二自由度平移并联机器人空间静刚度分析

为提高一种二自由度平移并联机器人机构静刚度分析的准确度,该文建立了六维空间静刚度模型,并对主刚度及主方向做出评价.考虑机构的驱动刚度、结构刚度和空间外载荷3个因素对整机静刚度产生的影响,对机构的支链和滚珠丝杠进行静力学分析,求出它们的变形.采用虚拟机构法并根据输入输出之间的速度映射关系分别得到支链和滚珠丝杠引起动平台产生的位姿变形,再由小变形叠加原理推导出机构的整体变形.根据空间外力及外力矩与机构整体变形之间的关系,建立机构的整体空间静刚度模型.基于正交变换法,分析机构的最大最小线位移和角位移刚度的特性.研究结果表明该二自由度平面平移并联机器人机构的静刚度是空间六维的,沿导轨轴线方向的静刚度具有各向同性,垂直于导轨轴线方向的静刚度与其位置有关.     

轧机微尺度行为和油膜轴承寿命

轧机油膜轴承的长寿可靠性,不单是轴承结构、流体润滑冷却、密封以及安装到位等自身问题.目前存在的规律性偏载难题,足以证明单靠油膜轴承自身结构是不可能的.适应空载的轧机辊系,在重载下的微尺度行为,完全破坏了辊系的静定条件而成为超静定辊系,导致无法维持支承辊辊颈和轴承座沿轴向均载的条件,亦即衬瓦和锥套外表面沿轴向不能保持等油膜厚度的自位条件,偏载是不可避免的.轧机辊系微尺度行为是规律性且可控的,非"随机现象".无键连接的弹性结合锥套也存在微尺度行为,等过盈弹性结合锥套可靠性低,必然导致频繁的粘结事故.     

宽带钢冷轧机辊系纵向刚度特性对比

针对目前广泛使用的CVC和HC两种主要轧机机型,利用大型有限元软件ANSYS 9.0建立了三维辊系有限元模型,分析了不同机型的四辊和六辊轧机在不同窜辊、弯辊工况下的轧制力纵向刚度和弯辊力纵向刚度的变化情况.在相同工况下的四辊轧机的轧制力纵向刚度要大于六辊轧机.中间辊窜辊或工作辊窜辊对HC轧机的轧制力纵向刚度和弯辊力纵向刚度的影响要大于CVC轧机.     

四辊轧机横向振动固有频率的研究

本文按非对称六自由度动力学模型研究了四辊轧机横向振动固有频率的计算方法。文中将轧辊作为变断面的弹性体,用能量法解决了轧机横向振动模型中各质量和刚度的计算问题,给出了四辊轧机横向振动固有频率的计算公式。实验表明,由本文方法得出的基阶频率的理论值与测实值极为相近。     

并联机构转动副滚动轴承静刚度参数辨识

以新型五自由度完全并联机构的一组滚动轴承支撑单元为研究对象,利用多体系统传递矩阵法、有限元法及实验法深入研究其静刚度预估问题,提出一种滚动轴承的静刚度参数辨识流程/方法.首先,将滚动轴承支撑单元等效为多柔体系统,借助传递矩阵法建立其静刚度参数与结构模态参数间的映射关系;其次,借助实验模态分析法确定滚动轴承支撑单元的固有特性,通过比对系统固有频率和振型,确定滚动轴承支撑单元的静刚度参数;最后,将辨识出的静刚度参数代入滚动轴承支撑单元有限元分析模型,将仿真结果与实验结果相比较,以验证静刚度辨识方法的有效性.研究表明,这种滚动轴承静刚度参数辨识方法精度较高,为含转动副并/混联构型装备的静刚度优化设计提供了理论依据.     

立辊轧机主传动系统的非线性参激振动仿真

考虑了轧制界面间的非线性阻尼以及辊系间的非线性刚度、阻尼,建立了立辊轧机辊系两自由度非线性参激振动模型.分析了该主传动系统的稳定性,得到了阻尼与刚度对系统稳定性的影响关系;并用MATLAB软件对其进行仿真,得出了不同参激频率分叉图、相图、庞加莱图及Lyapunov指数图.结果表明,非线性因素和系统的振动特性有着密切的联系;应避免激振力频率与系统固有频率相近,以避免混沌的出现.     

UCM六辊冷轧机中间辊辊形研究

针对1500UCM宽带钢冷轧机轧制薄规格带钢易出现板形缺陷和轧辊剥落等问题,采用有限元软件ANSYS建立六辊轧机辊系弹性变形三维有限元模型,并利用UCM轧机窜辊特性和轧机板形控制性能指标设计中间辊新辊形.有限元仿真研究表明:UCM轧机中间辊新辊形与原辊形相比,轧机板形控制能力明显提高,工作辊弯辊调控功效提高35.21%,辊缝横向刚度增强12.25%,常轧宽度1 280 mm薄板的辊缝凸度调节域面积增大75.26%;且UCM轧机辊间压力分布得到改善,中间辊和工作辊的辊间接触压力峰值和辊间接触压力不均匀度系数分别下降3.16%和253%,支持辊和中间辊辊间接触压力峰值和辊间接触压力不均匀度系数分别下降13.29%和17.45%.研究结果为开展UCM轧机中间辊新辊形工业实验提供了理论依据.     

