冷轧卷取机振动及张力分布的研究

论文摘要

卷取机是轧钢车间的重要辅助设备,在带材和线材生产中均被广泛应用。卷取机是一个集机械、电气、液压、控制、传动为一体的复杂系统,并且在非常恶劣的环境下工作。卷取机的工作状态直接影响着轧机,特别是连轧机生产力的发挥,以及带钢的产品质量。因此,对冷轧带钢卷取过程中卷筒的振动和张力分布的研究是非常必要的。带材卷取过程是一个十分复杂的变形过程。以前人们对卷取的研究大都集中在对卷筒径向压力及钢卷的内部应力计算上。而针对真正影响带钢板形的卷取张力分布研究很少。近年来,随着用户对钢材的与表面质量要求越来越高和越来越激烈的市场竞争,卷取技术逐渐被国内外研究人员重视。本文首先对冷轧卷取机的类型、工艺特点、结构和发展状况进行了概括性介绍,并对卷取机的结构和工作原理进行概述和总结;其次,建立了准确的卷筒振动模型,对卷取过程中卷筒的振动和工作状态进行分析;再次,对影响张力分布的沿轴向不同位置的卷取半径的变化量进行理论推导,采用迭代法计算钢卷卷取的径向压力和压缩系数,计算出在卷取过程中卷取半径的变化,从而得出不同凸度情况下的带钢在卷取过程中张力的横向分布;最后,通过ANSYS/LS-DYNA有限元软件对卷取过程进行模拟分析。将模拟结果与计算结果进行对比,结果十分吻合,证明了模拟结果的准确性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 我国板带材生产情况
• 1.2 卷取研究及发展状况
• 1.3 冷轧卷取设备研究状况
• 1.4 本文主要研究内容及研究意义
• 第2章 冷轧卷取设备及技术
• 2.1 冷轧带钢卷取机概述
• 2.1.1 冷轧带钢卷取机的分类
• 2.1.2 冷轧带钢卷取机的工艺特点
• 2.1.3 冷轧带钢卷取机的结构
• 2.2 卷取张力控制原理
• 2.2.1 直接张力控制方式
• 2.2.2 间接张力控制方式
• 2.2.3 控制原理分析
• 2.3 本章小结
• 第3章 冷轧卷取机卷筒工作状态的研究
• 3.1 建立卷筒振动模型
• 3.2 卷筒振动的数学模型
• 3.2.1 振动方程的建立
• 3.2.2 刚度系数的求解
• 3.2.3 卷筒的固有频率和主振型
• 1、λ₂ 的求解'>3.2.4 系数λ₁、λ₂的求解
• 3.3 卷筒电机负载力矩分析
• 3.4 卷筒轴上的惯性力矩分析
• 3.4.1 转动惯量及其变化率
• 3.4.2 角速度及其变化率
• 3.4.3 卷径及其变化率
• 3.4.4 卷筒轴上的惯性力矩
• 3.5 本章小结
• 第4章 卷取张力分布的研究
• 4.1 张力产生原理和张力设定
• 4.1.1 张力产生原理
• 4.1.2 张力设定
• 4.2 卷取半径的求解
• 4.2.1 带卷径向压力微分方程
• 4.2.2 设定简化模型
• 4.2.3 位移连续性方程
• 4.2.4 带卷紧密系数的确定和应力计算
• 4.3 卷取半径对带钢张力横向分布结果影响分析
• 4.4 计算结果
• 4.5 本章小结
• 第5章 卷取过程张力分布有限元仿真分析
• 5.1 ANSYS/LS-DYNA 简介
• 5.1.1 ANSYS/LS-DYNA 的特点
• 5.1.2 ANSYS/LS-DYNA 分析的一般流程
• 5.1.3 显式动力学有限元理论
• 5.2 有限元模型的建立
• 5.2.1 计算流程
• 5.2.2 单元类型选择
• 5.2.3 定义材料模型
• 5.2.4 创建卷取过程实体模型
• 5.2.5 网格的划分
• 5.3 边界条件的处理
• 5.3.1 创建PART，定义接触
• 5.3.2 约束的处理
• 5.3.3 载荷的施加
• 5.4 求解控制
• 5.5 模拟结果
• 5.6 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