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2450轧机主传动系统改造方案研究

2450轧机主传动系统改造方案研究

引用

作者：杨新重庆大学

学位级别：硕士

随着中国经济高速前进,中国冶金企业发了巨大变化,轧制技术及工艺取得了长足进步。一方面轧制工艺参数随着用户需求而作了较多优化,另一方面用户需求更多的品种和更高的质量。为此,国内冶金工业系统为了应对复杂的市场需求,不遗余力对... 详细信息

随着中国经济高速前进,中国冶金企业发了巨大变化,轧制技术及工艺取得了长足进步。一方面轧制工艺参数随着用户需求而作了较多优化,另一方面用户需求更多的品种和更高的质量。为此,国内冶金工业系统为了应对复杂的市场需求,不遗余力对轧制设备系统全方位进行升级换代或改良,以便达到生产效益最大化的目的。论文提出的背景就是冶金企业生存必须适应当前扩能增效要求,针对我国某钢厂的大型关键设备2450轧机,从传动系统改造角度阐述轧机主传动系统必要的选型、结构和强度设计验算,并进行了现场数据采集和分析,从而印证改造方案的可靠性。本文针对2450轧机主传动系统结构方案设计。对安装空间限制情况下,对其进行方案设计,通过轧制现场大量测试数据,利用计算机应用技术相关软件对测试数据进行归整和分析,并运用相关力学知识找出了轧制过程中的最大总负荷和载荷分配不均匀系数,从而使改造的方案得到检验;运用经典材料力学理论和有限元法等分析手段,借助当代计算机的强大运算能力,从理论上对主传动系统中的传动轴、扁头和叉头等关键零部件强度进行了分析计算,结果表明2450轧机主传动系统采用滑块式万向联接轴替代目前轴承式十字万向联接轴是可行的,在此基础上对改进方案进行了详细的结构设计。

关键词：轧机主传动系统数据测试强度分析有限元

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六辊可逆冷轧机轧制力能参数及主传动系统的辅助设计研究

六辊可逆冷轧机轧制力能参数及主传动系统的辅助设计研究

引用

作者：佘艳祥重庆大学

学位级别：硕士

轧钢生产是将钢锭或钢坯轧制成钢材的生产环节,随着工业技术的快速发展,轧制设备向着大型化、高速化、自动化和高精度方向发展,用轧制方法生产钢材,具有生产率高、品种多、生产过程连续性强等优点。因此,它比锻造、挤压、拉拔等工艺得... 详细信息

轧钢生产是将钢锭或钢坯轧制成钢材的生产环节,随着工业技术的快速发展,轧制设备向着大型化、高速化、自动化和高精度方向发展,用轧制方法生产钢材,具有生产率高、品种多、生产过程连续性强等优点。因此,它比锻造、挤压、拉拔等工艺得到更广泛的应用。轧制力和轧制力矩是轧机设计过程中重要的工艺参数,在制定压下规程、工序负荷分析、设备强度校核等方面都具有重要作用。其中轧制力是设定板厚和弯辊的重要参数之一,由于板厚和板形是决定带钢几何尺寸精度的两大质量指标,所以轧制力模型是过程控制数学模型的核心;而轧制力矩则是选择主传动系统电机的重要参数之一。因此,为了满足用户对带钢尺寸和板形精度的严格要求,提高轧制力能参数的设定精度要求也变得越来越迫切。主传动系统是轧机的核心组成部分,随着轧制设备向大型化、高速化、自动化方向发展的趋势越来越明显,对轧机主传动系统的承载能力和可靠性的要求也越来越高。论文首先分析了以下几种计算轧制力能参数的解析方法:斯通公式、Ford公式、能耗曲线法,并比较分析这几种方法的适用条件及优缺点,并编制轧制力能参数计算软件;然后用MARC有限元软件对轧制力能参数进行模拟计算;最后,论文对轧机的主传动系统各重要组成部分进行参数化设计,并编写了主传动各主要组成部分的参数化设计程序;同时,为了方便设计人员的参数输入,利用VC++编写了在WINDOWS操作系统环境下的参数输入界面软件。本课题的完成,较好地解决了六辊可逆冷轧机的轧制力能参数和主传动系统在设计效率及准确性上的问题,具有一定的实际意义,其成果具有一定的先进性。

