基于动态辊缝的四辊冷轧机垂直振动系统建模与仿真

发布时间：2017-10-24 14:25

  本文关键词：基于动态辊缝的四辊冷轧机垂直振动系统建模与仿真

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【摘要】：本论文以四辊板带冷轧机的垂直振动现象为研究对象，对其垂直振动的产生原因以及主要影响因素等方面进行了探讨与研究。在结构模态分析和动态响应理论的基础上，对轧机的垂直振动系统以及轧制过程进行了建模仿真分析。论文的主要研究内容有如下几点： (1)在考虑到轧机上下辊系垂直振动以及轧件弹塑性变形规律影响的情况下，建立了轧机动态辊缝力学模型。在此模型的基础上，充分考虑实际轧制过程中垂直振动所带来的干扰，推导出了动态辊缝处的动态轧制力以及轧制力变化量的计算公式。为了进一步研究轧辊垂直振动位移给轧件变形速度所带来的影响，推导出了轧件变形速度计算公式，，进一步丰富了四辊冷轧机动态辊缝模型研究的内容。 (2)在使用SolidWorks建模基础上，运用有限元分析软件ANSYS对四辊冷轧机的工作辊、支承辊以及机架进行了动力学模态分析。研究了轧机工作辊、支承辊、机架自身固有振型以及其在垂直方向上的形变对轧制过程中辊缝变形的影响，对其中影响辊缝变形较大的轧机各零部件特定振动频率下的振型进行了详细的研究。考虑到机架长期处于复杂的工作环境，在对机架进行动力学模态分析之前对其进行了静力学分析以及强度和变形的校核。 (3)为了研究辊缝处各项参数对于轧机稳定性的影响，运用非线性有限元软件ANSYS/LS-DYNA针对不同辊缝摩擦系数、轧制速度以及轧件入口厚度下的轧制过程分别进行了动态仿真分析，得出不同辊缝摩擦系数、轧制速度以及轧件入口厚度下的轧机系统等效应力以及应变分布图，以及相关参数对轧机稳定性的具体影响。 (4)对国内某企业2800四辊可逆式冷轧机进行垂直振动工程测试以及建立轧机系统六自由度振动模型。将振动信号处理分析与数学模型计算研究相结合，对轧机振动性质和振动影响因素进行深入探究。通过测试手段诊断出垂直振动的振源，通过结合建立的数学模型确定工作辊的主要振动频段。并且为了进一步分析、研究轧制过程中的各项参数对轧机垂直振动的影响，对测试过程中各项参数影响下的测试结果以及图像进行了比较分析，验证了基于动态辊缝参数的轧制过程动态仿真结论的正确性。
【关键词】：轧机 动态辊缝 垂直振动 仿真分析 振动测试
【学位授予单位】：杭州电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG333
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-8
• 目录8-10
• 第1章 绪论10-17
• 1.1 课题来源10
• 1.2 论文的研究背景10-11
• 1.3 轧机垂直振动的研究概况11-14
• 1.3.1 轧机垂直振动的国外研究现状11-12
• 1.3.2 轧机垂直振动的国内研究现状12-13
• 1.3.3 轧机垂直振动研究的发展方向13-14
• 1.4 论文主要内容14-15
• 1.5 论文主要体系结构组成15-16
• 1.6 本章小结16-17
• 第2章 轧制和轧机垂直振动基本理论知识17-24
• 2.1 金属塑性变形基本知识17-18
• 2.2 板带轧制精度影响因素分析18-21
• 2.2.1 板带精度影响因素的理论分析18-20
• 2.2.2 影响轧件厚度精度的基本公式20-21
• 2.3 轧机垂直振动的基本理论21-23
• 2.3.1 轧机垂直振动的类型21-22
• 2.3.2 目前轧机垂直振动的主要抑制措施22-23
• 2.4 本章小结23-24
• 第3章 垂直振动影响下的四辊轧机动态辊缝模型的研究24-31
• 3.1 动态辊缝模型研究的意义24
• 3.2 轧机动态辊缝力学模型的建立24-27
• 3.3 辊缝处振动位移引起的轧制力变化量27-29
• 3.4 辊缝处振动位移对轧制变形速度的影响29
• 3.5 本章小结29-31
• 第4章 四辊冷轧机垂直振动系统的建模仿真分析31-59
• 4.1 四辊冷轧机辊系的建模仿真分析32-42
• 4.1.1 四辊冷轧机工作辊的三维实体模型的构建32-33
• 4.1.2 四辊冷轧机工作辊的动力学模态分析33-37
• 4.1.3 四辊冷轧机支承辊的三维实体模型的构建37-38
• 4.1.4 四辊冷轧机支承辊的动力学模态分析38-42
• 4.2 四辊冷轧机机架的建模仿真分析42-52
• 4.2.1 四辊冷轧机机架的三维实体模型的构建42-43
• 4.2.2 四辊冷轧机机架的静力学分析43-47
• 4.2.3 四辊冷轧机机架的动力学模态分析47-52
• 4.3 基于动态辊缝因素的轧制过程动力学性能仿真分析52-58
• 4.3.1 考虑不同摩擦系数的轧制过程动力学分析52-54
• 4.3.2 考虑不同轧制速度的轧制过程动力学分析54-56
• 4.3.3 考虑不同入口轧件厚度的轧制过程动力学分析56-58
• 4.4 本章小结58-59
• 第5章 轧机垂直振动工程测试与建模分析59-77
• 5.1 振动测试工程设备与参数59-60
• 5.2 轧机垂直振动工程测试的方法及轧制工艺参数60-62
• 5.2.1 测试方法及测点的布置60-62
• 5.2.2 测试的轧制工艺参数62
• 5.3 轧机垂直振动工程测试的结果以及分析62-70
• 5.3.1 轧机工作辊振动的核心频率62-63
• 5.3.2 工作辊振动动力学主导特征与振动在轧机系统中的传递性63-65
• 5.3.3 轧机垂直振动的各项影响参数分析65-70
• 5.4 2800 轧机的六自由度动力学模型及其固有特性分析70-75
• 5.5 本章小结75-77
• 第6章 总结与展望77-79
• 6.1 总结77
• 6.2 展望77-79
• 致谢79-80
• 参考文献80-83
• 附录83

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：1089164