基于连续体模型的轧机主传动系统扭振研究

论文摘要

随着工业现代化和科学技术的快速发展，各行各业对冷(热)轧薄带钢等钢铁产品的需求量不断增加，同时对产品表面质量和尺寸精度的要求越来越高。提高产品质量和轧制速度成为钢铁行业将来发展的重要方向之一。轧钢机运行中的振动问题是限制行业产量和质量提高的主要障碍之一。轧机主传动系统扭转振动的频率较低，一般在5～20Hz之间，它会在带材表面造成垂直于轧向的交替明暗条纹，振动较强时有与这些条纹相对应的明显厚度波动，对板带产品的板形、板厚和表面质量产生影响。研究轧机主传动扭振对提高产品质量有重要意义。本文分别建立了轧机主传动系统的集中参数模型、轧辊的连续质量模型以及轧制过程模型。通过集中参数模型，计算得到了轧机主传动系统的固有特性以及对外界扭矩扰动的响应；通过对轧辊连续质量模型的仿真，得到了轧辊作为连续质量体在外界扭矩扰动作用下的连续响应，并且同轧制过程模型相结合，得到外界扭矩扰动对轧制过程中各主要参数的影响。本课题采用国内某钢厂连轧机组的参数进行仿真计算，当轧机主传动系统发生一阶共振时对轧制变形区各轧制力能参数尤其是前后张应力产生很大的影响。对研究轧机主传动系统扭振对轧制过程的影响以及对轧机动态性能的影响有一定的理论意义和参考价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.3 课题研究的内容和意义
• 1.3.1 课题研究的依据
• 1.3.2 课题研究内容
• 1.3.3 课题研究的意义
• 第2章 主传动集中参数模型及振动求解
• 2.1 轧机主传动系统的扭振介绍
• 2.2 扭振系统动力学模型
• 2.3 等效转动惯量计算
• 2.3.1 转动惯量的计算
• 2.3.2 转动惯量的等效
• 2.4 等效扭转刚度的计算
• 2.4.1 扭转刚度的计算
• 2.4.2 扭转刚度的等效
• 2.5 扭振系统数学模型的建立
• 2.6 系统固有频率和主振型的计算
• 2.7 扭振方程的求解方法
• 2.7.1 振型的正交性
• 2.7.2 正则振型矩阵及方程的解耦
• 2.7.3 力矩激起的扭振响应
• 2.8 本章小结
• 第3章 轧辊连续质量扭振模型的建立
• 3.1 轧辊自由扭振过程的建立
• 3.2 工作辊—支撑辊等效模型
• 3.3 轧辊连续质量扭振模型的建立
• 3.4 本章小结
• 第4章 基于轧辊扭振的轧制过程的建立
• 4.1 轧制过程模型
• 4.1.1 辊缝几何形状
• 4.1.2 入口和出口位置
• 4.1.3 屈服准则和摩擦模型
• 4.1.4 中性点的位置和轧制压力的确定
• 4.1.5 出口和入口的板带速度
• 4.2 轧辊扭振对轧制过程的影响
• 4.2.1 轧辊扭振对变形区速度的影响
• 4.2.2 轧辊扭振对机架间带钢张力的影响
• 4.2.3 轧辊扭振轧制过程前后张应力的计算
• 4.3 本章小结
• 第5章 主传动系统扭振与轧制过程耦合仿真
• 5.1 仿真模型参数
• 5.2 仿真结果分析
• 5.2.1 基于集中参数模型的轧机主传动系统扭振仿真
• 5.2.2 基于轧辊连续模型的主传动系统扭振仿真
• 5.3 主传动系统扭振对轧制过程的影响分析
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
• 致谢
• 作者简介