关键词：轧机力能参数主传动系统有限单元法

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退火窑主传动系统机电耦合建模及其故障分析和预测应用

退火窑主传动系统机电耦合建模及其故障分析和预测应用

引用

作者：雷蕾重庆理工大学

学位级别：硕士

退火窑主传动系统是一个集多啮合点、多级传动等特征于一体的非线性机电耦合传动系统,其工作环境温度较高,工作持续时间长,是保障玻璃产线平稳运行的重要部件。玻璃生产属于典型的连续性生产,一旦退火窑主传动系统出现故障将对玻璃品质... 详细信息

退火窑主传动系统是一个集多啮合点、多级传动等特征于一体的非线性机电耦合传动系统,其工作环境温度较高,工作持续时间长,是保障玻璃产线平稳运行的重要部件。玻璃生产属于典型的连续性生产,一旦退火窑主传动系统出现故障将对玻璃品质造成重大影响,甚至导致整条生产线停产,从而造成巨大的经济损失。因此,对退火窑主传动系统进行故障预测,对可能出现的故障做出合理、有效的评判是十分重要的,但目前专门针对退火窑主传动系统进行的故障预测相关研究不足。本文将以退火窑主传动系统为研究对象,建立了退火窑主传动系统机-电耦合动力学模型,以及轴承外圈故障模型和轮齿折齿故障,并分析这两类故障对退火窑主传动系统动态特性及其电特性的影响,提取相对应的故障特征,设置故障阈值并将其应用于退火窑主传动故障诊断系统,从而实现对退火窑主传动系统故障预测。(1)针对退火窑主传动系统多啮合点、多级传动的结构特点以及各构件间运动耦合关系和机械系统与电机系统间的机-电耦合关系,综合考虑齿轮时变啮合刚度和轴承时变刚度等非线性因素,建立了包含驱动电机、齿轮传动系统及系统负载在内的退火窑主传动系统机-电耦合动力学模型。(2)建立轮齿折齿故障激励模型和轴承外圈故障激励模型,研究退火窑主传动系统在不同故障条件下的故障特征特性,分析在正常状态下与轮齿折齿故障和轴承外圈故障下系统的响应信号,在主要构件pp1、pp2和pj1的振动信号(位移、速度和加速度)和定子电流信号等方面进行对比,分析各故障条件下时域和频域特性中的特征,为后续预测应用提供理论支持。(3)计算时域参数并设置轮齿折齿故障模型和轴承外圈故障模型预测阈值,并将其应用于基于LabView设计的退火窑主传动故障诊断系统,实现对主传动系统故障预测。由故障系统提取的特征频率与机-电耦合模型所计算的特征值均在合理误差范围内,也间接验证所建模型的可靠性和正确性,该研究结果也为进一步开展退火窑主传动系统健康状态监测与故障预测奠定理论基础。

关键词：退火窑主传动系统机-电耦合故障分析预测

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SMS高速线材粗、中轧机主传动系统动态特性研究与故障诊断

SMS高速线材粗、中轧机主传动系统动态特性研究与故障诊断

引用

作者：钟少云武汉冶金科技大学

学位级别：硕士

该文在测试的基础上,统计出武钢大型厂高速线材粗、中轧机万向接轴扭矩最大值和稳定值及轧制力的最大值和稳定值,并测试出扭矩和轧制力在各种工况下的时域曲线,这些资料对高线生产有重要的指导作用.该文在测试的基础上,建立了7H中轧机... 详细信息

该文在测试的基础上,统计出武钢大型厂高速线材粗、中轧机万向接轴扭矩最大值和稳定值及轧制力的最大值和稳定值,并测试出扭矩和轧制力在各种工况下的时域曲线,这些资料对高线生产有重要的指导作用.该文在测试的基础上,建立了7H中轧机主传动系统精度更高的有阻尼扭振动力学模型和数学模型,运用复模态理论坟算出系统的复模态参数,并应用黄培文教授创立的有阻尼原坐标分析法对7H轧机主传动系统的扭矩进行响应波形仿真,计算结果与实测相吻合.该文探讨了不同咬钢时间对7H轧机接轴扭矩响应的影响,并计算出接轴刚性系数的变化对系统频率及响应的影响.为了验证计算机仿真结果,该文解出了7H轧机不同工况上接轴扭矩响应的解析解.该文在测试的基础上,对万向接轴使用安全性作出评定,诊断出万向接轴花键重复性严重损坏的原因.

