板带轧机振动问题直接影响轧制过程的稳定性和板材质量,已成为轧制成形领域的重要研究方向。随着轧机向大型化、高速化、连续化和智能化快速发展,新技术和新工艺的应用带来了更多复杂的振动现象,如何有效控制和减少振动对生产效率和产品质量的影响,成为全球钢铁行业关注的焦点。
前期研究多集中于单一方向的振动现象,例如扭转、垂直及水平振动的单向振动分析,对多态耦合振动及非线性振动的研究较少。同时,已有的控制方法多局限于静态模型,对复杂动态非线性问题的解决仍缺乏系统性和实用性的研究。
最近,太原理工大学的和东平教授及其团队通过系统研究,深入探索了板带轧机振动的机理和控制策略。研究从单向振动、多态耦合振动和非线性振动三个方面总结了国内外相关研究现状,并提出了新的控制方法。他们归纳了主动控制法和被动控制法在轧制过程中的应用现状,同时结合现代钢铁工业的需求,展望了板带轧机振动研究未来的发展方向。这项研究不仅为深入了解板带轧机动力学行为提供了理论支持,还为振动控制策略的改进提供了重要的参考。
相关研究成果以“板带轧机振动理论研究进展”为题目发表于《机械工程学报》2024年第60卷第7期。论文作者为:和东平,王涛,刘元铭,徐慧东,王君,王志华。
研究结果和结论:
单向振动包括扭转、垂直及水平振动,其关键影响因素为负载变化、润滑不稳定、界面摩擦等。
多态耦合振动主要体现为机电液耦合以及不同方向振动的相互作用。
非线性振动研究表明,界面动态摩擦和振动频率的谐波耦合是关键影响因素。
针对不同类型振动,提出了通过优化支承辊直径和改善润滑状态等具体的控制方法。
展望未来,研究将集中于开发更精确的动态模型和智能控制技术。
该论文中共有图片17张、表格1个,部分图片和表格如下:
图1. 轧机振动危害
图2. 轧辊和带钢表面振纹
图3. 直串式多质量弹性系统
图4. 分支式多质量弹性系统
图5. 轧件厚度差
图6. 轧机垂振多自由度模型
图7. 轧辊与牌坊碰撞动力学模型
图8. 机电液耦合振动原理图
图9. 轧机辊系垂直-水平耦合非线性振动模型
图10. 水平-扭转耦合振动系统模型
图11. 17自由度轧机模型
图12. 多方向振动耦合的连轧机再生颤振系统模型
图13. 轧机辊系的分段非线性模型
图14. 轧机辊系的多分段非线性模型
图15. 轧机辊系的分段非线性约束振动系统简图
图16. 含间隙系统力学模型示意图
图17. 轧机辊系非线性动力学模型
图18. 高品质金属层状复合板波纹轧制技术
图19. 波纹辊轧机 1:3 强共振拟周期振动
图20. 波纹辊轧机 1:4 强共振拟周期振动
图21. 波纹辊轧机 1:5 弱共振拟周期振动
图22. 波纹辊轧机分岔特性分析
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