动态轧制过程下轧机辊系分岔与混沌特性

基于热连轧机的机械结构和工艺结构,考虑态轧制力对轧机振动的影响,建立了轧机辊系的非线性动态轧制振动模型。根据Lagrange原理,得到了轧机辊系的动力学方程,应用多尺度法求解了系统的分岔响应方程,采用奇异性理论分析得到了系统稳态响应的转迁集及其相应的分岔曲线拓扑结构,利用Melnikov函数法研究了系统发生分岔与混沌的参数临界条件。最后进行数值仿真,通过分岔混沌图、最大Lyapunov指数、相轨迹和Poincare截面验证了理论的有效性,这为抑制和控制轧机系统非线性振动提供了理论参考和借鉴。     

轧机主传动位移延时反馈系统的Hopf分岔研究

在考虑轧机前后张力差造成的阻力矩基础上,针对传统轧机主传动系统模型忽略位移延时的缺点,建立了轧机主传动位移延时反馈系统的数学模型。分析了系统的局部稳定性和Hopf分岔的存在性,从理论上得到了延时临界值,并通过实验仿真得出的时间历程图、相图以及分岔图验证了当延时等于临界值时,轧机主传动位移延时反馈系统确实产生了Hopf分岔,从而得出了从生产工艺的角度加大轧制速度可以避免延时产生的不良影响,为进一步研究、控制轧机主传动系统提供了新思路。     

温度场中桥面矩形薄板的主共振—主参数共振

为了研究温度场中桥面矩形薄板受简谐激励的主共振-主参数共振问题,应用弹性力学理论建立其动力学方程,应用Galerkin方法将其转化为非线性振动方程.利用非线性振动的多尺度分析方法求得系统主共振-主参数共振的近似解,并进行数值计算.分析温度、激励等对系统主共振-主参数共振的影响.指出系统主共振-主参数共振幅频响应曲线具有双峰特点并呈M形状.     

液压缸非线性约束下的轧机辊系振动行为

以四辊板带轧机为例,分析液压压下缸及弯辊缸在轧机辊系振动时表现出的分段弹性力和摩擦力两种非线性约束,建立液压缸非线性约束作用下的轧机辊系振动模型,并采用平均法求得振动系统的幅频响应。通过比较两种非线性作用下辊系振动速度和振动幅值的仿真曲线,研究辊系受分段弹性力和摩擦力影响时的行为特性。取不同分段弹性力和摩擦力,仿真分析两种非线性因素分别对轧机辊系幅频特性的影响规律。结果表明,轧机辊系振动速度受分段弹性力大小影响,系统不稳定频率区域随分段弹性力增大而变宽;摩擦力较小时,对辊系振动行为影响表现为阻尼特性,较大时,摩擦力的非线性成为影响辊系振动行为的主要特性。该结论为轧机辊系振动控制提供了理论参考。     

轧机主传动非线性延时系统的Hopf分岔研究

针对传统轧机主传动系统模型忽略位移延时的缺点,在考虑轧辊与轧件间的非线性摩擦力、阻尼、刚度和系统延时的基础上,建立了轧机主传动非线性延时系统的数学模型。分析了系统的局部稳定性和Hopf分岔的存在性,从理论上得到了系统产生Hopf分岔的延时临界值,通过采用1150型初轧机的实验数据进行对比仿真,证明了实验系统所建模型的正确。从得到的轧机主传动位移延时反馈系统的时间历程图、相图以及分岔图,验证了时延就是一个分岔参数,当时延的取值超过临界值时,轧机主传动位移延时反馈系统产生了Hopf分岔,从而得出了从生产工艺的角度加大轧制速度可以避免延时产生的不良影响,为进一步研究、控制轧机主传动系统提供了新思路。     

