考虑齿轮啮合刚度的轧机主传动系统动力学特性研究

论文摘要

轧钢机主传动系统按设计技术指标可靠运行是轧机设计制造的关键问题之一。随着生产率不断提高及轧制强化,轧钢机主传动系统的负载加重,对轧机传动系统提出了高精度和高动态性能的技术要求。轧机传动的扭振不仅影响轧件的表面质量,而且降低了传动系统的疲劳寿命,直接威胁着设备的安全。轧机主传动系统振动以扭转振动为主要特征,在建立轧机扭转动力学模型,一般采用集中参数法按轴盘系统处理。在处理包含齿轮传动的轧机主传动系统的动力模型中,通常忽略齿轮的啮合刚度,本文以某钢铁公司F2带钢轧机主传动系统考虑齿轮啮合刚度建立扭转振动模型来研究。在本文的研究中,首先,建立考虑齿轮啮合刚度和忽略齿轮啮合刚度的F2带钢轧机主传动两类动力学模型,利用矩阵迭代法求出轧机的固有频率及主振型,对比两类模型下的扭振固有频率。其次,利用MATLAB软件中的龙格-库塔数值计算技术,求解两种轧机动力学模型的咬入过程中轴段上的动态扭矩响应,对比分析轧机上主轴、联接轴的力矩数据结果,从而分析齿轮啮合刚度对轧机振动的影响。通过对数据的对比分析可知,考虑减速机齿轮的啮合刚度时轧机主传动系统的一阶固有频率降低,并出现数值较大的最高阶固有频率,同时减速机齿轮的啮合刚度将会小幅度降低轧机主传动系统的前几阶固有频率数值。在轧制力矩不变的情况下,轧机主传动系统的轴段扭矩随着咬入时间的增加而降低。考虑减速机齿轮的啮合刚度后,轧机主传动系统轴段的动态力矩值将会有所增大。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 轧机系统振动的类型
• 1.2 轧机主传动系统振动的研究现状
• 1.3 本课题的选题背景、研究内容及方法
• 第二章 轧机主传动系统振动的理论研究
• 2.1 齿轮啮合刚度的计算方法
• 2.2 齿轮系统扭转型分析模型
• 2.2.1 齿轮副扭转振动分析模型
• 2.2.2 齿轮—转子系统扭转振动分析模型
• 2.3 经典的模态理论
• 2.3.1 固有模态参数与轧机系统动态响应
• 2.3.2 轧机在正常运转咬钢过程中轧制力矩激起的扭振响应
• 2.4 本章小结
• 第三章 轧机主传动系统扭振模型的建立
• 3.1 轧机主传动装置
• 3.2 轧机主传动系统力学模型
• 3.2.1 忽略齿轮啮合刚度的力学模型
• 3.2.2 考虑齿轮啮合刚度的力学模型
• 3.3 模型参数计算
• 3.3.1 转动惯量
• 3.3.2 扭转刚度
• 3.4 轧机主传动系统的数学模型
• 3.5 本章小结
• 第四章 轧机主传动系统扭振的频率、主振型
• 4.1 忽略齿轮啮合刚度的轧机动力学模型频率、振型计算
• 4.1.1 直串力学模型
• 4.1.2 分支力学模型
• 4.2 考虑齿轮啮合刚度的轧机动力学模型频率、振型计算
• 4.2.1 直串力学模型
• 4.2.2 分支力学模型
• 4.3 不同模型的结果数据对比
• 4.5 本章小结
• 第五章 轧机主传动系统的动态响应
• 5.1 轧制力矩计算
• 5.2 两种模型的外激载荷矩阵
• 5.3 咬入过程的动态响应计算
• 5.4 不同模型数据结果分析
• 5.5 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