多种非线性约束下高速冷轧机辊系动力学模型及垂直振动特性研究

发布时间：2023-01-30 17:47

　　本文以四辊高速冷轧机为研究对象,同时考虑非线性动态轧制力、分段非线性弹性约束和分段非线性摩擦约束等因素的影响,建立了多种非线性约束下高速冷轧机辊系动力学模型,对该模型进行了响应求解,数值仿真分析了幅频响应特性和稳定性。对比工程测试数据与仿真理论结果验证了分析结果的正确性。论文主要内容有:（1）分析高速冷轧机轧制过程,基于Bland-Ford-Hill轧制力模型,考虑轧件在轧制过程中发生的弹性变形、塑性变形和轧辊压扁半径的影响,建立了非线性动态轧制力模型。对非线性动态轧制力进行解耦,得到了非线性动态轧制力与振动位移的关系,并研究了主要参数对非线性动态轧制力的影响。（2）分析高速冷轧机结构,研究了弯辊缸和压下缸液压油液弹性刚度的非线性,液压缸活塞杆与缸壁间摩擦系数的非线性,在此基础上建立了高速冷轧机分段非线性弹性约束力学模型和分段非线性摩擦约束力学模型,并研究了其分段特性。（3）基于非线性动态轧制力、分段非线性弹性约束和分段非线性摩擦约束间共同影响参量的相互耦合关系,建立了高速冷轧机辊系非线性动力学模型。计算了垂直振动固有频率,通过平均法对该模型进行了响应求解,分析了不同轧机系统参数下主共... 

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 研究背景及目的和意义
    1.2 国内外研究现状和发展趋势
        1.2.1 考虑轧制过程因素的垂直振动研究现状
        1.2.2 考虑轧机结构因素的垂直振动研究现状
        1.2.3 垂直振动研究发展趋势
    1.3 本文主要研究内容
    1.4 本文主要结构
    1.5 本章小结
第2章 高速冷轧机辊系垂直振动基本理论
    2.1 轧机辊系垂直振动方程的一般形式
    2.2 轧机辊系垂直振动分析的主要方法
        2.2.1 平均法
        2.2.2 多尺度法
        2.2.3 谐波平衡法
        2.2.4 其他方法
    2.3 轧机辊系垂直振动机理和抑制方法
        2.3.1 轧机辊系垂直振动分类和形式
        2.3.2 轧机辊系垂直振动的原因
        2.3.3 轧机辊系垂直振动抑制方法
    2.4 本章小结
第3章 多种非线性约束力学模型及特性研究
    3.1 非线性动态轧制力模型及特性研究
        3.1.1 高速冷轧机轧制过程分析
        3.1.2 非线性动态轧制力模型
        3.1.3 塑性区轧制力的表达
        3.1.4 弹性区轧制力的表达
        3.1.5 非线性动态轧制力解耦及特性研究
    3.2 分段非线性约束力学模型及特性研究
        3.2.1 高速冷轧机结构分析
        3.2.2 分段非线性弹性约束力学模型及特性研究
        3.2.3 分段非线性摩擦约束力学模型及特性研究
    3.3 本章小结
第4章 高速冷轧机辊系垂直振动系统建模及特性分析
    4.1 多种非线性约束下轧机辊系动力学模型
    4.2 多种非线性约束下轧机辊系垂直振动固有特性
    4.3 多种非线性约束下轧机辊系垂直振动幅频特性分析
        4.3.1 轧机辊系动力学模型动态响应求解
        4.3.2 轧机辊系垂直振动主共振分析
        4.3.3 轧机辊系垂直振动超谐波共振分析
        4.3.4 轧机辊系垂直振动亚谐波共振分析
    4.4 多种非线性约束下轧机辊系垂直振动稳定性分析
        4.4.1 非线性方程稳定性判断方法
        4.4.2 轧机辊系动力学模型的分段简化表达
        4.4.3 轧机辊系垂直振动的奇点稳定性
    4.5 本章小结
第5章 高速冷轧机辊系垂直振动的工程验证
    5.1 轧机辊系垂直振动工程验证设备及方法
        5.1.1 轧机辊系垂直振动工程验证设备
        5.1.2 轧机辊系垂直振动工程验证方法
    5.2 轧机辊系垂直振动工程验证结果与分析
        5.2.1 轧机辊系垂直振动数据采集
        5.2.2 轧机辊系垂直振动特征分析
    5.3 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
致谢
参考文献
附录


【参考文献】：
期刊论文
[1]非线性动态轧制过程下冷轧机参激振动特性[J]. 侯东晓,王新刚,张华伟,赵红旭.  东北大学学报(自然科学版). 2017(12)
[2]多自由度冷连轧机耦合颤振机理与特性研究[J]. 彭荣荣,巩长芬,王帅,冯小艳.  锻压技术. 2017(10)
[3]液压缸非线性刚度的轧机辊系振动分析[J]. 刘彬,潘贵翔,李鹏,刘浩然,姜甲浩.  钢铁. 2017(03)
[4]轧机垂振系统自抗扰控制器设计[J]. 张瑞成,于海峰,周亚罗.  计算机仿真. 2017(03)
[5]液压缸非线性刚度约束系统的混沌预测及控制[J]. 刘彬,李鹏,刘飞,刘浩然,姜甲浩.  中国机械工程. 2017(05)
[6]冷连轧机辊系参激刚度颤振特性研究[J]. 彭荣荣.  锻压技术. 2016(10)
[7]预应力轧机垂直振动建模与稳定性分析[J]. 包红刚,赵俊天.  机械制造与自动化. 2016(04)
[8]冷轧机垂直系统动态特性分析[J]. 胡传奇,王志刚.  机械设计与制造. 2016(07)
[9]动态轧制过程下轧机辊系分岔与混沌特性[J]. 彭荣荣.  机械设计与制造. 2015(06)
[10]液压缸非线性约束下的轧机辊系振动行为[J]. 刘飞,刘彬,时培明,侯东晓.  机械工程学报. 2014(24)

博士论文
[1]轧制界面非稳态润滑动力学特性研究[D]. 付括.北京科技大学 2015
[2]板带轧机空间振动特性研究[D]. 郑永江.燕山大学 2013

硕士论文
[1]轧机主传动系统与带钢耦合建模及振动特性分析[D]. 李蕊.燕山大学 2017
[2]含动态轧制力的冷轧机非线性垂直振动特性及控制研究[D]. 朱月.燕山大学 2013



本文编号：3733306