锂电池极片不平度研究与辊压机结构优化分析

根据测量常规锂电池极片辊压过程后的厚度发现,极片厚度往往并不均匀。通过建立辊压机主动滚的受力数学模型,得出极片厚度不均匀机理。为改善这种现象,提高锂电池质量,提出对传统辊压机的结构优化改进,即在压辊两端安装轴承座与两组施力不同的液压缸。对优化后的辊压机进行Solidworks建模并进行优化分析,得到使压辊弯曲应力最小时应对液压缸的施力。并通过二次开发软件建立辊压极片的设计平台,可极大提高获取机构优化后的辊压机相关工作参数的速度。实验结果表明,优化后的辊压机可使锂电池极片厚度更为均匀,锂电池生产自动化水平度大幅提高。     

动力锂离子电池极片的辊压工艺研究

极片的厚度一致性对动力锂离子电池组的容量、循环寿命和安全性等有重要的影响。针对极片在实际辊压中存在厚度一致性差和辊压宽度窄的问题,采用有限元软件建立了二辊辊压机和四辊辊压机的轧辊有限元模型,借助实验的方法验证了所建有限元模型的准确性。得到了相同辊压工艺条件下与二辊辊压机■500×500等效的四辊辊压机辊系模型;分析了四辊辊压机工作辊辊径、支撑辊辊径、辊身长度及弯辊力的变化对极片厚度一致性的影响规律。研究结果表明:四辊辊压机代替二辊辊压机辊压动力锂离子电池极片具有可行性;随着四辊辊压机工作辊辊径和支承辊辊径的增加,极片沿宽度方向的厚度一致性有所提高;随着四辊辊压机辊身长度的增加,极片沿宽度方向的厚度一致性变差;随着对工作辊施加弯辊力的增加,极片沿宽度方向的厚度一致性提高,同时极片辊压宽度也有所增加,可以改善目前实际生产中极片辊压宽度过窄的问题。     

锂电池极片辊压自动换卷方法设计

锂电池的正负极极片辊压是锂电池生产的一个重要环节。根据现有极片辊压换卷方法中的不足,提出了一种自动换卷方法。此种方法可有效减少在传统换卷过程中所造成的极片污染,提高了生产效率。通过对整机建模并应用Solidworks软件对整机的关键零件进行优化设计分析,最终得到满足工作需要且目标最优的零件结构尺寸。为电池极片辊压换卷提供了一种新的方法。     

注塑机械手的动态多目标优化

为了满足在保证注塑机械手初始动态刚度的条件下达到整机轻量化的要求,提出基于整机质量、一阶最大变形量和一阶固有频率为目标函数的整机多目标优化设计方法。运用ANSYS软件对参数化模型进行模态分析。使用中心复合设计的试验方法选取合适的结构有限元分析样本点,对样本点处的整机动态特性进行计算和分析,建立反映结构设计输入与响应输出关系的二次多项式响应面模型。建立注塑机械手的多目标优化数学模型,比较分别使用多目标遗传算法、筛选算法、非线性二次规划算法获取的Pareto解集得到最优解。对基于加权平均法的灵敏度分析得到的各设计变量灵敏度值平均数进行排序,可以帮助设计人员淘汰部分设计变量,从而提高优化效率。最后,在保证注塑机械手整机动态性能不降的前提下,整机质量减轻了11.27%。结果表明,该方法具有较高的精度和较强的工程实用性。     

辊压机煤粉成型力学分析

基于理论与实验相结合的方法,针对实际工况下辊压机辊压区内的力学状态进行研究分析。对煤粉受力与压缩状态进行标定实验,得到煤粉受力与受压后密度之间的公式。基于散体力学相关理论对辊轮进行力学分析,建立辊轮承受扭矩的数学模型并计算辊轮承受扭矩,再进行扭矩实验验证与辊轮电机优选。验证结果表明:辊轮承受扭矩的理论计算值与实验验证值的相对误差为0.45%～3.69%,验证了理论计算的正确性;并且辊轮电机选取15 KW即可满足要求,在降低辊压机生产成本的同时,也为辊压机之后的工作节省了运行成本。     

连续热镀锌生产线中锌层重量影响因素模拟与优化

针对锌层重量控制过程中存在非线性和多变量的对象特性,提出一种基于正交试验设计、数值模拟及响应面法的锌层重量控制影响因素模拟与优化分析新方法。以单面镀锌层重量在100～400 g/m2之间的热镀锌生产过程为研究对象,采用试验设计(DOE)和现场数据采集方法获取实验样本数据,运用极差分析得到各因素对响应指标的主次顺序。根据实验结果推导出线性回归公式,并采用含交互作用列的正交试验对模型进行优化,以修正实验结果。结果表明:拟合得到的二次回归方程模型的复相关系数为R2=0. 997 6,P0. 000 1。根据实验结果得出影响锌层重量变化的主次因素关系顺序是:吹气压力、带钢速度、吹气压力与带钢速度的交互作用、喷嘴距离、喷嘴缝隙、吹气压力与喷嘴距离的交互作用。     

