運(yùn)動紙帶動力學(xué)及振動控制研究.pdf

1、軸向運(yùn)動系統(tǒng)橫向振動和穩(wěn)定性的研究有著重要的實(shí)際應(yīng)用價值。但已有研究的對象主要為軸向運(yùn)動的弦線、梁以及薄板。對運(yùn)動紙帶的研究相對較少。本文將運(yùn)動紙帶作為研究對象,對具有彈性邊界、中間剛性支承及中間彈性支承的運(yùn)動矩形紙帶的橫向振動和穩(wěn)定性問題、加速運(yùn)動矩形紙帶的穩(wěn)定性區(qū)域、運(yùn)動矩形紙帶的振動控制、紙張的振動斷裁技術(shù)等問題進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。具體研究工作如下：(1)研究了邊界上具有彈性約束的運(yùn)動矩形紙帶的自由振動。將伽遼金無網(wǎng)格法應(yīng)用于求解具

2、有彈性約束運(yùn)動矩形紙帶的橫向振動問題?；趶椥詣恿W(xué)Hamilton原理的推廣,采用伽遼金無網(wǎng)格法建立了具有彈性約束邊界的運(yùn)動矩形紙帶橫向振動的無量綱運(yùn)動方程和特征方程。通過數(shù)值計(jì)算給出了紙帶的振動頻率隨紙帶運(yùn)動速度及彈性約束剛性系數(shù)的變化曲線,分析了紙帶速度及彈性約束對運(yùn)動矩形紙帶的橫向振動特性的影響。(2)研究了具有中間剛性支承及彈性支承的運(yùn)動矩形紙帶的橫向振動特性和穩(wěn)定性問題。將Laplace變換方法應(yīng)用于求解具有中間剛性支承及彈

3、性支承的運(yùn)動矩形紙帶的橫向振動問題。根據(jù)D’Alembert原理,導(dǎo)出了具有中間剛性支承及彈性支承的運(yùn)動矩形紙帶的運(yùn)動微分方程和特征方程。用Laplace變換的方法求得了四邊固支條件下運(yùn)動紙帶的振動頻率,并獲得了前3階振動頻率與紙帶運(yùn)動速度、紙帶張力、彈性支承剛度系數(shù)、中間支承位置之間的關(guān)系。(3)研究了線性及正弦半波型變密度運(yùn)動矩形紙帶的動力學(xué)特性及穩(wěn)定性問題。通過引入無量綱量,得到了變密度運(yùn)動矩形紙帶的無量綱運(yùn)動微分方程。采用微分求

4、積法離散無量綱振型微分方程和邊界條件,得到了該問題的復(fù)特征方程。通過數(shù)值計(jì)算,得到了系統(tǒng)的前3階振動頻率,并分析了紙帶的張力比、長寬比、無量綱運(yùn)動速度及紙帶的密度系數(shù)對其橫向振動及穩(wěn)定性的影響。(4)研究了紙帶的運(yùn)動速度為平均速度與簡諧速度的疊加時加速運(yùn)動紙帶的穩(wěn)定性區(qū)域的變化問題。分析了平均速度、簡諧運(yùn)動速度的幅值、紙帶張力比、紙帶長寬比對加速運(yùn)動紙帶的動力穩(wěn)定性區(qū)域的影響。(5)研究了變密度運(yùn)動矩形紙帶的橫向振動控制問題。利用有限差

5、分法,對變密度紙帶的動力學(xué)方程進(jìn)行離散,導(dǎo)出了運(yùn)動矩形紙帶橫向振動控制系統(tǒng)的狀態(tài)方程。應(yīng)用次最優(yōu)控制法,對運(yùn)動矩形紙帶的橫向振動進(jìn)行控制。仿真分析了實(shí)施控制后運(yùn)動矩形紙帶橫向振動的響應(yīng)和衰減過程。結(jié)果表明,次最優(yōu)控制方法能夠有效地控制運(yùn)動矩形紙帶的橫向振動。(6)對紙張斷裁的振動裁切技術(shù)進(jìn)行了研究。實(shí)現(xiàn)了切紙機(jī)的振動裁切新工藝,較大地降低了紙張對刀床的裁切抗力和機(jī)器受到的猛烈沖擊。設(shè)計(jì)研制了振動裁切試驗(yàn)臺,搭建了振動測試系統(tǒng)。通過理論計(jì)