宝钢5m厚板轧机油膜轴承特点及应用

2005年3月投产的宝钢5m宽厚板轧机是目前国内最大的轧机,世界上拥有同样类型的轧机也很少,宝钢5m轧机投产后,近几年国内相同类型的轧机也相继上马。厚板轧机对轧材的精度和板厚的偏差控制要求很高,对轧机的各个零部件自然也提出了相应的高要求。油膜轴承是轧机的关键部件,为了满足轧机对轧材的控制技术和轧材精度,易于AGC(辊缝自动控制系统)控制,装拆快速方便等特点,宝钢5m轧机支承辊油膜轴承采用美国摩根公司设计的无键薄壁锥套、液压装卸、双向止推结构和组合唇形密封技术。宝钢5 m厚板轧机主要技术参数为:轧机型式CVCPLUS四辊可逆式…     

20辊森吉米尔轧机辊系结构分析

主要介绍了２０辊森吉米尔轧机的辊系结构,并对其工作辊、中间辊以及支承辊的分布和调整进行了具体的剖析。     

板形方程与辊系刚度的研究

本工作采用“弹性基础梁理论定方程的结构,统计分析实验资料对理论解给以校正”的方案,建立了四辊冷带轧机的辊系刚度模型。结合热辊型研究,给出了能正确反映物理规律、有一定精度并且便于在线板型控制应用的板型方程。     

考虑上/下工作辊非对称运动的热轧机水平振动研究

研究热连轧机上/下工作辊水平振动机制及其影响因素。首先,考虑上/下工作辊非对称运动,轧制界面的负阻尼效应以及非线性刚度等影响因素,建立板带轧机上/下工作辊水平振动非线性动力学模型。然后,对某厂热连轧机F2机座进行振动测试试验。对振动过程进行仿真,研究轧机结构间隙、轧制力和摩擦负阻尼对轧机水平自激振动的影响。研究结果表明:工作辊水平振动剧烈,上/下工作辊振动相位相反,振动优势频率为40和130 Hz。上/下表面摩擦因数呈反向周期性变化,引起轧辊辊身产生振纹,振动频率为42 Hz及其倍频,仿真与实测结果相符;轧机结构间隙越大、轧制力越大、负阻尼系数越小,轧机系统稳定性越差。     

静电悬浮微硅陀螺的空气阻尼特性

为保证静电悬浮微陀螺在工作状态下具有期望的动态特性,需要得到微陀螺六自由度运动的空气阻尼模型。根据流体力学和分子动力学的基本理论,在考虑空气流动状态、温度和气膜可压缩性的基础上,构建了描述微陀螺压膜阻尼特性的Reynolds方程,以及描述滑膜阻尼特性的Couette流模型。将微陀螺表头内部气膜分成了8个区,推导了气膜在大间隙振动、径向摆动和轴向旋转时的气膜阻尼系数。根据微陀螺的结构参数进行气膜阻尼仿真,结果表明:轴向压膜阻尼对微陀螺支承系统的动态特性影响最大,气膜间隙-气膜阻尼系数曲线呈抛物线型,气膜阻尼系数随温度呈线性变化。     

冷轧四辊轧机弹性变形在线模型

为提高轧机弹跳值的计算精度,开发一种四辊轧机弹性变形的在线计算模型,模型中将轧机弹性变形分为辊系弹性变形和轧机牌坊弹性变形;综合考虑各影响因素,设计辊系和轧机牌坊弹性变形的模型结构。基于所设计的模型结构和测试方案,针对某1 800 mm单机架可逆冷轧机,采用影响函数法得到支撑辊辊径、工作辊辊径、带钢宽度、轧制力和弯辊力等因素对辊系弹性变形的影响,并建立辊系弹性变形在线模型;通过对轧机的现场测试,回归得到轧机牌坊弹性变形模型中的系数,并应用于该机组中。研究结果表明:采用该模型,辊缝设定值的计算偏差可控制在±0.1 mm以内,表明该模型具有较高的计算精度,满足现场控制要求。     

关于自由度的计算

关于自由度的计算,已经引起了世界上许多学者的注意。本文提出了“根据机械系统的闭合特点,割断机架分析末杆运动,在同一瞬时把末杆与机架焊接,重新形成原机械系统”的理论,来计算机械系统(包括机构、结构)的自由度。本文阐明了机械系统中的静不定次数和自由度数的内在联系;为判断机械系统能否实现有限位移提供了必要性判据,同时为判定机械系统是否能作为结构提供了充分性判据;揭示了静不定和自由度的物理意义;严格地证明了把机构分成六个族是错误的,机构分族的观点是毫无意义的。根据上述理论,我们导出了闭合数计算公式、自由度数计算公式以及静不定次数计算公式。用这些公式可以毫无例外地按机械系统(包括机构、结构)的构造,正确地计算出它的自由度数和静不定次数。     

