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《1700四輥帶鋼軋機機架的動力學(xué)特性研究_-_副本》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、1700四輥帶鋼軋機機架的動力學(xué)特性研究班級：姓名：學(xué)號：2010年12月1700四輥帶鋼軋機機架的動力學(xué)特性研究摘要:針對1700四輥帶鋼軋機振動問題,利用大型有限元軟件ANSYS,建立機架的結(jié)構(gòu)分析模型,得出該軋機機架容易激發(fā)的固有頻率和振型;并利用結(jié)構(gòu)力學(xué)理論對典型模態(tài)進行了驗證。為軋機機架設(shè)計及抑制軋機振動提供了依據(jù)。關(guān)鍵詞:軋機機架;有限元分析;固有頻率;結(jié)構(gòu)力學(xué)Investigationofdynamiccharacteristicsfor1700fourrollersstripmillAbstract:Aim
2、edatthevibrationproblemof1700fourrollersstripmill,byusingthelargeFEMsoftware,structureanalysismodelofmillframewasestablished;andthenaturalfrequencyandthevibrationmodelswhichareeasilybeexcitedwereobtained.Byusingstructuralmechanicstheory,thetypicalmodelarevalidated
3、,whichprovidesreferenceforthedesignofmillframeandrestrainingmillvibration.Keywords:millframe;FEManalysis;naturalfrequency;structuralmechanics軋鋼機機架是軋鋼機的重要部件,其上安裝有軋輥、軋輥軸承座、軋輥調(diào)整裝置等,不僅要承受很大地軋制力,而且咬鋼和脫鋼時要承受嚴重地沖擊振動。因此,機架不僅要有足夠的剛度和強度,還要對其動力學(xué)特性進行分析,掌握其振動特性,保證其穩(wěn)定性,避免工作時引起共
4、振[1-3]。某大型鋼廠的1700冷連軋機組在軋制薄規(guī)格板帶時經(jīng)常出現(xiàn)振動現(xiàn)象,對產(chǎn)品和設(shè)備造成不利影響。為弄清此振動問題,本文運用有限元方法(ANSYS軟件)對機架的動力學(xué)特性進行分析,找出系統(tǒng)固有頻率和主振型,并運用結(jié)構(gòu)力學(xué)的方法對機架最易發(fā)生振動的第二階模態(tài)進行分析,以此驗證ANSYS軟件分析結(jié)果的正確性。一、機架的動力學(xué)分析--------模態(tài)分析固有頻率和振型是承受動態(tài)載荷結(jié)構(gòu)設(shè)計中的重要參數(shù)。模態(tài)分析用于確定結(jié)構(gòu)的固有頻率和振型?？墒乖O(shè)計人員避開這些頻率或最大限度地減少對這些頻率上的激勵,從而消除過度振動和噪音
5、。使用ANSYS有限元軟件系統(tǒng),可以使振動模態(tài)動態(tài)化,從而提供一個清晰的動態(tài)圖像來描述結(jié)構(gòu)在受到激勵時的表現(xiàn)。ANSYS軟件的模態(tài)分析是線性分析,任何非線性特征,如塑性和接觸間隙單元,即使定義了也將被忽略。模態(tài)分析過程由四個主要步驟組成:(1)建模;(2)網(wǎng)格劃分、加載及求解;(3)擴展模態(tài);(4)后處理。1.1建模機架結(jié)構(gòu)屬三維實體問題。某廠的1700冷軋機組為四架連軋系統(tǒng),本文以振動較明顯的第三架機座為研究對象。機座由兩片閉式機架(圖1)組成,傳動側(cè)機架和操作側(cè)機架通過上下三根鑄鋼橫梁連接(螺栓連接)而成,采用五缸式平
6、衡裝置,上橫梁的中部有安裝平衡缸的空腔。整個機座是通過熱裝地腳螺釘牢固地與軌座連接在一起。由于傳動側(cè)機架和操作側(cè)機架基本上對過軋制中心的平面左右對稱,對單片機架的模態(tài)分析就可以反映所關(guān)心整個機座3(兩片)的典型動態(tài)特性。為了簡化計算取機座3的操作側(cè)機架為研究對象進行建模。機架的結(jié)構(gòu)尺寸如圖1。其中,機架厚度730mm,機架材料為ZG35;材料特性:彈性模量E=200GPa,泊松比0.3,密度7.8103,機架約重kg。1.2模型網(wǎng)格劃分、加載及求解此分析在ANSYS9.0軟件上進行,整個結(jié)構(gòu)采用8節(jié)點六面體單元;由于網(wǎng)格劃
7、分的疏密及劃分方式對模態(tài)分析影響較小,振形不變、頻率因疏密不同稍有變化,因此利用MeshTool劃分網(wǎng)格(見圖2)。加載約束可以根據(jù)機架的安裝情況及軋制過程中的受力情況確定,機架地腳螺栓聯(lián)接處為剛性約束,在此表面X、Y、Z三個方向產(chǎn)生的位移為零。圖2機架有限元模型Fig.2Finiteelementmodelofframe圖3第二階模態(tài)Fig.3Number2vibrationmodality1.3機架的模態(tài)分析結(jié)果分析求解模型的固有頻率和振型采用提取大模型少階數(shù)(15階)精度較高的子空間法。根據(jù)振動發(fā)生的實際情況,計算到
8、擴展模態(tài)五階,得出機架的固有頻率:1階頻率為5.278Hz,2階頻率為11.712Hz,3階頻率為25.133Hz,4階頻率為37.072Hz,5階頻率為67.809Hz。通過對1700軋機機架的前15階振動模態(tài)分析可以看出,該機架有四種典型振動類型。(1)頻率為5.278Hz,機架繞X軸前后擺動。從該