关键词：轧机振动主传动系统线材轧机动态特性故障诊断

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数控铣床主传动系统能耗特性及运行节能技术研究

数控铣床主传动系统能耗特性及运行节能技术研究

引用

作者：马峰武汉科技大学

学位级别：硕士

数控机床使用范围非常广泛，且数量惊人，但能量使用效率普遍较低，大多数数控机床的能量平均有效利用率都不到30%，因此数控机床能效提升潜力巨大。主传动系统能量的流动是数控机床加工系统能量流动的主体，主要体现在主传动系统中的... 详细信息

数控机床使用范围非常广泛，且数量惊人，但能量使用效率普遍较低，大多数数控机床的能量平均有效利用率都不到30%，因此数控机床能效提升潜力巨大。主传动系统能量的流动是数控机床加工系统能量流动的主体，主要体现在主传动系统中的能量流占整个数控机床加工系统传输能量的95%以上，因此探究数控机床主传动系统能耗特性，提出基于能量利用率方程的主传动系统运行节能措施对整个数控机床的优化节能都具有十分重要的意义。本论文主要对数控机床中应用较为广泛的数控铣床的主传动系统能耗特性和主轴优化节能技术进行了研究，主要研究工作如下：首先，对主传动系统中的电机拖动系统和机械传动系统进行分别描述和建模，然后得出数控机床主传动系统通用的能量流数学模型，通过对主传动系统的能量流数学模型及其结构进行分析，建立了数控机床中应用较为广泛的数控铣床主传动系统功率平衡方程。其次，通过建立的数控铣床主传动系统功率平衡方程推导出主传动系统能耗模型及能量利用率方程，通过对主传动系统能量利用率方程进行分析得出主传动系统的优化节能途径。然后，基于提出的优化途径，建立主传动系统主轴旋转加速功率与加速时间的函数关系，通过选取合适的主轴变频器加速时间来降低主轴能耗，从而降低主传动系统总能耗，最终提高主传动系统能效。最后，基于XK713型数控铣床进行了实验验证分析，实验结果表明了该方法的可行性。

关键词：数控铣床主传动系统能耗特性主轴优化节能

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考虑间隙时UR轧机主传动系统的动态特性分析

考虑间隙时UR轧机主传动系统的动态特性分析

引用

作者：常明瑞内蒙古科技大学

学位级别：硕士

轧机主传动系统的关键零部件如：万向连接轴和扁头等在设计、安装和运行过程中会在系统中的多个位置出现不同的间隙。在正常的轧机轧制过程中关键零部件的间隙不会打开。当轧辊处出现打滑、堆钢等异常工况使轧机负载发生变化时系统间隙... 详细信息

轧机主传动系统的关键零部件如：万向连接轴和扁头等在设计、安装和运行过程中会在系统中的多个位置出现不同的间隙。在正常的轧机轧制过程中关键零部件的间隙不会打开。当轧辊处出现打滑、堆钢等异常工况使轧机负载发生变化时系统间隙便会打开。由实际生产可知，含间隙的主传动系统在异常工况下会使其性能变差，所以不同结构间的间隙对轧机系统的影响如何是本文关注的重点。于是本文为找到间隙和异常工况叠加对传动系统的影响做了如下分析：　　首先，采用集中质量法建立了UR轧机主传动系统的4自由度线性模型。用数值分析和有限元法对系统的固有频率和与之相对应的主振型进行计算，通过结果可以知道此轧机符合最佳设计准则。　　其次，采用龙格-库塔数值计算方法对轧机在堆钢过程中主传动系统中各惯性元件动态特性进行数值模拟。对不含间隙的系统进行的数值计算可知，轧机发生堆钢时系统中各轴段的TAF值趋于正常。通过对含间隙的主传统性系统的各惯性元件进行数值分析可知，非线性系统的间隙会出现重复碰撞，各惯性元件的角位移的大幅值变化较大，各轴段的TAF有所增加，特别是靠近间隙的左侧轴段的TFA对关键零部件间的间隙变化特别敏感。　　最后，通过数值分析方法对含不同个数的UR轧机主传动系统的角位移曲线和扭矩放大系数进行了相互比较;再通过有限单元法对含不同间隙大小的多间隙轧机主传动系统进行了应力分析。本文研究对现场的设备使用和维护具有指导作用。