热连轧机非线性水平振动抑制研究

针对热连轧机发生的强烈水平振动现象,结合现场实际情况、轧机实际结构尺寸及工艺技术参数,提出在辊系轴承座水平方向加侧向液压缸来抑制轧机水平振动的方法。以振动最强烈的F3轧机为例,根据轧机辊系的结构特点,建立轧机上工作辊分段非线性水平振动微分方程。经数值仿真,得出在不同油液压力作用下系统的振动加速度有效值,找到了振动加速度最小情况下的油液压力值。为避免系统再次发生主共振、超谐波共振、亚谐波共振和组合共振等现象,通过增大侧向液压缸油液压力来提高水平方向的刚度和阻尼,抑制轧机水平方向振动。最后将该措施应用于工业现场热连轧机,液压缸油液压力调节到8.1 MPa时,水平振动加速度有效值降低75%。仿真和实践结果均表明,该方法可有效抑制热连轧机工作辊水平振动,为研究和抑制轧机振动提供了合理的解决途径。     

最大刚度下单孔静压圆盘止推气体轴承的参数优化

根据已知承载力求最大静刚度的设计准则,采用不可压缩流简化方法,推导出显含圆盘止推轴承结构参数的等效刚度计算式.图解法分析结果表明,轴承的最大刚度点位于设计平面内稳定性约束条件和供气孔直径约束条件的交点;数值优化计算的结果与图解法一致,计算方法可行.     

非线性动态轧制过程下冷轧机参激振动特性

同时考虑轧制过程中非线性动态轧制力和辊面振纹导致的非线性参激刚度的影响,建立了非线性动态轧制过程下冷轧机参激振动动力学方程.应用多尺度法求解了轧机发生1/2亚谐共振时的幅频特性方程,得到了阻尼、参激刚度对系统亚谐共振的影响规律,并运用奇异性理论讨论了轧机在非自治情况下分岔特性.最后通过采用轧机实际参数进行数值仿真,得到系统各参数对幅频特性以及分岔和混沌特性的影响规律,发现系统参激刚度的变化会使轧机出现了周期运动和混沌等多种不同的运动形态,为进一步抑制轧机振动提供了理论参考.     

基于动态辊缝的连轧机多参数耦合颤振建模及工程应用

基于均匀变形理论并考虑轧件加工硬化效应和轧辊弹性压扁效应,先建立轧机动态轧制过程模型,然后将该模型与轧机机架结构模型耦合建立以状态空间表示的轧机单机架颤振模型,再以单机架颤振模型为基础,结合机架间的张力耦合和轧件厚度波动存在的时滞传递效应,建立连轧机耦合颤振模型。通过数值仿真研究轧机颤振在时域上的动力学特性,解释连轧机颤振过程中机架间的张力耦合效应和轧件厚度波动在机架间存在的时滞传递效应。研究结果表明:基于动态辊缝的连轧机多参数耦合颤振建模为实际生产过程中连轧机颤振情况的分析以及连轧机系统稳定性的控制提供了良好的理论指导。     

油膜轴承液压锁紧螺母失效事故分析

1液压锁紧螺母失效的经过及后果2006年4月16日1780轧机的一架上支撑辊操作侧锁紧螺母退扣,造成止推轴承和轴承压环研磨,被迫更换支撑辊和油膜轴承。在5月份又发现4架上辊传动侧的锁紧螺栓断裂。通过分析和研究这两起事故,我们从中获得了油膜轴承在轧辊装配上的许多经验。2 1 700 mm轧机上的油膜轴承的基本情况鞍钢1780线为5机架轧机,其中1、5架为6辊轧机,2-4架为4辊轧机。支撑辊的轴承是油膜轴承,2-4架用的是太重的油膜轴承,其他是进口油膜轴承。2·1主要的技术参数轴承直径1 100 mm长径比系列72轴承名义间隙0.6 mm轴承入口油压0.18 MPa-0.…     

高速线材轧机油膜轴承损伤机理与实验研究

高速线材轧机工作辊油膜轴承频繁发生短寿烧损事故 ,严重困扰企业生产。本文从机构学观点出发 ,采用弹性问题边界元法对轧机工作辊辊系进行理论分析 ,并通过间接测试轴承动态载荷特性的方法进行了多次在线测试。指出其损伤机理在于轧机结构不合理 ,轴承严重偏载和超载。本文为改造轧机结构 ,解决线材轧机油膜轴承短寿烧损问题提供了重要的理论和实践依据