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,为研究和抑制轧机传动系统的扭振提供了理论基础。

考虑PMSM转子偏心作用的EV动力传动系统非线性扭振特性分析

针对在路面激励,系统阻尼以及惯性负载作用下,纯电动汽车(Electric vehicle,EV)动力传动系统呈现复杂的非线性扭转振动特性,造成EV动力传动系统失稳的问题,考虑永磁同步电机(Permanent magnet synchronous motor, PMSM)制造和安装引起的静态偏心和路面激励引起的动态偏心的影响,建立EV动力传动系统非线性扭振模型,求解并分析无扰动Hamilton系统的平衡点,采用控制变量法分别研究路面激励波动,系统阻尼渐变以及惯性负载跃变对EV动力传动系统非线性扭振特性的影响,得到EV动力传动系统失稳的具体途径和机理。研究表明:分别取路面激励f_1、系统阻尼μ_1及惯性负载m_1作为单一变量,当f_1<0.23,μ_1>0.2或0<m_1<0.3时,EV动力传动系统表现为稳定的一周期运动;当0.23<f_1<0.52,0<μ_1<0.2或0.3<m_1<0.5时,EV动力传动系统由倍周期分岔通往混沌运动;当0.52<f_1<0.62或0.5<m_1<0.6时,EV动力传动系统由混沌运动转变为三周期运动;随着路面激励f_1或惯性负载m_1的进一步增大,即0.62<f_1<0.8或0.6<m_1<0.85时,EV动力传动系统表现为倍周期运动与混沌运动交替的运动状态,而随着系统阻尼μ_1进一步增大,即μ_1>0.2时,系统始终表现为稳定的一周期运动。

厚板轧机含间隙主传动系统扭振的研究

由于设计、安装和磨损等因素导致轧机主传动系统存在不同间隙,在咬钢冲击或打滑条件下振子在间隙内发生重复碰撞,造成振幅大幅度增加,是导致轧机主传动系统零部件异常破坏的主要原因。本文基于5000 mm厚板轧机,对咬刚冲击和打滑两种情况分别建立扭振模型,采用数值计算方法,求出扭矩放大系数,得到受不同间隙影响的系统动态响应的仿真结果,并比较分析不同情况下引发的扭振响应。结合现场工程实际情况对轧机主传动系统中各间隙及加载时间对扭矩放大系数的影响进行分析,研究结果可为控制和分析该类轧机扭转振动提供重要的理论参考。

考虑打滑和双间隙影响的厚板轧机主传动系统扭振

建立了主传动系统含双间隙的4自由度非线性扭振模型,并针对轧机在打滑过程中发生的扭转振动进行数值模拟,得到了主传动系统扭振的动力学响应。通过对位移响应结果分析,发现在系统发生扭转振动时,间隙处出现了重复碰撞,各振子的相对位移较大。最后给出了含有双间隙时系统各轴段的扭矩放大系数,并讨论了系统中间隙的大小、位置对各轴段扭矩放大系数的影响,比较了单间隙和双间隙时系统扭矩放大系数。对此类含间隙,特别是含多处间隙系统的研究具有一定的参考价值。