非穩(wěn)態(tài)潤(rùn)滑過程軋機(jī)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)研究.pdf

1、本論文針對(duì)軋機(jī)垂直系統(tǒng)經(jīng)常發(fā)生的自激振動(dòng)現(xiàn)象，在查閱大量文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，綜合運(yùn)用軋制理論、流體力學(xué)理論、潤(rùn)滑摩擦理論以及機(jī)械振動(dòng)理論，建立了考慮輥縫非穩(wěn)態(tài)潤(rùn)滑過程軋機(jī)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)基本理論。主要?jiǎng)?chuàng)新工作為: 1.基于非穩(wěn)態(tài)流體動(dòng)力潤(rùn)滑理論和相應(yīng)的數(shù)學(xué)物理方法，建立了板帶軋制時(shí)全膜潤(rùn)滑狀態(tài)下的非穩(wěn)態(tài)潤(rùn)滑基本理論。通過入口區(qū)的分析，確定了入口油膜厚度。并考慮了非穩(wěn)態(tài)變量如帶張力、軋制速度、入口角等因素對(duì)入口油膜厚度的影響。同時(shí)還分析了入口

2、油膜厚度的線性解及其頻率響應(yīng)情形。非穩(wěn)態(tài)工作區(qū)的分析建立在已知的入口油膜厚度基礎(chǔ)之上。根據(jù)已知的工作區(qū)油膜厚度可分析得到工作區(qū)壓應(yīng)力和摩擦應(yīng)力分布情況。通過數(shù)值計(jì)算，定性的分析了后張應(yīng)力，表面平均速度，入口角，非穩(wěn)態(tài)變量角頻率，壓下率等參數(shù)對(duì)油膜厚度的分布及壓應(yīng)力和摩擦應(yīng)力分布的影響。 2.以全膜潤(rùn)滑狀態(tài)下非穩(wěn)態(tài)潤(rùn)滑時(shí)，入口油膜厚度和工作區(qū)油膜厚度分布的計(jì)算結(jié)果為基礎(chǔ)，根據(jù)Tsao和Sargent的混合潤(rùn)滑模型，建立了板帶軋制時(shí)

3、混合潤(rùn)滑狀態(tài)下的非穩(wěn)態(tài)潤(rùn)滑基本理論。系統(tǒng)分析了混合潤(rùn)滑狀態(tài)下非穩(wěn)態(tài)潤(rùn)滑時(shí)基于正弦后張應(yīng)力輸入時(shí)不同的時(shí)刻和表面粗糙度時(shí)摩擦應(yīng)力、壓應(yīng)力分布情況，以及在某一壓下率下在不同時(shí)刻時(shí)表面粗糙度對(duì)摩擦應(yīng)力、壓應(yīng)力分布的影響。同時(shí)還求解了基于不同的壓下率和表面粗糙度時(shí)軋制力隨時(shí)間變化的曲線。 3.針對(duì)冷軋機(jī)，建立了基于非穩(wěn)態(tài)工作界面的動(dòng)力學(xué)模型。界面動(dòng)力學(xué)模型考慮了界面上金屬塑性流動(dòng)過程、界面上部分流體潤(rùn)滑與干摩擦并存的混合摩擦學(xué)過程，以及

4、工作輥的運(yùn)動(dòng)等過程的多重作用。塑性流動(dòng)過程分析中考慮了界面摩擦狀態(tài)的動(dòng)態(tài)變化，界面摩擦特性分析中考慮了工作輥運(yùn)動(dòng)的動(dòng)態(tài)影響，因此工作界面上的軋制力模型、界面摩擦模型、工作輥運(yùn)動(dòng)模型構(gòu)成了界面的薄膜約束多重作用模型。 4.分析了工作輥垂直方向的自激振動(dòng)機(jī)理，進(jìn)一步論證了工作界面的負(fù)阻尼特性，解釋了工作輥的垂直自激振動(dòng)。 5.提出了基于非穩(wěn)態(tài)潤(rùn)滑過程的軋機(jī)垂直振動(dòng)反饋機(jī)制及產(chǎn)生振動(dòng)的原因。自激振動(dòng)的根源在于軋制界面的負(fù)阻尼特

5、性，負(fù)阻尼特性的產(chǎn)生源于軋制界面的粘滑狀態(tài)、部分流體膜潤(rùn)滑及后張力波動(dòng)同時(shí)作用的結(jié)果。軋制界面的負(fù)阻尼與由輥縫摩擦造成的正阻尼的此消彼長(zhǎng)決定了軋機(jī)垂直系統(tǒng)是否發(fā)生自激振動(dòng)。軋制界面的阻尼特性對(duì)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)有重要影響。負(fù)阻尼的大小與表面粗糙度、軋件張力、潤(rùn)滑油粘度、軋制速度、壓下率等諸多界面參數(shù)有關(guān)。增大表面粗糙度、降低潤(rùn)滑油粘度有助于減小負(fù)阻尼。 6.運(yùn)用軋機(jī)輥縫動(dòng)力學(xué)的基本理論，并結(jié)合非穩(wěn)態(tài)潤(rùn)滑理論，對(duì)2800軋機(jī)垂直系統(tǒng)的自激

6、振動(dòng)進(jìn)行了仿真分析，并編制了相應(yīng)的仿真分析軟件。通過仿真分析，發(fā)現(xiàn)對(duì)軋機(jī)垂直自激振動(dòng)臨界速度影響較大的參數(shù)包括：軋制潤(rùn)滑劑的粘度、軋件的入口出口厚度、軋件的材質(zhì)、軋輥軋件的表面粗糙度、軋輥半徑等；對(duì)振幅影響較大的參數(shù)為軋制速度以及軋機(jī)垂直系統(tǒng)本身的正阻尼，軋制速度越高，振幅越大，系統(tǒng)本身的正阻尼越大，振幅越小。 7.以西南鋁Φ650/Φ1400×2800軋機(jī)為研究對(duì)象，進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試研究，從實(shí)際軋機(jī)機(jī)組運(yùn)行中采集多物理過程的表現(xiàn)