冷带轧机垂直振动研究

论文摘要

冷带轧机常常发生多种形式的垂直振动,严重影响了生产产量和产品质量,严重时还会造成生产事故,因此,消除轧机垂直振动是实现高精度轧制的前提。作者以实验室小型冷带轧机为基础,分别从自由振动,受迫振动,自激振动三个方面研究轧机的垂直振动问题,探索工艺参数与结构参数对垂直振动的影响规律,为更加有效地、准确地预测轧机自激振动的产生,合理制定轧制规程以避免自激振动提供了帮助。本文的研究工作包括以下几个方面：(1)考虑压下油缸阻尼与辊间阻尼,建立了冷带轧机垂直系统六自由度弹簧质量模型,计算了模型中的等效质量与等效刚度。(2)从自由振动方面考虑,利用matlab软件,求解了系统的固有频率和主振型,掌握了系统的固有特性,找出了相对危险的频率为第三、五、六阶频率。(3)分别取等效质量和刚度,得到了等效质量及刚度对各阶固有频率的影响结果。修改结构参数(工作辊直径,支承辊直径,辊身长度),探索了结构参数对固有频率的影响。(4)从受迫振动方面考虑,在稳态轧制力下,进行轧机垂直系统的瞬态动力学分析,用Newmark法求解了垂直系统的时域响应,完成了轧机各部分的响应绘图,发现在阻尼的作用下,轧机振动衰减,机架部分振幅稍大。(5)在简谐激振力作用下,计算了激振频率接近6阶固有频率的6种工况下的系统响应,发现在工况1和工况6下出现了拍振现象,应通过增加阻尼,合理制定轧制规程等措施避免这种情况。(6)理论分析了轧机自激振动产生的机理,建立了系统的稳态工艺临界轧制速度计算模型,计算了多种工艺下的临界轧制速度,得到了工作辊半径,出入口厚度,前后张力,辊间阻尼,机架间距等参数对临界轧制速度的影响。这些结论对轧机垂直振动的深入研究及完善具有重要的理论意义。将这些成果应用于生产实践,从轧机设计、轧制规程制定两方面去避免垂直自激振动,对彻底解决轧机垂直振动问题,提高轧机生产产量和产品质量,有重要实际意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题来源
• 1.2 课题背景
• 1.3 国内外研究现状
• 1.3.1 轧机振动简介
• 1.3.2 引起轧机垂直振动的主要原因
• 1.3.3 影响轧机垂直振动的主要因素
• 1.3.4 抑制轧机振动的措施
• 1.4 研究目的及意义
• 1.5 研究内容
• 第2章 冷轧工艺及设备描述
• 2.1 冷轧工艺介绍
• 2.2 板带材轧机
• 2.2.1 板带材轧机的类型
• 2.2.2 新型轧机
• 2.3 轧机机座系统的主要参数
• 2.4 本章小结
• 第3章 系统固有特性分析
• 3.1 引言
• 3.2 轧机振动系统的动力学模型
• 3.3 轧机振动系统动力学模型计算
• 3.3.1 振型函数的计算
• 3.3.2 等效刚度计算
• 3.3.3 等效质量计算
• 3.4 轧机固有频率和主振型的计算
• 3.4.1 轧机垂直振动固有特性的计算方法
• 3.4.2 轧机垂直振动固有特性的分析
• 3.5 各阶质量刚度对固有频率的影响分析
• 3.6 结构参数对固有频率的影响分析
• 3.7 本章小结
• 第4章 系统的瞬态响应分析
• 4.1 系统的响应分析
• 4.2 求解时域动力响应的Newmark法
• 4.3 恒定轧制力下的受迫振动分析
• 4.4 简谐激振力下的受迫振动分析
• 4.5 本章小结
• 第5章 系统的自激振动研究
• 5.1 轧机自激振动
• 5.2 自激振动理论分析
• 5.2.1 后张力的变化造成轧制力的变化
• 5.2.2 前张力的变化造成轧制力的变化
• 5.2.3 入口端接触弧长的变化引起的轧制力变化量
• 5.2.4 出口端接触弧长的变化引起的轧制力变化量
• 5.2.5 压下率r变化引起的轧制力变化量
• 5.2.6 摩擦因数的影响
• 5.3 稳态轧制临界轧速的计算
• 5.4 工艺参数对临界轧速的影响分析
• 5.5 工艺参数对振动幅度的影响分析
• 5.6 本章总结
• 第6章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