基于数字样机试验方法的冷轧辊轴承安全运行关键技术研究

发布时间：2018-03-25 04:23

  本文选题：虚拟试验　切入点：冷轧辊　出处：《华东理工大学》2017年博士论文

【摘要】：冷轧薄板是国民经济中的重要生产资料,在国防、汽车、机械制造等领域都有着重要应用。冷轧辊轴承作为冷轧机中重要的部件,能够为轧制过程提供稳定的承载能力,其运行状态对于整条冷轧机组起着至关重要的作用。由于冷轧辊油膜轴承在恶劣的状态下工作,如何能够准确的对其在线运行状态进行监测一直是这个领域内诸多专家的研究重点。近年来,冷轧辊轴承在线烧损事故屡有发生,已经成为影响机组安全生产的重大隐患。因此,对于冷轧辊轴承安全运行关键技术的研究,具有十分重要的科学意义和重大的工程应用价值。在国家自然科学基金(基金号:50775072)和宝钢科研项目的资助下,本课题开展了相关的研究工作。为了减少冷轧辊轴承屡屡发生的在线烧损事故,本文针对冷轧液压伺服系统、冷轧辊轴承动压润滑系统和冷轧辊轴承锥衬套装配间隙中存在的问题,应用理论研究、数字样机虚拟试验研究和实物试验分析相结合的方法,开展了相关工作。基于AMESim软件,建立了冷轧辊轴承加载系统的虚拟试验数字模型,对轧制过程中的动态变增益补偿方法进行了较深入的研究,并对推上缸位移超差问题进行了虚拟试验分析。同时,由基于推上缸位置超差问题所引出的冷轧辊轴承润滑状态恶化问题,又分别研制了冷轧辊轴承动压供油状态在线监测系统和轧辊锥衬套间隙离线测试与微调系统,并完成了现场工程安装和试验。得到的监测数据为冷轧辊轴承分析预防在线烧损事故提供了参考依据。论文的主要工作包括:(1)研究了恒轧制力控制模式下液压推上伺服系统动态响应不一致问题。基于AMESim冷轧机液压推上伺服系统数字模型虚拟试验平台,对液压推上伺服系统轧制力动态响应问题进行了仿真,提出了变刚度下(变油柱高度)系统变增益的调节方法,解决了轧制过程中推上缸动态响应不一致的问题,减少因液压推上系统动态特性变化而产生的平整花缺陷。(2)研究了加载状态和卸载状态下推上缸调速特性不一致问题。以数字模型为基础,对系统在加载状态和卸载状态下的调速特性进行仿真分析,使得液压推上伺服在加载状态和卸载状态都具有相同的调速特性,解决调试过程中液压增益参数的预设定问题。(3)研究了操作侧和传动侧推上缸位置超差问题。基于冷轧机液压推上伺服系统数字模型试验平台,通过改变模型中的设置参数,对影响冷轧辊轴承安全运行的这一故障现象进行模拟复现。(4)研究了冷轧辊轴承动压供油状态在线监测和锥衬套间隙离线测试与微调新方法。为了掌握轧制过程中动压供油状态的具体情形,避免轴承出现在线烧损事故,研制了一套能够同时监测动压供油温度、流量和压力的在线监测系统。同时,为了掌握锥衬套装配间隙与在线烧损事故之间的关系,研制了一套锥衬套间隙离线测试与微调系统。(5)研究了基于模糊算法的轧机运行风险评估模型。为了提高冷轧辊轴承安全运行的保障水平,以模糊逻辑为基础,应用Mandani算法,并以专家知识作为模糊规则库的制定标准,建立了轧机运行风险评估模型。为快速判断机组的运行状况提供了一个有效地决策平台。研究结果与试验数据表明,基于AMESim虚拟试验平台得到的变增益控制方法在冷轧机组现场调试过程中得到了应用,起到了以虚辅实的作用,缩短了机组的调试时间,提高了机组运行的效率,减少了因液压推上系统动态特性变化而产生的平整花缺陷。同时,动压供油状态在线监测系统和锥衬套间隙离线测试系统能够满足工程现场的应用需求,监测得到的实时数据真实可靠。以上两套系统均在工程现场进行了试验验证,有效地提高了冷轧辊轴承的监测水平和维护技术。并且,这些数据作为轧机运行风险评估模型的输入参量,为快速判断机组的运行状态提供了扎实的工程基础。基于以上研究所得到的冷轧辊轴承安全运行监测和维护技术作为冷轧厂的核心技术,具有实用可靠和技术先进的特点。
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【学位授予单位】：华东理工大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TG333
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本文编号：1661536