冷轧机辊系接触分析及液压压下系统动态特性分析

摘要

本论文主要是对某钢厂冷轧厂S6H轧机进行了分析研究。S6轧机为一种新型轧机，由SUNDWIG设计制造，其面市仅十年，技术仍处于不成熟阶段。S6轧机于2009年完成安装调试，但最终未通过FAT测试，根据目前S6轧机的运行情况来看，轧机轧制状态极不稳定，在大压下率、高速及大批量的情况下无法保持稳定的轧制状态。目前最好月产实绩仅为4000多吨，且断辊及断带频繁，现已成为阻碍不锈钢效益增长的重要问题及瓶颈。
　　冷轧薄带钢生产中的板形控制问题是复杂和难以解决的问题。液压辊缝控制系统是冷连轧机组控制带钢厚度精度的关键环节，液压压下系统是液压辊缝控制的最重要的组成部分。
　　本论文以S6H轧机为研究对象，利用三维CAD软件SolidWorks、有限元分析软件ANSYS软件的优势互补，建立了S6H轧机的模型，并对工作辊受力为研究对象进行仿真，对其接触应力分布和应力集中点等方面进行了研究与探讨。并计算得出有载辊缝的凸度及边降值。对现场生产具有指导意义。
　　对其液压压下伺服系统进行数学建模，并运用Matlab软件对系统进行了时域和频域的分析，掌握了系统的实际动态特性。并采用了PI控制器进行调整，结果显示控制系统动态特性有了明显提高，达到了预期设计要求。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 引言

1．2 课题背景与研究意义

1．3 研究主要内容

第2章 轧机介绍

2．1 SUNDWIG介绍

2．2 轧机的结构及参数

2．2．1 轧机压下系统

2．2．2 轧制线调整装置

2．2．3 S6轧机侧支撑调整装置

2．2．4 中间辊弯辊及上支撑辊平衡系统

2．2．5 中间辊串辊系统

2．2．6 工作辊悬挂装置

2．2．7 辊系

第3章 板形及板形控制基本知识简介

3．1 板形的基本概念

3．1．1 塑性条件

3．1．2 平坦度的基本概念

3．1．3 板凸度的基本概念

3．2 板凸度和平坦度之间的关系研究

3．3 常见的板形缺陷及影响因素

3．3．1 常见的板形缺陷

3．3．2 板形的影响因素

3．4 常规轧机板型控制技术

3．4．1 液压弯辊板形调节技术

3．4．2 轧辊窜辊板形调节技术

第4章 接触分析模型的建立

4．1 基于ANSYS接触分析的基础

4．1．1 接触问题的有限元法

4．1．2 接触问题有限元分析工具-ANSYS

4．1．3 ANSYS处理接触问题的类型

4．1．4 基于ANSYS的面-面接触分析

4．2 几何建模

4．2．1 轧机相关参数条件

4．2．2 轧辊结构

4．3 模拟过程中关键问题的处理

4．4 建立有限元模型

4．5 材料模型的选择

4．6 网格划分

4．7 定义接触

4．7．1 设置实常数

4．7．2 设置单元关键选项

4．8 载荷和约束的施加

4．9 模型的求解

4．10 模拟计算结果及分析

第5章 液压压下伺服系统建模

5．1 液压系统原理图

5．2 液压缸主要参数

5．2．1 系统工作压力

5．2．2 液压缸主要结构参数确定

5．2．3 伺服阀规格

5．3 基本方程

5．3．1 滑阀的流量方程

5．3．2 液压缸流量连续性方程

5．3．3 液压缸和负载的力平衡方程

5．3．4 阀控缸系统数学模型及方框图

5．4 控制系统参数确定

5．4．1 伺服阀参数

5．4．2 反馈环节传递函数

5．4．3 液压动力机构参数的确定

5．5 液压控制系统仿真

5．6 常规PID控制器的设计

5．6．1 PID控制器基本原理

5．6．2 PID控制器参数整定

5．6．3 液压伺服系统仿真

第6章 结论与展望

参考文献

致谢