关键词：轧机间隙主传动系统扭矩放大系数有限单元法

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基于危害性分析的重型数控机床主传动系统可靠性分析

基于危害性分析的重型数控机床主传动系统可靠性分析

引用

作者：杨静电子科技大学

学位级别：硕士

可靠性分析技术作为重型数控机床可靠性工作的重要组成部分,是识别机床关键项目和薄弱环节以及对系统进行可靠性评估与改进设计的关键基础技术。重型数控机床在实现复合加工的过程中,受到自身热源、加工环境、操作技术人员等因素的影响... 详细信息

可靠性分析技术作为重型数控机床可靠性工作的重要组成部分,是识别机床关键项目和薄弱环节以及对系统进行可靠性评估与改进设计的关键基础技术。重型数控机床在实现复合加工的过程中,受到自身热源、加工环境、操作技术人员等因素的影响,从而导致其加工可靠性低。如何降低这些因素的影响并提高系统可靠性,已成为可靠性研究工作亟待解决的重点与难点。本论文以国家科技重大专项“高档数控机床与基础制造装备”为依托,以国产重型数控机床为研究对象,针对重型数控机床全寿命周期中早期使用阶段的工程特性,提出重型数控机床可靠性分析工作的研究框架,为重型数控机床可靠性工作的开展提供技术支撑和理论参考。本论文的主要研究工作包括一下几个方面:(1)提出了开展重型数控机床主传动系统可靠性工作的建议方法,以帮助与协调生产厂家与使用厂家的各部门之间顺利的开展可靠性工作,并使各企业及各部门明确各自的可靠性工作职责与任务。(2)开展重型数控机床主传动系统故障模式、影响及危害性分析(FMECA)研究,根据GJB1391-2006(《故障模式、影响及危害性指南》)的规范生成《某型号落地铣镗床主传动系统FMECA报告》,为后续可靠性工作的顺利开展奠定基础。(3)在FMECA的基础上,考虑修复故障所需的成本,开展基于模糊层次分析法的PC-FMECA研究,并建立相应的数学模型,为企业对是否修复故障或设计改进工作这一决策问题提供理论依据。(4)从质量管理的角度开展重型数控机床FMEA研究,并结合5M1E提出了MFMEA方法,由此区分了机床生产厂家和使用厂家的故障责任。应用SOP方法为机床使用厂家的生产管理指明方向,并保证了机床的使用可靠性。通过上述一系列工作的开展,规范了可靠性分析工作流程,明确了各企业的可靠性工作职责,提高了可靠性工作效率。对提高重型数控机床的可靠性水平具有积极意义,为后续重型数控机床各型号的研制与改进提供了参考。

关键词：重型数控机床主传动系统 FMECA 层次分析法 5M1E

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轧机主传动系统多电机同步控制研究

轧机主传动系统多电机同步控制研究

引用

作者：王延浩华北理工大学

学位级别：硕士

在轧机主传动系统中,单台电机拖动两个轧辊这一传动方式使得电机调速时间长,影响钢材的轧制,需要引入多台电机拖动轧辊。在这种传动方式下,如果速度不能保持同步,则会导致钢材生产出现问题,降低钢材质量。因此,实现轧机主传动系统中多... 详细信息

在轧机主传动系统中,单台电机拖动两个轧辊这一传动方式使得电机调速时间长,影响钢材的轧制,需要引入多台电机拖动轧辊。在这种传动方式下,如果速度不能保持同步,则会导致钢材生产出现问题,降低钢材质量。因此,实现轧机主传动系统中多电机的同步控制对生产高质量的钢材具有十分重要的意义。为了实现轧机主传动系统多电机同步控制,建立了轧机单独传动系统直流电机数学模型,采用PI跟踪控制器控制单台电机,并选取交叉耦合同步结构设计轧机单独传动同步控制系统。为了减小两台电机达到同步所需时间,基于Widrow-Hoff学习算法,设计了神经网络同步控制器,建立了轧机单独传动神经网络交叉耦合同步控制系统。仿真结果表明,与未引入同步控制器的交叉耦合同步控制系统相比,设计的神经网络交叉耦合同步控制系统在轧机轧制钢材期间达到同步所需时间缩短了0.056s,同步误差达到0.0001rad/s。为了提高设计的神经网络同步控制系统在正弦扰动下的抗干扰性能,设计了扰动观测器,将扰动观测器与轧机单独传动神经网络同步控制系统结合。与未加入扰动观测器的电机神经网络同步控制系统相比,引入扰动观测器的轧机同步控制系统正弦扰动下的电机同步误差波动幅度减小了96%,表明抗扰动能力更强。针对扰动观测器的引入使得系统响应速度变慢的问题,设计了前馈控制器,将前馈控制器加入到带有扰动观测器的轧机电机同步控制系统中。仿真结果表明,与未引入前馈控制器的同步控制系统相比,前馈控制器使得系统响应速度提高了24%,改善了轧机电机同步控制系统的跟踪性能,同步误差稳定在0.0001rad/s。