轧机主传动机电耦联扭振系统的动态分岔研究

针对交流电机驱动的轧机主传动系统存在的低频扭振失稳问题,依据拉格朗日—麦克斯韦原理建立交流电机电磁能与传动系统机械能耦联作用的轧机主传动非线性系统的动力学方程,并运用动态分岔理论研究该类高维非线性自治系统的振动特性。对定子与转子电阻随温度变化导致主传动系统出现非双曲奇点时系统中产生的高余维动态分岔现象,采用多尺度和谐波平衡法求解非线性微分方程组的近似解析解,不经中心流形直接求得原系统的三阶规范形,研究系统的Hopf分岔情况、二维环面分岔情况,甚至三维环面分岔情况,运用Hurwitz判据分析分岔发生时系统周期解和概周期解的稳定性,给出稳定域边界条件,数值仿真验正结论的正确性,为轧机主传动系统的平稳运行提拱理论依据。     

皮带驱动机构的主共振近似解分析

应用拉格朗日方程,得到带平方和立方非线性的皮带驱动机构的非线性振动微分方程,根据非线性振动的多尺度解法,求得系统满足主共振情况的近似解,分析系统的稳定性,并对其进行数值计算.分析带的长度和横截面积、外激力、谐调值、系统阻尼等对系统的影响.分析一次近似解、二次近似解的特点,指出系统主共振的一次近似解的幅频响应曲线表现为硬刚度特性;二次近似解的幅频响应曲线表现为软刚度特性.     

受简谐激励载流导线的主共振—主参数共振

研究受简谐激励的二长直电流间载流导线的主共振-主参数共振问题,应用动力学方法建立载流导线受外部激励和安培力的Mathieau方程.根据非线性振动的多尺度解法,得到系统满足主共振-主参数共振情况的近似解以及对应的定常解,并对其进行数值计算.分析电流、张力、激励幅值、阻尼等参数对系统的影响,得到随参数变化响应曲线的变化规律.     

皮带驱动机构的主共振与稳定性

应用拉格朗日方程,得到皮带驱动机构的非线性振动微分方程,根据非线性振动的多尺度解法,求得系统满足主共振情况的一次近似解以及对应的定常解,分析系统的稳定性,并对其进行数值计算,分析带的长度和横截面积、外激力、谐调值、系统阻尼等对系统的影响,揭示一些新的动力学现象.     

基于轧件动态变形过程的轧机辊系耦合振动特性研究

以Orowan单位压力微分方程为基础,考虑轧制过程轧辊纵向和横向振动的影响,建立了轧件的动态轧制力模型。在此基础上,考虑轧机结构的影响,建立了轧机辊系的耦合振动动力学模型。运用多尺度法求解了该系统在主共振和内共振情形下的解析近似解,得到了幅频特性曲线方程,同时采用奇异性理论分析了系统的分岔行为,得到了系统的转迁集及在不同区域中分岔曲线的拓扑结构。最后以轧机实际参数为例,分析了不同参数对系统振动特性的影响,发现主共振与内共振都存在着跳跃现象,且耦合项参数对内共振影响颇大,适当选取系统参数可有效减小这种振动行为,这为抑制轧机辊系振动提供了理论参考。     

热轧板带钢立辊轧机主传动型式归纳分析

介绍了对热轧板带钢粗轧立辊轧机的主传动型式,归纳了各种型式立辊轧机的主传动结构和特点,总结了各种主传动型式的优势与不足。     

2200铝箔四辊轧机辊系动态交叉微尺度行为研究

对某2200mm铝箔四辊轧机的轴向力检测时,发现在轧制运行中工作辊与支承辊在有1mm间隙的运动副辊系内的位置处于不稳定的状态.出现了工作辊与支承辊之间的动态交叉微尺度行为.该微尺度交叉导致产生超大轴向力而使工作辊止推轴承(双列角接触球轴承)超载,造成止推轴承短寿烧损事故.对该微尺度交叉行为的产生机理进行了分析,研究有助于推动四辊轧机"偏移距"力约束辊系定位理论的完善和发展,对各类薄带钢轧机设计具有参考价值.     

