轧机自激振动的理论建模及稳定性分析

【作者】 郜志英； 刘凯； 尹辉；

【机构】 北京科技大学机械工程学院；

【摘要】 基于平面应变的假设,根据轧制过程中轧件的滑动条件和屈服准则,考虑合理的摩擦模型和接触弧的压力分布,建立反映轧制过程特性的动态轧制力模型;并将该动态轧制力作为反馈激励源,作用于描述轧机垂振的集中参数结构模型,构建轧制过程与系统结构相耦合的颤振动力学模型,研究系统的稳定性及失稳准则。若颤振模型受到初始辊缝高度波动的扰动,从单参数变化、双参数耦合及多参数综合的角度,应用Routh稳定性判据求解临界稳定入口速度,通过数值拟合得到其回归模型,分析轧辊表面转速、压下率、后张力和摩擦因子等工艺参数对系统稳定性的影响规律,并通过动态响应的数值仿真、随机检验及误差分析验证模型的有效性。讨论入口厚度波动对系统动态响应特性的影响,其不改变稳定入口速度的临界值,当大于临界值时,系统动态响应发散失稳,但是当入口速度小于临界值时,系统动态响应则收敛到与入口厚度波动同频反相的稳态周期振动。结果表明,颤振模型能合理描述轧制过程和系统结构的耦合关系,各工艺参数对系统稳定性及临界条件均有显著的影响,可以为制订合理的工艺规程和预测系统运行的稳定性提供指导意义。更多还原