Vibration characteristics of multi-parametric excitations and multi-frequency external excitations of rolling mill under entry thickness fuctuation of strip

A dynamic rolling force model with multi-parametric excitations and multi-frequency external excitations caused by entry thickness fuctuation of strip was established.Based on the dynamic rolling force,a nonlinear vertical vibration model with multi-parametric excitations and multi-frequency external excitations was established.The method of multiple scales was used to solve the amplitude-frequency characteristic equation of primary resonance of the nonlinear vibration system of a rolling mill.The transition set and the topology structure of systematic global bifurcation were obtained by using the singularity theory.Finally,primary resonance characteristics of the system under entry thickness fuctuation of strip were analyzed by using actual parameters of the rolling mill.The global bifurcation curves with the change of amplitude and frequency of entry thickness fuctuation of strip were obtained by using numerical simulation,and many dynamic behaviors were found such as single-cycle motion,multi-cycle motion and chaotic motion,which can provide a theoretical reference for further restraining the vibration of a rolling mill.

基于动态轧制力的冷轧机非线性振动特性研究

在Bland-Ford-Hill轧制力模型的基础上,考虑冷轧机轧辊在垂直方向上振动位移动态变化影响,建立一种动态轧制力模型。针对该轧制力公式,通过对轧制力和轧辊压扁半径条件进行解耦计算,推导出轧制力的显示计算式。在此基础上进一步考虑轧机机械结构振动影响,建立含有动态轧制力的轧机辊系非线性垂直振动方程。采用谐波平衡法求解出该系统的主共振幅频特性方程。以实际轧机参数进行仿真研究,分析轧机中非线性刚度、阻尼、外扰力等参数变化下的轧机主共振幅频特性,并研究外扰力发生变化时轧机的动态分岔特性。研究发现,随着外扰力的变化,轧机可能会出现周期、倍周期、混沌运动等一系列复杂的运动状态,这为研究抑制轧机振动问题提供有效的理论参考。

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。

轧件不对称滞后变形下动态轧制力建模及仿真研究

通过分析轧制过程中轧辊振动对轧件弹塑性变形状态的影响,研究不同轧辊振动方向下轧制力的变形特点及其表达形式,建立一种具有不对称滞后变形作用的动态轧制力模型。基于不对称动态轧制力模型,通过以某厂1780轧机实际参数进行数值仿真,得到轧辊半径、轧辊转速、前张力、后张力及入口厚度等因素变化下动态轧制力与轧辊振动位移之间的滞后关系曲线。从仿真结果中可以得出,随着轧辊半径的不断增大,滞后区域会逐渐增大,导致系统的耗散能量增大;减小轧辊的转速、板带的入口厚度都会使滞后区域减小,从而减少耗散的能量;同时还通过前、后张力对滞后曲线的影响规律验证热连轧机的微张力控制特点。以上结论为进一步研究和抑制轧机振动问题提供了理论基础。

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。

车辆垂向轮轨力识别方法与试验

为了解决轨道车辆轮轨接触载荷难以直接测量的问题,提出了一种轮轨接触力时域识别方法。建立了考虑浮沉和点头的10自由度车辆垂向振动模型,利用车辆系统的加速度响应和位移响应实现了对车辆垂向轮轨接触力的识别;反演模型同时能够实现已测量响应的再现以及对其他非测量部位响应的识别。利用滚动振动试验台测试数据对反演模型进行了验证,研究结果表明:反演模型能够较为准确地对车辆垂向轮轨力进行识别,同时在预测车辆系统非测量部位响应以及测量部位响应再现方面也具有较高的精度,相关系数均大于0.9,为极强相关。

考虑物料不对称滞回性质的振动压路机振动轮的动响应

考虑被压实物料的不对称滞回特性,建立了振动压路机振动轮-车架系统的二质量运动模型.通过解析分析,得到振动轮运动的近似解析式,并与实测的动响应进行了定性比较.证明了只有考虑参振物料的不对称滞回性质的影响,才能够得到正确的振动轮动响应.

混合润滑状态下板带轧机垂直振动特性研究

考虑轧制界面混合润滑状态的影响,基于卡尔曼力平衡理论建立了含润滑油膜厚度的动态轧制力模型。在此基础上,考虑板带轧机机械结构振动影响,建立了混合润滑状态下板带轧机的非线性垂直振动动力学模型;采用多尺度法对该振动模型进行求解,得到了系统的主共振幅频率方程。最后采用实际参数进行仿真,分析了三次刚度系数和外扰力幅值对系统主共振幅频特性的影响,得到了外扰力幅值和入口油膜厚度变化下的全局分岔图,发现外扰力和入口油膜厚度变化时会导致系统出现周期和混沌运动,同时发现轧机刚度系数对系统的运动行为影响很大,在合适的刚度下油膜厚度的变化将对系统振动行为不再敏感。