多非线性弹性约束下轧机辊系振动特性

考虑四辊轧机在轧制过程中液压压下缸和平衡缸的非线性弹性约束作用,建立轧机辊系的多分段非线性动力学方程。运用平均法求解系统的频率响应方程,并采用奇异性理论分析系统的分岔行为,得到系统的转迁集以及6组不同的分岔图。以轧机实际参数为例,分析各非线性参数对系统幅频特性曲线的影响,发现系统幅频曲线在各分段处具有向高频段拐弯的特性,适当选取系统参数可有效减小这种行为的发生,这为抑制轧机辊系振动提供了理论参考。     

受简谐激励弹簧测力机构的主参数共振研究

应用拉格朗日方程得到有阻尼弹簧测力机构在简谐激励作用下的非线性运动微分方程Duffing-Mathieu方程;根据非线性振动的多尺度法求得系统满足主参数共振情况的一次近似解,并对其进行数值计算.分析激力、谐调值、阻尼等对系统主参数共振响应曲线的影响.随着阻尼的减小和参数激励幅值的增大,系统幅频响应曲线的峰值和共振区增大.其他参数相同时, 硬刚度力幅响应曲线与软刚度力幅响应曲线关于谐调值反对称.     

板带轧机工作辊混合变凸度辊形研究

三次连续变凸度(Continuously variable crown, CVC)辊形凸度控制能力与带钢宽度之间的二次函数关系决定其在宽、超宽板带轧机上应用时表现出对窄规格带钢的凸度控制能力不足的缺点。通过对工作辊变凸度辊形及辊缝形成理论的深入研究,提出采用二次多项式曲线来线性化辊缝的方法。采用该方法设计完全线性变凸度辊形曲线与混合变凸度工作辊辊形曲线,使二次辊缝凸度调节能力与带钢宽度在工作辊全长或在设计要求的宽度范围内呈严格线性关系,同时保持与窜辊位置呈线性关系。与CVC辊形相比,混合变凸度辊形的辊径差小、凸度调节能力大,既不削弱对宽带钢的凸度调节能力,又增加对窄带钢的凸度调节能力,从而增强轧机的整体板形控制能力。     

神经网络在CVC六辊轧机板形控制中的应用

本文提出了基于板形机理的神经网络板形预报的思想,对CVC六辊轧机建立了神经网络板形预报模型,并结合神经网络板形预报以及在线PID神经网络控制器建立在线板形控制系统,对冷轧薄板的板形进行控制,以得到良好的板形控制效果.     

基于非线性反馈的轧机主传动机电耦联扭转系统的分岔控制

针对轧机在轧制过程中轧辊与轧件间润滑条件变化引起系统失稳振荡,以及轧机主传动系统具有复杂机电耦联的特点,应用Lagrange-Maxwell原理建立一类含非线性摩阻的轧机主传动机电耦联扭转系统的非线性动力学方程,利用非线性动态分岔理论,分析该系统的稳定性,给出系统发生Hopf分岔的充要条件及周期运动稳定性的判别方法,分析超临界分岔和亚临界分岔对主传动系统扭转振荡的影响。为抑制传动系统因Hopf分岔引起的失稳振荡,选取驱动电动机定子电压为控制量,引入电动机速度反馈,构造非线性状态反馈控制器,并采用多尺度和谐波平衡法确定控制器参数,对系统的Hopf分岔点进行转移,并控制极限环的稳定性和幅值,该控制方法简单、易实现,数值模拟验证了所设计控制器的有效性。     

受简谐激励弹簧测力机构的主共振与奇异性分析

应用拉格朗日方程，得到有阻尼弹簧测力机构在简谐激励作用下具有周期系数的非线性运动微分方程Duffing-Mathieu方程；根据非线性振动的多尺度法，求得系统满足主共振情况的一次近似解以及对应的定常解，并对其进行数值计算，分析激振力、谐调值、阻尼、弹簧刚度等对系统的影响。应用奇异性理论分析方法得到系统主共振稳态响应的转迁集和分岔图。揭示一些新的动力学现象。     

宽幅铝箔轧机弯辊液压控制系统设计

在宽幅铝箔轧机上采用新式液压控制回路，实现轧机弯辊控制及换辊控制。系统采用新的传动介质，解决了带材的污染问题，保证液压系统稳定工作。