连续热镀锌线锌锅内沉没辊非线性振动研究

发布时间：2017-10-07 01:28

  本文关键词：连续热镀锌线锌锅内沉没辊非线性振动研究

  更多相关文章： 沉没辊 运动稳定性 内共振 叉式分岔 多尺度法

【摘要】：带钢连续热镀锌线锌锅内沉没辊的振动不仅会影响镀锌板产品质量,而且还会加速辊子两端轴承磨损。本文基于非线性振动理论分析,研究了某连续热镀锌线锌锅内沉没辊的振动机理,为制定抑制沉没辊振动的策略提供理论参考。具体工作如下:首先,取4号热张紧辊至校正辊段带钢、沉没辊及其两端轴套式滑动轴承组成的结构作为研究对象。对沉没辊进行受力和运动分析后,建立包含涡动和转动振动的力学模型。利用D'Alembert(达朗伯)原理建立沉没辊振动的非线性动力学方程。对系统的平衡态进行分析,得到系统相对于平衡态的动力学方程。其次,在不考虑外激励情况下,利用Lyapunov稳定性理论对沉没辊运动稳定性进行分析,得到稳定性判据,该判据可为生产中调节带钢初始张力和校正辊上推量以实现系统稳定运行提供参考。结合生产实际得到沉没辊稳定运行的带钢张力区间和校正辊上推量区间。分析工况参数对派生系统固有频率的影响,发现随着带钢初始张力、校正辊上推量和轴承处滑动摩擦系数等参数的变化,沉没辊涡动为主导的和转动振动为主导的固有频率呈相反的变化趋势。最后,建立沉没辊在校正辊激励作用下的非线性动力学方程,通过多尺度解法和Runge-Kutta法对其振动特性进行理论和数值分析,发现:(1)当校正辊的激励频率接近沉没辊的某阶固有频率且两阶固有频率不呈2倍频关系时,沉没辊会发生线性耦合强迫共振。(2)当校正辊的激励频率接近沉没辊的某阶固有频率且两阶固有频率呈2倍频关系时,沉没辊会发生内共振情形下的非线性耦合强迫共振;就该两自由度系统而言,即使外激励直接作用在某阶模态上,另外一阶模态也可能被激发出来;1:2内共振条件下的强迫振动相较于线性系统有如下特点:1)系统两阶固有频率接近两倍关系,但比值一定时,两个自由度的幅频曲线在一阶固有频率附近均出现了一个反共振点,从而使幅频曲线在线性共振区内从一个峰变成了两个峰,且随固有频率比值的增大,左右两个峰呈现此消彼长的现象:左峰降,右峰长。2)在反共振点附近,系统具有三稳态结构,即共存有三个稳定的周期解。(3)当校正辊的激励频率接近沉没辊的某阶固有频率的两倍且两阶固有频率呈2倍关系时,沉没辊会发生内共振情形下的主参数共振。随着激励幅值的增加,主参数共振的平凡解通过叉式分岔失去稳定性,并产生非平凡解;增加系统阻尼不仅可以提高叉式分岔所需外激励阈值,还可以减小沉没辊振动幅值;由于平方项的存在,沉没辊参数振动正、负幅值关于平衡位置会出现偏离现象;在实际生产过程中,可通过调节带钢张力和校正辊上推量,改善滑动轴承的摩擦特性来避开内共振。
【关键词】：沉没辊 运动稳定性 内共振 叉式分岔 多尺度法
【学位授予单位】：安徽工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG173;TH113.1
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-14
• 1.1 研究背景及意义9
• 1.2 国内外研究现状9-13
• 1.2.1 滑动轴承干摩擦动力学研究9-10
• 1.2.2 转子动力学研究10-11
• 1.2.3 平方非线性系统的参数与强迫振动研究11-12
• 1.2.4 热镀锌线锌锅内辊子及轴承的研究12-13
• 1.3 本文的主要研究工作13-14
• 第2章 锌锅内沉没辊动力学建模14-28
• 2.1 引言14
• 2.2 沉没辊结构模型14-15
• 2.3 轴承的简化15-16
• 2.4 沉没辊力学建模16-24
• 2.4.1 忽略沉没辊柔性的依据16-17
• 2.4.2 沉没辊轴承的摩擦与润滑状态分析17-18
• 2.4.3 沉没辊的受力分析18-19
• 2.4.4 沉没辊的运动分析19
• 2.4.5 沉没辊的力学模型19-20
• 2.4.6 带钢纵向弹性变形量的计算20-23
• 2.4.7 带钢张力分析23-24
• 2.4.8 摩擦力模型24
• 2.5 沉没辊数学建模24-26
• 2.5.1 达朗伯原理24-25
• 2.5.2 沉没辊动力学方程25-26
• 2.6 系统的平衡态和相对于平衡态的动力学方程26-27
• 2.6.1 系统的平衡态方程26-27
• 2.6.2 系统相对于平衡态的非线性动力学方程27
• 2.7 本章小结27-28
• 第3章 沉没辊运动稳定性分析28-37
• 3.1 引言28
• 3.2 李雅普诺夫运动稳定性理论及一次近似原理28
• 3.3 运动稳定性分析28-31
• 3.4 派生系统的固有频率31-33
• 3.5 系统稳定性算例分析33-36
• 3.6 本章小结36-37
• 第4章 校正辊激励作用下沉没辊非线性振动分析37-56
• 4.1 引言37
• 4.2 校正辊激励作用下沉没辊非线性动力学方程37-38
• 4.3 一阶多尺度近似38-51
• 4.3.1 强迫共振分析39-47
• 4.3.2 1:2 内共振条件下主参数共振分析47-51
• 4.4 数值分析51-54
• 4.5 本章小结54-56
• 第5章 结论与展望56-58
• 5.1 结论56-57
• 5.2 展望57-58
• 参考文献58-61
• 在学研究成果61-62
• 致谢62

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本文编号：986168