造紙毛毯橫振動研究.pdf

1、隨著造紙機車速的不斷提高，造紙毛毯的運行穩(wěn)定性問題越來越突出，引起人們的高度重視。對造紙毛毯橫振動的研究也就顯得非常重要，如何通過造紙毛毯的結構設計來改善其運行穩(wěn)定性是需要深入研究的課題。本論文圍繞造紙毛毯的橫振動進行了研究。
　　 由于造紙毛毯的抗彎剛度決定其固有頻率，而紡織品的抗彎剛度是通過測試抗彎長度得到的。然而，由于造紙毛毯的抗彎剛度與一般的紡織品相比較大，對現有測試方法和測試儀器適的應性進行評價是本課題的首項研究內容。

2、論文結合測試原理和力學分析，討論了斜面法的測試角度和抗彎長度。根據懸臂梁原理，建立了造紙毛毯試樣的彎曲模型，根據對三種情況下撓曲線的數值計算，表明造紙毛毯的抗彎剛度可以使用斜面法原理進行測試。另外，從測試結果觀察到，由于造紙毛毯的結構正反兩面不相對稱，導致造紙毛毯紙在側面向上和輥側面向上時的測試結果不同。測試結果表明，同時造紙毛毯底網組織結構是影響其抗彎剛度的主要因素。
　　 根據經典力學方法，可以根據抗彎剛度推導出造紙毛毯的固

3、有頻率，本文中稱之為計算固有頻率。但是由于造紙毛毯并非線彈性材料，由抗彎剛度計算獲得的固有頻率并非試樣的實際固有頻率。為了建立造紙毛毯試樣的固有頻率和計算固有頻率之間的關系，本課題采用激振法，測試造紙毛毯試樣的固有頻率。與計算固有頻率相比，兩者存在良好的線性相關。結果表明，對于造紙毛毯，可以通過試樣的抗彎剛度得到試樣的計算固有頻率，再通過線性關系得到實際的固有頻率。該項工作為快速確定造紙毛毯的固有頻率提供了簡單可行的辦法。
　　

4、 由于造紙毛毯運行過程中承受較大張力，同時造紙毛毯的抗彎剛度在其運行穩(wěn)定性分析中已不可忽略，具有軸向運動弦和軸向運動梁的特征。論文建立了軸向運動速度為零條件下的造紙毛毯橫振動的弦、兩混合模型，即第1模型。利用分離變量法得到了系統的固有頻率和近似解析解。通過模型，對系統響應進行分析，還討論了張力、抗彎剛度以及線密度對系統響應的影響。利用光學非接觸式測試方法對造紙毛毯橫振動進行測試。得到系統的頻域響應曲線，驗證了模型的正確性。
　　

5、 造紙毛毯在運行過程中軸向運動速度難免會產生波動，支撐輥的制造和安裝也會存在一定的偏心，它們將對造紙毛毯的運動產生參數激勵和外激勵。因此本文對造紙毛毯在兩者共同作用下的動力學響應進行了分析，建立了考慮參數激勵和外激勵共同作用下的造紙毛毯橫振動模型，即第2模型。利用直接多尺度法得到了系統模態(tài)表達式，進而通過數值方法得到了系統固有頻率，并分析了軸向運動速度和抗彎剛度對固有頻率的影響，以及外激勵和參數激勵對系統響應的影響。
　　 當造

6、紙毛毯產生大變形時會產生彈性力，同時為了解釋運行過程中出現的跳躍以及混沌吸引子現象，必須考慮系統非線性的影響。本論文在第七章建立了參數激勵和外激勵共同作用下的造紙毛毯非線性橫振動的動力學模型，即第3模型。通過頻響曲線分析了亞諧參數共振和主共振情況下激勵頻率對系統響應的影響，以及軸向運動速度和抗彎剛度對系統固有頻率的影響。此外通過數值方法分析了軸向運動速度和抗彎剛度對系統穩(wěn)定性的影響，當軸向運動速度較小時，系統響應是周期的；隨著軸向運動速

7、度的提高，系統響應變?yōu)榛煦邕\動；當軸向運動速度足夠大時，出現混沌吸引子。隨著抗彎剛度的增加，系統相應由周期運動轉變?yōu)榛煦邕\動。
　　 本課題研究得到的主要結論：
　　 (1)利用懸臂梁模型對斜面法的測試角度和抗彎長度進行了理論分析，并將造紙毛毯試樣的實際撓曲線和理論撓曲線進行對比，結果說明斜面法可以用來測試造紙毛毯的抗彎剛度。造紙毛毯底網的組織結構和線密度是影響抗彎剛度的主要因素。在所選擇的試樣中，2+1毛毯的抗彎剛度最

8、大，1+1次之。相同結構的造紙毛毯線密度較大的抗彎剛度也較大。因此可以通過調整造紙毛毯的組織結構和線密度來調整其固有頻率，從而避開機械裝置激振頻率引起共振的發(fā)生。
　　 (2)在軸向運動速度為零的條件下，由弦、梁混合模型（第1模型）固有頻率的理論表達式可以看出，造紙毛毯的抗彎剛度和線密度均影響其固有頻率，線密度越大時系統固有頻率越小，抗彎剛度越大時則系統固有頻率越大。從第1模型解析解看出，造紙毛毯的運動是駐波形式，有效長度內各質

9、點圍繞各自的平衡位置作簡諧振動，頻率相同。但相位隨著位置的不同而不同。
　　 (3)采用光學非接觸式測量方法對造紙毛毯橫振動進行測試，驗證了第1模型的正確性。討論了張力、抗彎剛度以及線密度對固有頻率的影響。系統固有頻率與張力和抗彎剛度成正比，而與線密度成反比。
　　 (4)對于參數激勵和外激勵共同作用下的造紙毛毯模型（第2模型），數值分析表明系統固有頻率與軸向運動速度成反比，與毛毯抗彎剛度成正比。系統響應為概周期運動。當

10、小參數足夠小時，即當參數激勵和外激勵可以忽略不計時，系統退化為自由振動，響應為周期簡諧運動。
　　 (5)當振幅較大時，造紙毛毯就會由于軸向伸長而受到軸向彈性力的作用，從而產生非線性振動，會引發(fā)跳躍、分岔甚至混沌等現象。非線性動力學模型（第3模型）顯示，系統呈現漸硬彈簧特性，隨著軸向運動速度的提高，系統固有頻率下降。而隨著造紙毛毯抗彎剛度的增加，系統固有頻率增加。隨著軸向運動速度的提高，系統響應由概周期運動轉化為分岔、混沌，并有