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2150热连轧机振动的研究

作　者: 董喜荣
导　师: 张德臣
学　校: 辽宁科技大学
专　业: 机械工程
关键词: 有限元法解析法固有频率垂直颤振摩擦性颤振
分类号: TB533
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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引　用: 3次
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内容摘要

在带钢轧制生产过程中,热连轧机的振动问题是广泛而普遍存在的现象。轧机的振动易加速设备的磨损,提高生产成本,降低产品的质量和产量,大大地减少企业的经济效益。因此,研究热连轧机的振动问题,具有重要的现实意义。本文结合2150热连轧机现场的实际振动情况,首先运用有限元法对轧机机架进行动力学特性分析,找出典型模态的固有频率和主振型,并对其进行分析。然后采用解析法对典型模态的固有频率进行计算,并与有限元法的结果进行比较,既验证了有限元法的正确性,又为估算结构的固有频率提供简便而实用的计算方法。在轧机自激振动的研究中,建立了摩擦振动力学模型,确定了摩擦力与速度的关系曲线;应用相平面法定性分析自激振动,确定了极限环产生的条件。从垂直颤振和摩擦性颤振两个方面研究轧机的颤振机理。在垂直颤振中,以轧机垂直颤振的力学模型及系统的运动微分方程为基础,分别研究三倍频的产生机理及影响因素和五倍频的产生原因和抑制措施;在摩擦性颤振中,研究其影响因素和抑制措施,并应用摩擦型颤振理论分析带钢的水平振动,得出变形区带钢水平振动的运动方程。应用Mathieu方程分析带钢的横向振动,得出其振动方程及固有频率。本课题的研究不仅对热连轧机振动理论的发展与完善具有重要的理论意义,而且对该理论应用于生产实际具有重要的现实意义和实用价值。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-9
第一章绪论  9-15
  1.1 轧机振动简介  9-10
  1.2 轧机振动问题的国内外研究综述  10-13
    1.2.1 国内的研究概况  10-11
    1.2.2 国外的研究概况  11-13
  1.3 课题概述  13-15
    1.3.1 课题的提出  13-14
    1.3.2 本课题选题的意义  14
    1.3.3 本课题的研究方法  14-15
第二章 2150热连轧机F1机架的动力学研究  15-34
  2.1 2150热连轧机介绍  15
  2.2 采用有限元法对F1机架进行模态分析  15-26
    2.2.1 ANSYS10.0有限元法简介  15-17
      2.2.1.1 有限元法的简介  15-17
      2.2.1.2 ANSYS10.0简介  17
    2.2.2 机架的模态分析  17-26
      2.2.2.1 建立模型  18
      2.2.2.2 网格划分、模态设置、施加边界条件及求解  18-19
      2.2.2.3 扩展模态及观察结果  19-24
      2.2.2.4 机架各阶典型模态结果分析  24-26
  2.3 利用解析法对机架进行动力学分析  26-33
    2.3.1 用等效质量法求解机架第1阶模态固有频率  27-28
    2.3.2 用能量法求解机架第2阶模态(反对称振型)固有频率  28-31
    2.3.3 用能量法求解机架第10阶模态(对称振型)固有频率  31-32
    2.3.4 用等效质量法求解机架第13阶模态(垂振)固有频率  32-33
  2.4 本章小结  33-34
第三章轧机的自激振动  34-42
  3.1 自激振动简介  34-35
    3.1.1 轧机自激振动研究现状  34
    3.1.2 自激振动常用求解方法  34-35
      3.1.2.1 数值方法  35
      3.1.2.2 分析方法  35
      3.1.2.3 图解方法  35
      3.1.2.4 实验方法  35
  3.2 系统自激振动原理  35-38
    3.2.1 自激振动特点  36
    3.2.2 自激振动系统的组成特征  36-37
    3.2.3 自激振动能量关系  37-38
  3.3 速度反馈引起的负阻尼自激振动  38-41
    3.3.1 带钢负阻尼自激振动的模拟  38-40
    3.3.2 相平面法定性分析自激振动  40-41
  3.4 本章小结  41-42
第四章轧机颤振机理的研究  42-62
  4.1 轧机辊隙模型  43-47
    4.1.1 变形区几何特征  43
    4.1.2 变形速度与压下量  43-45
    4.1.3 轧件咬入时的条件  45-46
    4.1.4 轧制时的前滑与后滑  46-47
  4.2 轧机垂直颤振的研究  47-54
    4.2.1 轧机垂直颤振力学模型及系统运动微分方程  47-50
    4.2.2 轧机三倍频颤振的研究  50-53
      4.2.2.1 轧机三倍频颤振的机理  50-51
      4.2.2.2 轧机各参数对其三倍频颤振的影响  51-53
        4.2.2.2.1 轧制速度的影响  51
        4.2.2.2.2 轧件厚度的影响  51-52
        4.2.2.2.3 轧机入口张力的影响  52
        4.2.2.2.4 辊隙摩擦因数的影响  52-53
    4.2.3 轧机五倍频颤振的研究  53-54
      4.2.3.1 轧机五倍频颤振产生的原因  53
      4.2.3.2 轧机五倍频颤振的抑制措施  53-54
  4.3 摩擦型颤振的研究  54-58
    4.3.1 摩擦型颤振的机理的研究  54-55
      4.3.1.1 轧辊混合润滑摩擦理论  54-55
    4.3.2 摩擦型颤振的影响因素  55-56
      4.3.2.1 相对压下量对摩擦系数的影响  55
      4.3.2.2 乳化液浓度对摩擦系数的影响  55-56
      4.3.2.3 轧制速度对摩擦系数的影响  56
    4.3.3 摩擦型颤振的抑制措施  56
    4.3.4 摩擦颤振理论在分析带钢水平振动上的应用  56-58
  4.4 带钢弦的振动的研究  58-61
    4.4.1 带钢弦的振动方程及横向振动频率  58-60
    4.4.2 带钢弦横向振动的Mathieu方程  60-61
  4.5 本章小结  61-62
结论  62-63
参考文献  63-67
致谢  67

2150热连轧机振动的研究

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