辊压机的工艺参数对产品粒度的影响

分析了辊压机的工作过程,通过对辊子受力状态的分析,推导出辊压机转矩和功率方程,并根据辊压机的生产能力,得出辊压机的能耗方程.通过能耗方程,将最大压力和辊隙与产品粒度质量分数联系起来,借助Matlab数值模拟软件,绘出了各粒级质量分数分布曲线,分析了最大压力与辊隙两个主要参数对产品粒度变化的影响,为辊压机的压力与辊隙的选取提供参考.     

辊压机液压系统PID控制改进

该文首先分析传统球磨与辊压机的区别,辊压机的工作原理.介绍了旧式辊压机压力不稳,调节频繁等缺点及其结构特点.在此基础上介绍辊压机控制系统组成,重点讨论基于可编程序控制器的基础上,辊压机液压调节自动控制系统的改进,取得良好的效果.     

基于UG和ANSYS Workbench的对辊辊形优化

提出一种使用UG和ANSYS Workbench进行对辊辊形优化设计的方法,以获得均匀的对辊压力分布。先利用UG参数建模和ANSYS Workbench有限元分析研究橡胶金属辊之间的压力分布规律,接着将对辊橡胶层外轮廓设计成包含直线段和二次曲线段的形式,然后通过参数相关性、响应曲面等方式研究设计参数对结果的影响,最后以压力均匀性、质量最小为目标进行优化。将工作段的"下凹"弧线压力分布优化为水平直线分布,并确定出对应条件下的辊形参数。该研究内容可应用于薄膜复合和薄膜输送过程,对于冷轧过程也有很大借鉴意义。     

刚度和质量驱动的预紧组合框架式液压机多目标优化设计

为了满足液压机高刚度、轻量化的性能要求,提出刚度和质量驱动的液压机多目标优化设计方法。通过对98MN数控等温锻造液压机结构分析,抽取影响液压机刚度和质量的关键因素;运用正交试验设计方法进行试验,提取刚度和强度与关键因素之间的关系数据。采用一阶响应面建模方法建立上横梁、下横梁刚度和主要部件强度的数学模型,并用统计误差分析方法验证模型的有效性。根据部件结构,建立液压机整机质量的数学模型。进而建立以提高刚度和减轻质量为目标的液压机优化模型。运用非支配解排序遗传优化算法,对液压机上梁刚度与整机质量进行多目标优化,得到Pareto优化解集,可使98MN数控等温锻造液压机刚度提高5%、质量减轻10%。     

Development of a hybrid particle swarm optimization algorithm for multi-pass roller grinding process optimization

In the field of metal rolling, the quality of steel roller’s surface is significant for the final rolling products, e.g., metal sheets or foils. The surface roughness of steel rollers must fall into a stringent range to guarantee the proper rolling force between the sheet and the roller. To achieve the surface roughness requirement, multiple grinding passes have to be implemented. The current process parameter design for multi-pass roller grinding mainly relies on the knowledge of the experienced engineers. This always requires time tedious “trial and error” and is insufficient to work out cases: (1) multi-pass with complex interaction for one pass with its neighboring passes; (2) large number of process parameters setup; (3) multiple process objectives and constrains. In this paper, a process planning method for multi-objective optimization is proposed with a hybrid particle swarm optimization while incorporating the response surface model of the surface roughness evolution. The hybrid particle swarm optimization regards the entire grinding process parameters (from rough grinding, semi-finish grinding, finish grinding to spark-out grinding) as a whole, and realizes the parameter optimization by considering multiple objectives and constrains. The establishment of the response surface model of surface roughness evolution is capable to incorporate the inter-correlation of neighboring passes into the multi-pass parameter optimization. Finally, the experimental verification was implemented to verify the effectiveness of the proposed method. The error between predicted roughness and experimental roughness is less than 16.53%, and the grinding efficiency is improved by 17.00% compared with the empirical optimal process parameters.     

