二十輥軋機(jī)振痕振動激勵機(jī)理與振動特征識別方法研究.pdf

1、不銹鋼廣泛應(yīng)用于航空航天、通信、汽車工業(yè)以及生活的各個方面。隨著我國制造業(yè)的飛速發(fā)展，其對鋼鐵產(chǎn)品需求量持續(xù)增加，同時其制造精度的需要對不銹鋼性能和質(zhì)量的要求越來越高。然而，帶鋼在軋制過程中，表面會產(chǎn)生明暗交替的振痕，嚴(yán)重影響帶鋼表面質(zhì)量，嚴(yán)重時必須進(jìn)行重新加工或切除，大幅度地增加了企業(yè)生產(chǎn)成本，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，深入研究軋機(jī)振痕振動特征和激勵機(jī)理，研究有效識別振痕振動的方法，提出減少振痕產(chǎn)生的控制措施，對提高帶鋼表面質(zhì)量，具有

2、重要的理論意義和工程價值。
　　為有效地識別和監(jiān)測振痕振動，本文針對誘發(fā)森吉米爾二十輥軋機(jī)振痕振動的激勵機(jī)理和振痕振動特征進(jìn)行了研究，基于軋機(jī)扭振打滑模型，分析了不同工況時軋輥扭矩變化特征，揭示了軋機(jī)扭振激勵與振痕振動特征的關(guān)系；在分析前后滑區(qū)軋制力變化特征及不同軋制參數(shù)加載方式對軋機(jī)振痕振動特征影響的基礎(chǔ)上，究明了軋制參數(shù)變化激勵與振痕振動特征的關(guān)系；建立了軋輥缺陷時變接觸剛度模型和軋機(jī)有限元模型，解明了軋輥和軸承局部缺陷誘發(fā)軋

3、機(jī)振痕振動的激勵機(jī)理和振動特征的問題。基于熵、自適應(yīng)小波和小波包分解能量分布信號處理方法，提出了振痕振動識別方法，并以 Labview軟件為平臺開發(fā)了軋機(jī)振痕振動實時在線監(jiān)測系統(tǒng)?，F(xiàn)場試驗數(shù)據(jù)分析結(jié)果與理論分析結(jié)果的一致性，驗證了理論分析的正確性和合理性。論文的主要研究工作如下：
　　①基于軋機(jī)傳動系統(tǒng)扭振動力學(xué)模型，將軋輥之間打滑引入到軋機(jī)傳動系統(tǒng)扭振模型中，分析了軋機(jī)傳動系統(tǒng)扭振激勵與振痕振動特征的關(guān)系；通過對不同軋制速度，不

4、同軋輥之間摩擦系數(shù)對軋機(jī)扭振特性影響的分析，揭示了軋制速度，摩擦系數(shù)對軋輥扭矩的影響特征，并研究了軋機(jī)扭振的控制方法。試驗結(jié)果與仿真結(jié)果的一致性，不僅驗證了理論分析軋機(jī)振痕振動特征的正確性，而且為軋機(jī)機(jī)扭振誘發(fā)軋機(jī)振痕振動特征的有效識別提供了理論與實踐依據(jù)。
　　②針對軋制參數(shù)變化激勵與軋機(jī)振痕振動特征關(guān)系的問題，分析了軋制過程中前滑區(qū)和后滑區(qū)變化對軋制力的影響和軋制力變化規(guī)律；基于森吉米爾二十輥軋機(jī)垂向橫向耦合的動力學(xué)模型，研究

5、了軋制力和軋機(jī)速度對軋機(jī)振痕振動特征的影響，揭示了軋制參數(shù)變化激勵與軋機(jī)振痕振動特征的關(guān)系。同時通過試驗驗證了軋制力變化規(guī)律和森吉米爾軋機(jī)動力學(xué)模型的正確性和有效性，為分析和識別振痕振動提供了理論與實踐依據(jù)。
　?、坩槍堓伜洼S承局部缺陷誘發(fā)振痕振動的激勵機(jī)理和振動特征的問題，在考慮軋輥局部缺陷時軋輥之間的邊緣接觸效應(yīng)基礎(chǔ)上，分析了軋輥之間接觸剛度變化過程，揭示了軋輥局部缺陷誘發(fā)軋機(jī)振痕振動的激勵機(jī)理和振動特征；建立了軋機(jī)三維有限

6、元模型，分析了軸承局部缺陷時軋機(jī)振痕振動特征。通過試驗數(shù)據(jù)驗證了仿真結(jié)果的正確性和模型的有效性，為研究軋機(jī)局部缺陷誘發(fā)振痕振動的激勵機(jī)理和振痕振動特征識別方法奠定了基礎(chǔ)。
　?、茚槍垯C(jī)振動信號非平穩(wěn)特征和軋機(jī)振痕振動特征識別問題，引入了包絡(luò)譜信息熵和排列熵方法，分析了振痕振動時軋機(jī)加速度信號及扭矩信號的特征；基于自適應(yīng)小波方法，分析了軋輥表面缺陷尺寸大小對軋機(jī)振痕振動特征的影響；提出了小波包分解能量分布的方法，研究了振痕特征頻率

7、分布特征。通過試驗結(jié)果與仿真結(jié)果的對比，驗證了包絡(luò)譜信息熵和排列熵，自適應(yīng)小波方法，以及小波包分解能量分布對振痕識別的有效性。
　?、萃ㄟ^對軋機(jī)傳動系統(tǒng)扭振、軋制參數(shù)變化、軋輥表面局部缺陷和軸承局部缺陷誘發(fā)軋機(jī)振痕振動激勵機(jī)理與振痕振動特征關(guān)系的研究，揭示了不同激勵機(jī)理時振痕振動特征的表現(xiàn)形式；另外，證實了采用振動加速度信號獲得振痕振動特征的有效性，在結(jié)合最佳監(jiān)測測點選擇研究的基礎(chǔ)上，利用 Labview軟件開發(fā)了一套森吉米爾二十