈2)时,主参数共振区域特性与τ值远离于2的有本质的区别;此时,即使塔顶辊的初始扰动很小,塔顶辊的振动响应也会很大。     

热镀锌生产线出锌锅段带钢-气垫耦合系统振动特性研究

为获得平衡状态下带钢变形、气垫区压力以及带钢-气垫耦合系统的动特性,将带钢近似为恒张力作用下的轴向运动Euler-Bernoulli梁,根据描述气垫区气体动力学特性的经典附壁边界理论,建立带钢和气垫区气体压力的控制方程及耦合条件。引入轴向运动带钢变形的格林函数,以压力卷积的形式显式表达带钢位移,采用Newton-Raphson法对气垫区的平衡压力和带钢平衡变形进行数值求解。将带钢和气垫区气体压力控制方程分别在其平衡位置处线性化,得到描述系统线性响应的变系数偏微分方程组。通过Galerkin法对模型进行全局离散,用广义矩阵特征值问题的数值解法得到带钢的固有频率。研究结果表明:适当减小带钢运行速度并增大带钢张力有利于带钢的稳定运行,而气垫箱供应压力对带钢动特性的影响极为有限。     

带的强迫共振与主参数共振实验研究

不考虑轴向运动,采用两端简支的模型以阶次跟踪方法实验研究铜带的强迫共振和主参数共振。从谱阵图中易发现强迫共振频率等于横向激励频率,主参数共振频率为铜带张力波动频率的1/2,并且两种共振振幅峰值频率均大于铜带的固有频率,这与理论分析相符,为后续研究工作提供了实验依据。