VC轧机内辊型优化设计技术的开发

针对VC辊轧机在大轧制压力轧制时,套筒塌陷位移抵消VC辊油压凸度、减弱轧机的板形控制效果并引起成品带钢产生双边浪板形缺陷的问题,充分结合VC轧机的设备与工艺特点,提出了一套VC辊内辊型优化设计技术,通过对VC轧辊套筒内凸式辊型的设计,使得轧机在大轧制压力轧制时,套筒内壁与芯轴表面出现局部接触,从而将套筒的塌陷位移控制在允许的范围内,抑制了双边浪等板形缺陷的发生,提高了VC轧机的板形控制范围,进一步拓宽了VC轧机的应用领域。     

CSP轧机界面摩擦特性及轧机振动试验研究

分析了热轧过程稳定轧制过程和振动状态下的轧制界面摩擦特性,对影响界面摩擦特性的因素进行了研究。然后通过相关试验,研究轧制界面对轧机振动的影响。结果表明,采用乳化液对轧机振动的抑制无明显效果,粗磨轧辊恶化了轧机的振动,而采用高速钢轧辊对轧机振动的抑制有利;受CSP工艺要求的限制,采取降速措施抑制轧机振动是不可取的。     

HT系列短应力线轧机的开发与应用

介绍了HT系列短应力线轧机的开发背景及优点.HT系列短应力线轧机通过优化机架结构、轧辊平衡、辊缝调节、轴向调整等功能,确保了性能接近世界水平.     

热连轧机横向-垂向耦合振动研究

为了研究某热连轧机组的振动特性,根据轧制界面粘滑摩擦特性和轧辊轴承座-牌坊接触非线性,建立轧辊-轴承座有无间隙时的轧辊横-垂向模态耦合振动模型.分析表明,当系统刚度和外激励频率处于某区段时轧辊横向和垂向振动幅值均出现大幅波动的现象,轧制生产中应避开此范围;机座有间隙时,轧辊出现跳振,轧辊横向响应曲线有明显的削顶现象,辊系动力学性能变差.     

热连轧机磁栅尺结构的模型参数辩识

应用系统辨识技术,采用受控自回归(auto egressive exogeneous,简称ARX)模型结构和Matl ab系统 辨识工具箱,辨识了热连轧机辊缝位移传感器的动力学模型参数,建立了该传感器结构的动态 数学模型。系统的输入和输出数据分别为同步记录的轧机相应位置的振动加速度信号,ARX 模型的参数估计采用最小二乘估计法(LSCE),辨识模型的拟合度达到7948％。 辨识结果表明,传感器外壳圆盘结构的刚度和阻尼太小,对轧机垂直振动系统的 影响严重,说明其结构设计不合理,需要进行结构动力学修改。     

四辊冷轧机辊系参数优化设计理论及其应用

四辊冷轧机结构设计中关键问题是辊系参数的确定,建立了包括轧机重要,轧制功率,辊间压力分布特性,纵向刚度,横向刚度和辊缝形状改变能力指标的多目标函数优化设计新模型,以上海宝钢（集团）益昌薄板公司1219冷轧机为例,进行了应用研究。     

基于改进模拟植物生长算法的高速宽铅带连轧机优化设计

为解决传统优化设计方法设计的铅带连轧机存在的问题,基于改进模拟植物生长算法对其进行了优化。以轧辊对数、轧制速度、轧辊直径、轧制量等为决策变量,轧制铅带质量、设备运行可靠性以及综合经济性为优化目标,通过对模拟植物生长算法的改进,结合高速宽铅带多辊连轧机构建了优化模型。通过实际算例,进一步介绍了该方法的实际运用,同时也证明了该方法在多工艺参数优化设计方面有着独特的优点。     

四辊轧机有载辊缝解析模型研究

针对轧制过程中轧辊的弹性变形和轧辊与轧件间的相互作用，通过对四辊轧机辊系变形和受力状况的分析，从理论上详细推导了直观的有载辊缝形状函数，明确了有载辊缝形状函数与相关因素的对应关系。同时，为了验证辊缝解析模型的准确性，采用该模型对某铝热连轧机的精轧末机架的出口板凸度进行了理论计算，并与在线测得数据进行比较，结果表明：该模型计算精度高，相对误差较小(低于15％)。该模型不但为板形的控制以及轧制板凸度的建模提供了理论基础，还为预报板形、研究板带截面上任一点的板凸度提供了方便。     

基于步进子时段MICR方法的毛管质量预报

无缝钢管穿孔生产是利用穿孔机将实心管坯斜轧穿孔成空心毛管的生产过程。斜轧穿孔中毛管质量与许多工艺参数,如辊型、送进角、顶头前伸量及温度,以及设备性能参数如穿孔机刚度、加工精度和顶杆振动等有关。由于其具有复杂的金属流动状态,传统的轧制理论难以解决其质量预报问题。本文通过对斜轧穿孔过程的分析,提出了步进子时段MICR（multiway independent component regression）算法,利用现场采集的多根毛管生产数据建立了预测毛管质量的数学模型。经仿真证明该模型具有较高的可靠性和精度,可以用于毛管质量的在线预报和优化。