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2030连退机组平整机振动机理的研究

作　者: 李敏
导　师: 周恩涛
学　校: 东北大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 平整机垂直振动 AGC Matlab/Simulink仿真自激振动
分类号: TG333
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

平整机是大型复杂的机、电、液一体化设备,主要由机架、轧辊、驱动系统、液压压下系统和控制计算机等组成。由于采用电液伺服技术,平整机液压AGC动态响应速度得到大幅度提高,这对提高成品带钢的板型精度具有很大影响。国内外的研究者们更加关注振动对轧制速度和板带产品质量以及设备安全的巨大影响,采用振动测试和计算机仿真等先进技术,针对不同类型的轧机振动问题从不同的角度,对振动系统的各种机电耦合、邻近机架之间的振动传递、轧辊的水平冲击振动、振动系统的非线性因素、板带表面横纹与轧机高频自激振动的关系以及相应的振动控制策略等问题进行了广泛和深入的研究。平整机压下系统以及平整过程中存在各种非线性和复杂的振动耦合关系。因而,在某种轧制条件或轧制过程参数扰动下,很容易引起不同程度的非线性振动,甚至使整个系统产生强烈持续的自激振动。平整机垂直振动的固有特性是动力学分析的重要参数,因此全面了解和掌握六辊平整机的固有频率及其振动特性,是平整机结构动力学分析的基础,现有的轧机振动研究文献在建立理论模型时,往往过分简化,受控机械结构仅考虑机架和轧辊辊系两个环节,忽略液压压下系统对轧机自激振动的影响,轧机的自激振动与液压压下系统密切相关,使得模型和真实物理系统之间存在较大差别,从而影响轧机振动机理定量分析。本文以某钢厂2030连退机组平整机为研究对象,以此为阀控缸系统中心,结合负载的力学模型,构建了平整机垂直振动闭环系统模型,该模型由平整机工作机座的振动模型和液压压下伺服系统的数学模型相结合而成。实际的平整机模型用于振动的仿真分析显得过于复杂。通过理论分析与计算,将六辊平整机机架和辊系简化为两自由度质量弹簧模型,建立完整的系统动力学模型。运用Matlab/Simulink对系统进行仿真,分析不同参数对系统的影响,从而研究平整机自激振动机理。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-18
  1.1 引言  10
  1.2 课题研究背景  10-11
  1.3 液压AGC技术的发展综述  11-12
  1.4 平整机的垂直振动研究情况  12-17
    1.4.1 振动力学的基本概念  12-13
    1.4.2 振动类型的分类  13-14
    1.4.3 带钢表面振动纹的研究  14-15
    1.4.4 振动纹的产生原因  15-17
  1.5 本课题的主要工作  17-18
第2章平整机概述及机座垂直振动分析  18-36
  2.1 六辊平整机辊系结构  18-20
    2.1.1 工作辊结构  19
    2.1.2 工作辊弯辊结构  19
    2.1.3 中间辊结构  19
    2.1.4 中间辊横移及弯辊结构  19-20
    2.1.5 支承辊辊系及平衡结构  20
    2.1.6 轧制标高调整装置结构  20
  2.2 液压AGC系统的特点  20-25
    2.2.1 液压压下装置  20
    2.2.2 液压AGC结构及回路  20-23
    2.2.3 液压AGC系统的控制原理  23-25
  2.3 系统自激振动原理  25-30
    2.3.1 自激振系统的组成与特征  25
    2.3.2 平整机机的自激振动  25-26
    2.3.3 自激振动系统中的能量转换关系  26-27
    2.3.4 自激振动系统能量输入的条件  27-28
    2.3.5 系统自激振动的能量转换关系  28-29
    2.3.6 系统自激振动的稳定性及其判据  29-30
  2.4 计算机仿真技术  30-36
    2.4.1 系统仿真过程  30-31
    2.4.2 系统仿真分类  31-32
    2.4.3 Matlab的数值仿真方法  32-33
    2.4.4 机械振动系统数学模型  33-36
第3章平整机辊系垂直振动的仿真与分析  36-46
  3.1 平整机辊系垂直振动系统描述  36
  3.2 机架和辊系的六自由度振动模型  36-43
    3.2.1 等效质量和等效刚度的计算  38
    3.2.2 六自由度振动模型的力学方程  38-39
    3.2.3 振动系统的固有频率和主振型计算方法  39-40
    3.2.4 结果与分析  40-43
  3.3 振动模型的简化  43-46
    3.3.1 机架和辊系的两自由度振动模型  43-44
    3.3.2 机架和辊系的单自由度振动模型  44-46
第4章平整机压下系统及辊系动力学建模  46-56
  4.1 系统建模相关概念及理论  46-49
    4.1.1 液压压下系统建模概述  46-47
    4.1.2 模型的降阶  47-48
    4.1.3 控制理论概述  48-49
  4.2 垂直振动的闭环系统综合建模  49-54
    4.2.1 伺服放大器  49-50
    4.2.2 电液伺服阀的基本方程  50
    4.2.3 液压缸流量连续性基本方程  50-52
    4.2.4 平整机辊系基本方程  52-53
    4.2.5 出口测厚仪方程  53
    4.2.6 辊缝设定值的计算  53
    4.2.7 控制调节器基本方程  53-54
  4.3 平整机垂直振动的闭环系统仿真模型  54-56
第5章平整机垂直振动闭环系统仿真与分析  56-66
  5.1 垂直振动的闭环系统主要仿真参数  56-58
    5.1.1 平整机主要结构参数  56
    5.1.2 机座振动系统的模型参数  56
    5.1.3 平整机垂直振动闭环模型的主要仿真参数  56-58
  5.2 垂直振动系统的动态仿真分析  58-63
    5.2.1 垂直闭环系统的响应  60
    5.2.2 带材厚度对系统振动的影响  60-61
    5.2.3 平整速度对系统振动的影响  61-62
    5.2.4 带材刚度对系统振动的影响  62-63
    5.2.5 辊缝摩擦因数对振动的影响  63
  5.3 振动控制策略的研究  63-66
第6章结论与展望  66-68
  结论  66
  展望  66-68
参考文献  68-72
致谢  72

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