轧机主传动系统扭振研究

论文摘要

轧机主传动系统的扭转振动,是造成轧机设备破坏的主要原因。研究轧机主传动系统的扭振现象可以更好的认识和了解振动发生的本质,为轧机主传动系统的设计和优化、降低扭振的水平提供理论支持。本文首先采用集中参数法建立了某精轧机主传动系统的分支式模型和主从自由度模型,计算了系统的扭振固有频率和模态,推导了固有频率对设计参数的灵敏度公式,计算了冲击载荷作用下主传动系统的动力响应,从而得到系统的扭矩放大系数,并对间隙咬钢的冲击过程进行了数值仿真。在此基础上,开发了基于MATLAB环境的轧机主传动系统扭振分析软件,所开发的软件系统具有良好的用户界面,便于工程技术人员使用。最后采用有限元法建立了某初轧机主传动系统扭振分析的有限元模型,采用在自由度间建立约束方程的方式解决了轴系间的扭振耦合问题,计算了初轧机主传动系统的扭振固有频率和模态,采用模态叠加法计算了主传动系统在冲击载荷作用下的动力响应。本文的工作为轧机主传动系统的优化设计和扭振评价打下了基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 引言
• 1.1 本课题研究简介
• 1.1.1 本课题的研究目的及意义
• 1.1.2 本课题的研究现状
• 1.2 本课题的研究目标和内容
• 1.2.1 本课题的研究目标
• 1.2.2 本课题的研究内容
• 2 轧机主传动系统扭振分析的集中参数模型方法
• 2.1 轧机主传动系统的组成和结构形式
• 2.2 轧机主传动系统扭振现象和研究内容
• 2.2.1 轧机主传动系统的扭振现象
• 2.2.2 轧机主传动系统扭振的研究内容
• 2.3 轧机主传动系统扭振分析的集中参数模型
• 2.3.1 集中参数模型介绍
• 2.3.2 两自由度模型的理论解法
• 2.3.3 多自由度模型的数值解法
• 3 集中参数法扭振分析软件的开发
• 3.1 MATLAB 软件及其图形用户界面设计
• 3.1.1 MATLAB 软件介绍
• 3.1.2 句柄图形的概念
• 3.1.3 用户界面控制对象设计
• 3.1.4 用户界面对话框设计
• 3.2 程序框架及软件界面
• 3.2.1 设计参数及程序框架
• 3.2.2 软件界面
• 4 某精轧机主传动系统扭振分析实例
• 4.1 精轧机主传动系统的结构
• 4.2 集中参数分支式力学模型
• 4.2.1 分支式模型简化
• 4.2.2 固有频率和模态
• 4.2.4 扭矩放大系数
• 4.3 集中参数主从自由度力学模型
• 4.3.1 主从自由度模型简化
• 4.3.2 主从自由度模型固有频率及模态
• 4.3.3 固有频率灵敏度分析
• 4.3.4 扭矩放大系数
• 4.3.5 间隙冲击咬钢过程动态响应仿真
• 4.4 本章小结
• 5 轧机主传动系统扭振分析的有限元法
• 5.1 有限元软件MSC.PATRAN/NASTRAN 介绍
• 5.2 特征值问题的求解方法
• 5.2.1 截断Lanczos 方法
• 5.2.2 子空间迭代法
• 5.3 动力响应的求解方法
• 5.3.1 直接积分法
• 5.3.2 模态叠加法
• 5.4 可逆式初轧机扭振有限元分析
• 5.4.1 主传动系统组成
• 5.4.2 主传动系统有限元模型
• 5.4.3 固有频率及模态
• 5.4.4 动态响应分析
• 6 全文总结与展望
• 6.1 主要研究成果
• 6.2 后续工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录