关键词：主传动系统多电机同步控制神经网络扰动观测器前馈控制

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FTSR轧机主传动系统低频振动研究

FTSR轧机主传动系统低频振动研究

引用

作者：范连东北京科技大学

学位级别：硕士

自我国第一条薄板坯连铸连轧生产线于1998年建成投产以来，国内薄板坯连铸连轧事业蓬勃发展，目前仅FTSR生产线就已经有4条。在实际生产尤其是轧制薄规格产品过程中，经常发生异常的振动现象并伴随强烈的噪声，严重影响了产品质量，威... 详细信息

自我国第一条薄板坯连铸连轧生产线于1998年建成投产以来，国内薄板坯连铸连轧事业蓬勃发展，目前仅FTSR生产线就已经有4条。在实际生产尤其是轧制薄规格产品过程中，经常发生异常的振动现象并伴随强烈的噪声，严重影响了产品质量，威胁轧机设备的安全，降低了生产效率，甚至引发设备事故，成为困扰钢铁企业的一大难题。\n 为了更进一步的认识FTSR轧机振动问题，本文主要从理论研究、现场测试和仿真分析三方面做了深入研究，主要研究内容如下：\n (1)利用现代测试手段，对FTSR轧机第三机架进行了多次现场综合实验，获得了轧机振动时的扭矩信号、振动加速度信号以及轧制时的工艺参数等数据。经过对数据的时域和频谱分析，依据振动频率的不同将FTSR轧机现场振动分为三类。其中对轧机影响最大的是第二类振动，中心频率为44.3Hz。\n (2)依据轧机实际结构尺寸建立了轧机主传动系统力学模型，并求出了其固有频率和对应主振型，结果发现第二类振动中心频率与传动系统第二阶固有频率相近。\n (3)建立了轧机主传动系统simulink仿真模型，并结合现场测试数据利用Matlab/Simulink软件对轧机轧制过程进行深入的仿真研究。研究发现：当传动系统存在44.3Hz附近的激振频率和足够能量时，轧机就会出现严重的振动现象。\n (4)从理论上研究了改变轧机主传动系统结构对轧机固有频率的影响，并在Matlab/Simulink中仿真了改变结构后系统对周期信号的响应。最后得出结论：对于机电耦合振动，改变轧机主传动系统结构并不能明显缓解二阶扭振现象。\n 本文从理论、实践和仿真等方面对轧机主传动系统二阶扭振进行了研究，求解了改变传动系统结构对振动的影响，为抑制轧机振动提供了依据。

关键词： FTSR轧机主传动系统轧机低频振动仿真模型固有频率

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数控机床主传动系统优化设计及数控技术改造

数控机床主传动系统优化设计及数控技术改造

引用

作者：王峰江苏大学

学位级别：硕士

本文阐述了数控机床主传动系统的优化设计以及数控技术发展的国内外研究现状及其意义。以数控机床主传动系统的优化设计理论研究为基础，对数控机床的主要机械部件——床身、主传动、进给运动、回转工作台以及自动换刀装置的优化设计进... 详细信息

本文阐述了数控机床主传动系统的优化设计以及数控技术发展的国内外研究现状及其意义。以数控机床主传动系统的优化设计理论研究为基础，对数控机床的主要机械部件——床身、主传动、进给运动、回转工作台以及自动换刀装置的优化设计进行了分析，探讨了其数控系统设计的基本模式。在此基础上，本文运用了机电一体化技术，采取机械和电气设计相结合的原则，对一台保加利亚卧式加工中心NC800实施了数控技术改进，优化设计了其主传动系统，调整了机床机械精度，修复机床几何精度，有针对性地解决了数控机床存在的机械问题。在设计的数控系统中，以功能和经济性兼具为原则，较好的满足了实际需要。通过此次数控技术的改进，使得这台加工中心的技术水准达到了国内先进水平，为我国数控技术的改造工作起到了推动作用。

关键词：数控机床主传动系统优化设计技术改造机电一体化

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