軋機(jī)主傳動(dòng)系統(tǒng)與帶材耦合振動(dòng)模型及求解方法.pdf

1、軋機(jī)振動(dòng)問題隨著軋制速度不斷提高、軋制強(qiáng)度不斷加大而變得越來越嚴(yán)重，現(xiàn)已成為困擾鋼鐵行業(yè)向高產(chǎn)能高效率發(fā)展的亟待解決的問題之一，由于振動(dòng)的產(chǎn)生機(jī)理異常復(fù)雜，涉及過個(gè)學(xué)科，已經(jīng)受到國內(nèi)外學(xué)者及高級(jí)工程師的廣泛關(guān)注。軋機(jī)的振動(dòng)形式多種多樣，其中主傳動(dòng)系統(tǒng)扭振作為主要的軋機(jī)振動(dòng)形式之一，對(duì)軋機(jī)系統(tǒng)的潛在危害和鋼材制品產(chǎn)出規(guī)模與品質(zhì)影響尤其嚴(yán)重。并且各軋機(jī)間不同軋輥通過帶材相互連接，使得主傳動(dòng)系統(tǒng)扭振與帶材振動(dòng)及軋機(jī)機(jī)座水平垂直振動(dòng)相互影響，軋

2、制帶鋼品質(zhì)要求的不斷提高，使得對(duì)軋機(jī)振動(dòng)研究范圍擴(kuò)展為多種振動(dòng)形式的耦合研究。本文主要針對(duì)軋機(jī)主傳動(dòng)系統(tǒng)與帶材耦合振動(dòng)進(jìn)行研究，主要研究工作如下：
　　首先，建立軋機(jī)主傳動(dòng)系統(tǒng)與帶材耦合振動(dòng)模型，帶材等效為軸向運(yùn)動(dòng)梁，軋輥系視為繞定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的慣性元件，運(yùn)用Hamilton原理，分別寫出各部件的動(dòng)能和勢(shì)能，從而建立軸向運(yùn)動(dòng)梁的非線性振動(dòng)方程，接下來運(yùn)用Kantorovich時(shí)間平均法，將邊界條件及振動(dòng)方程簡化為關(guān)于空間變量的邊界條件及

3、振動(dòng)方程，繼而運(yùn)用修正迭代法進(jìn)行求解。運(yùn)用Maple軟件編程計(jì)算得出數(shù)值計(jì)算結(jié)果，進(jìn)行幅頻響應(yīng)特性分析，分別討論轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、帶材軸向運(yùn)動(dòng)速度以及橫截面積對(duì)帶材振動(dòng)特性的影響。
　　其次，運(yùn)用ANSYS有限元軟件根據(jù)實(shí)際圖紙對(duì)軋機(jī)主傳動(dòng)系統(tǒng)建模，繼而進(jìn)行模態(tài)分析得到該模型的固有頻率及其相對(duì)應(yīng)的振型；然后加入帶材使所建模型更加貼近實(shí)際情況，再次進(jìn)行模態(tài)分析，將之前模型中僅包含主傳動(dòng)系統(tǒng)時(shí)所得固有頻率及振型進(jìn)行對(duì)比，并且將得到的固有頻率與

4、之前數(shù)值計(jì)算得出的固有頻率進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證，得到結(jié)果。
　　最后，通過ANSYS軟件對(duì)主傳動(dòng)系統(tǒng)及帶材模型進(jìn)行諧響應(yīng)分析，在薄弱環(huán)節(jié)取點(diǎn)查看該處位移幅值隨頻率響應(yīng)曲線，以檢驗(yàn)簡諧載荷的頻率取何值時(shí)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生共振。
　　綜上所述，仍有必要對(duì)軋機(jī)與帶材耦合振動(dòng)進(jìn)行深入研究，在透徹了解軋機(jī)工作過程中各部件運(yùn)動(dòng)機(jī)理的基礎(chǔ)上，結(jié)合各種影響因素，使振動(dòng)對(duì)軋制生產(chǎn)的損失降到最小。對(duì)軋機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)，軋制帶材厚度、軋制速度以及輥系轉(zhuǎn)動(dòng)慣量對(duì)于軋機(jī)