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专利号: 2017105844999
申请人: 燕山大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 基本上无切削的金属机械加工;金属冲压
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种带有吸振器装置的轧机辊系振动抑制方法,其特征在于,所述方法步骤如下:步骤1,建立包含吸振器装置和轧机辊系共同作用的轧机系统振动模型;

步骤2,根据带有吸振器装置的轧机辊系振动模型得到两自由度系统函数;

步骤3,通过多尺度法求解两自由度方程,得到轧机系统的幅频方程;

步骤4,通过仿真得到加吸振器装置前后的时域特性曲线和幅频特性曲线,以及仿真分析吸振器质量、弹簧力和摩擦力对幅频特性曲线的影响,调整吸振器装置的质量、弹簧力以及摩擦力的大小,减小轧机辊系的振动位移。

2.根据权利要求1所述的一种带有吸振器装置的轧机辊系振动抑制方法,其特征在于,步骤1中,建立包含吸振器装置和轧机辊系共同作用的轧机系统振动模型的方法如下:轧机吸振器是通过弹性元件和阻尼元件把辅助质量连接到轧机系统的支架上的减振装置,吸振器安装到轧机辊系上后,二者构成一个两自由度系统;轧机辊系和吸振器装置只做垂直方向的直线运动,在系统静止时轧机上辊系和吸振器装置的平衡位置为运动原点,轧机辊系和吸振器装置的振动位移的大小代表振动强度,为减小轧机辊系的振动,需要减小振动位移;轧机辊系在简谐外激励作用下振动,轧机辊系的振动能量通过吸振器的弹性元件和阻尼元件转移到吸振器装置上,吸振器通过弹性元件和阻尼元件作用在轧机辊系上的作用力与外界对轧机辊系的作用力方向相反,把轧机辊系的振动能量转移到摩擦力中和吸振器装置的动能中,从而来减小轧机辊系的振动位移,达到抑制振动的效果。

3.根据权利要求1所述的一种带有吸振器装置的轧机辊系振动抑制方法,其特征在于,步骤2中,所述两自由度系统函数为:式中,轧机上辊系等效质量m1,轧机上辊系和轧件之间的等效刚度为k1,等效阻尼为c1,k1′和k3′为轧机辊系的非线性刚度;吸振器质量为m2,其弹性元件刚度为k2,阻尼元件的摩擦系数为c2;x1、和 分别表示轧机上辊系的振动位移、振动速度和振动加速度,x2、 和分别表示吸振器的振动位移、振动速度和振动加速度;Fl(t)=F cosωt为简谐外激励。

4.根据权利要求1所述的一种带有吸振器装置的轧机辊系振动抑制方法,其特征在于:步骤3中,通过多尺度法求解两自由度方程,得到系统的幅频方程;

将系统模型的运动方程简化为:

式中:

式(2)右边非线性项冠以小参数ε,得:

δ=εδ1,ξ=εξ1,ρ=ερ1,F0=εF10,γ=εγ1,ω202=εω1,k31*=εk31*采用多尺度法求解:引入不同时间尺度T0=t和T1=εt对时间t求导可写为d/dt=D0+εD1+...和d2/dt2=D02+2εD0D1+...

将方程式(4)代入式(3),展开后令方程两端ε的同次幂系数相等,得到各阶近似方程:将零次近似方程组(6)的解写为复试形式:

代入一次近似方程组(6)的右边得到:

考虑内共振情况,假设ω=ω10+εσ,ω20=ω10+εσ1,代入式(8)并消去久期项,可得:为求解式(9)引入复函数 其中a,b, 都是时间T1的函数,引入中间变量 将A1,A2,θ1,θ2代入式(9),令等式两边的实部和虚部相等,可得:

考虑轧机辊系的振动处于稳态周期运动时, 从而有

消去式(10)中θ和θ1,即得到系统内共振幅频方程组:其中:

L=γ1ω10ω20F102-γ1ω20ω1a2N2-γ1ω20ω1(2aω10σ)

2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2

M=γ1aω10-ω1a-γ1bω20-4bω20(σ-σ1) 。

N=ξ1ω10+ρ1ω10+0.75k31*a2

5.根据权利要求1所述的一种带有吸振器装置的轧机辊系振动抑制方法,其特征在于:步骤4中,通过仿真得到加吸振器前后的时域特性曲线和幅频特性曲线,以及仿真分析吸振器质量、弹簧力和摩擦力对幅频特性曲线的影响,通过时域特性和幅频特性得到吸振器装置和轧机辊系的相互影响关系,适当调整吸振器装置的质量、弹性元件刚度以及阻尼元件的摩擦系数的大小,能够起到减小轧机辊系的振动位移,抑制轧机辊系振动的效果,提高轧机系统的稳定性。