板带轧机液压压下-垂直振动特性研究

考虑板带轧机垂直振动对液压压下系统中四通伺服电磁阀非线性流量的影响,推导出非线性流量变化下的液压缸的非对称分段弹簧力,并建立了板带轧机液压压下-垂直振动动力学方程.运用平均法求解出该轧机振动系统的幅频响应方程,并利用奇异性理论求解了轧机在动态轧制过程的分岔特性,得到4组不同的转迁集及其对应的分岔图,分析了开折参数对轧机分岔特性的影响.最后以实际轧机参数为例,通过仿真发现系统幅频曲线在分段处出现拐弯特性,调整伺服阀响应时间可降低系统振幅不稳定频率区域,通过调整外激励幅值与阻尼比等参数可有效改善系统共振情况,为进一步抑制轧机辊系振动提供理论参考.

基于颗粒阻尼吸振的波纹辊轧机非线性垂振控制

轧机振动理论的研究一直是轧制成形领域的前沿科学问题,对板材的质量和设备的稳定运行至关重要。随着轧制复合成形技术的快速发展,波纹辊轧机作为一种具有特殊辊型的设备,在复合板制备上具有细化晶粒、改善板形、提高结合强度等突出优点,逐渐成为当前的研究热点,但是复杂辊型曲线所诱发的轧制力动态变化对轧机的稳定性控制提出了新的挑战。为了对波纹辊轧机的非线性垂振进行合理的控制,建立了考虑波平辊系之间的非线性刚度、波纹界面非线性阻尼和轧制力动态波动的非线性垂振方程,通过分岔图、最大Lyapunov指数、相轨迹和Poincare截面分析了轧制力的动态变化对系统稳定性的影响,发现轧制力的动态变化诱发系统产生了复杂的动力学行为。设计了一种颗粒阻尼吸振器对波纹辊轧机非线性垂振进行控制,运用多尺度法求解得到了安装颗粒阻尼吸振器系统的幅频特性曲线方程,分析了钢珠颗粒群质量、吸振器刚度系数、阻尼系数以及质量比对幅频特性曲线的影响,通过数值仿真研究了颗粒阻尼吸振器对非线性垂振的控制效果。最后,通过试验验证了颗粒阻尼吸振器设计的正确性和可行性,缩短动态过程调整时间的同时也减小了系统的振幅,为波纹辊轧机非线性动力学分析及稳定性控制提供理论指导和技术支持。

万向轴倾角对热连轧机振动的影响研究

四辊轧机在轧制过程中,辊系受力非常复杂,研究辊系的振动除考虑其它因素外还应考虑万向接轴附加弯矩的影响。建立工作辊耦合动力学模型,证明辊系振动存在水平和垂直方向的耦合关系,并进行数值仿真,得出万向轴倾角的存在使部分扭振转换成万向接轴弯振,进而影响辊系的动力学特性;仿真表明,万向轴倾角在一定角度下位移响应会出现分岔等现象。

冷连轧机组耦合振动模型及影响因素分析

针对板带轧制过程轧机出现的垂直振动问题,分析轧机液压与机械系统耦合作用,建立4自由度轧机机-液耦合振动模型。研究前后张应力、压下制度和摩擦因数对轧机振动过程中轧制力的影响,构建轧机振动轧制力增量模型。基于振动系统正负阻尼对轧机振动的稳定性影响,提出用于表征轧机振动发生概率的振动系数指标与轧机稳定判别模型。同时选取现场典型规格产品为例,分析出轧制速度、压下制度、平均张力、乳化液流量、乳化液浓度和乳化液温度等关键工艺参数对振动系数的影响规律,并编制轧机振动系数计算软件,将其应用到某厂五机架冷连轧机组,验证了本文提出的振动判别模型的有效性。

波纹辊轧机辊系垂直振动的仿真与分析

波纹辊轧机在轧制复合板过程中由于辊型曲线的影响经常会发生振动现象,波纹辊轧机辊系的垂直振动会影响轧制过程的稳定性,故以波纹辊轧机为研究对象,建立了轧机4自由度垂直振动模型。利用有限元软件ABAQUS,分别对波纹辊轧制与平辊轧制过程进行了仿真模拟,并对轧制过程中轧制力的变化情况进行了对比与分析。求解了波纹辊轧机辊系的固有频率,并利用Adams/Vibration分析模块,对波纹辊轧制与平辊轧制时轧辊的动态响应情况进行了仿真与分析。分析结果表明:由于波纹辊表面为波纹形,波纹辊轧制复合板时的轧制力比平辊轧制的轧制力大且轧制力波动较大,在垂直方向的振动较为明显。