冷连轧机“结构-工艺-控制”耦合自激振动
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摘要
冷连轧机是生产汽车板和镀锡板等优质钢板的机电液耦合系统,在电动机与液压伺服阀的作用下控制轧辊旋转压下和轧件咬入,一方面在各种外激励的作用下轧机结构可能产生受迫振动;另一方面当轧制力波动时轧机结构也可能产生振动,而轧制力的波动和轧制过程工艺参数的变化密切相关,构成典型的自激振动系统。因此,轧机振动可能是受迫振动,可能是自激振动,也可能是受迫振动与自激振动共存,对其预测与控制有赖于振动性质与机理的准确判定。相较于通过消除外源激励或补偿滤波等手段可实现降幅的受迫振动而言,与轧制过程和控制反馈密切相关的自激振动危害更严重,其内在反馈机制复杂且隐蔽,对其防治及控制必须基于合理有效的理论模型,否则难以收到全面、持久的效果。本论为针对高速薄板的连轧振动问题,建立包括液压AGC电气控制环节、动态轧制过程及轧机系统结构相耦合的自激振动分析模型,深刻认识系统失稳的临界轧制速度及其影响因素,提出有效的抑振方法和控制策略。(1)建立"结构-工艺-控制"的耦合振动模型,既需要合理的结构动力学模型、准确的动态轧制力模型以及正确的液压伺服自动厚度控制模型,也有赖于对其相互耦联关系的正确描述和表征;(2)由于动态轧制力的内源反馈作用,自激振动是系统的一种本质属性,只要具备一定的条件系统就会失稳,而轧制速度是关键触发因素,若任意提高轧制速度,轧机总会进入自激振动的不稳定运行状态,因此应用稳定性准则可以得到系统的失稳条件以及使系统持续高速稳定轧制的速度阈值;(3)临界轧制速度受到轧机结构参数、轧件规格参数以及轧制工艺参数的综合影响,对于确定的轧机系统和轧件规格,可以建立临界轧制速度关于工艺参数的计算模型,讨论工艺参数对临界轧制速度的影响,进而提出工艺规程的制订及优化途径,通过提高临界轧制速度实现对自激振动的抑制。
引文