板带轧机柔性多体系统耦合动力学建模研究

摘要

轧制过程中,高速运转的板带轧机系统可视为由机架、液压装置、轴承座和轧辊等多个刚体和可变形体组成的柔性多体机械系统。板带轧机辊系沿垂直、水平方向的刚体运动和轧辊沿轴线方向的柔性体变形运动是影响板带厚度和表面质量的主要因素。特别对于大型板带轧机而言,轧辊的弯曲变形运动与带钢的板形密切相关。本文综合考虑轧机系统沿垂直、水平方向的刚性振动和轧辊沿轴线方向的弯曲变形运动之间的耦合效应,通过运动学分析,实现柔性多体机械系统中刚体和可变形体的位移场描述,建立板带轧机辊系刚柔耦合动力学模型。对轧机辊系进行耦合运动模态分析,进一步探讨轧辊变形运动振动频率和模态振型函数的精确解,并比较不同时刻下,由传统结构动力学求得的轧辊固有模态振型函数与考虑轧机系统刚性振动时的轧辊模态振型函数的区别。深入分析了轧机系统刚性振动对轧辊弯曲变形运动的影响,为提高轧辊运动精度,实现带钢板形动态控制提供理论依据。