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《1700四辊带钢轧机机架的动力学特性研究_-_副本》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、1700四辊带钢轧机机架的动力学特性研究班级：姓名：学号：2010年12月1700四辊带钢轧机机架的动力学特性研究摘要:针对1700四辊带钢轧机振动问题,利用大型有限元软件ANSYS,建立机架的结构分析模型,得出该轧机机架容易激发的固有频率和振型;并利用结构力学理论对典型模态进行了验证。为轧机机架设计及抑制轧机振动提供了依据。关键词:轧机机架;有限元分析;固有频率;结构力学Investigationofdynamiccharacteristicsfor1700fourrollersstripmillAbstract:Aim
2、edatthevibrationproblemof1700fourrollersstripmill,byusingthelargeFEMsoftware,structureanalysismodelofmillframewasestablished;andthenaturalfrequencyandthevibrationmodelswhichareeasilybeexcitedwereobtained.Byusingstructuralmechanicstheory,thetypicalmodelarevalidated
3、,whichprovidesreferenceforthedesignofmillframeandrestrainingmillvibration.Keywords:millframe;FEManalysis;naturalfrequency;structuralmechanics轧钢机机架是轧钢机的重要部件,其上安装有轧辊、轧辊轴承座、轧辊调整装置等,不仅要承受很大地轧制力,而且咬钢和脱钢时要承受严重地冲击振动。因此,机架不仅要有足够的刚度和强度,还要对其动力学特性进行分析,掌握其振动特性,保证其稳定性,避免工作时引起共
4、振[1-3]。某大型钢厂的1700冷连轧机组在轧制薄规格板带时经常出现振动现象,对产品和设备造成不利影响。为弄清此振动问题,本文运用有限元方法(ANSYS软件)对机架的动力学特性进行分析,找出系统固有频率和主振型,并运用结构力学的方法对机架最易发生振动的第二阶模态进行分析,以此验证ANSYS软件分析结果的正确性。一、机架的动力学分析--------模态分析固有频率和振型是承受动态载荷结构设计中的重要参数。模态分析用于确定结构的固有频率和振型。可使设计人员避开这些频率或最大限度地减少对这些频率上的激励,从而消除过度振动和噪音
5、。使用ANSYS有限元软件系统,可以使振动模态动态化,从而提供一个清晰的动态图像来描述结构在受到激励时的表现。ANSYS软件的模态分析是线性分析,任何非线性特征,如塑性和接触间隙单元,即使定义了也将被忽略。模态分析过程由四个主要步骤组成:(1)建模;(2)网格划分、加载及求解;(3)扩展模态;(4)后处理。1.1建模机架结构属三维实体问题。某厂的1700冷轧机组为四架连轧系统,本文以振动较明显的第三架机座为研究对象。机座由两片闭式机架(图1)组成,传动侧机架和操作侧机架通过上下三根铸钢横梁连接(螺栓连接)而成,采用五缸式平
6、衡装置,上横梁的中部有安装平衡缸的空腔。整个机座是通过热装地脚螺钉牢固地与轨座连接在一起。由于传动侧机架和操作侧机架基本上对过轧制中心的平面左右对称,对单片机架的模态分析就可以反映所关心整个机座3(两片)的典型动态特性。为了简化计算取机座3的操作侧机架为研究对象进行建模。机架的结构尺寸如图1。其中,机架厚度730mm,机架材料为ZG35;材料特性:弹性模量E=200GPa,泊松比0.3,密度7.8103,机架约重kg。1.2模型网格划分、加载及求解此分析在ANSYS9.0软件上进行,整个结构采用8节点六面体单元;由于网格划
7、分的疏密及划分方式对模态分析影响较小,振形不变、频率因疏密不同稍有变化,因此利用MeshTool划分网格(见图2)。加载约束可以根据机架的安装情况及轧制过程中的受力情况确定,机架地脚螺栓联接处为刚性约束,在此表面X、Y、Z三个方向产生的位移为零。图2机架有限元模型Fig.2Finiteelementmodelofframe图3第二阶模态Fig.3Number2vibrationmodality1.3机架的模态分析结果分析求解模型的固有频率和振型采用提取大模型少阶数(15阶)精度较高的子空间法。根据振动发生的实际情况,计算到
8、扩展模态五阶,得出机架的固有频率:1阶频率为5.278Hz,2阶频率为11.712Hz,3阶频率为25.133Hz,4阶频率为37.072Hz,5阶频率为67.809Hz。通过对1700轧机机架的前15阶振动模态分析可以看出,该机架有四种典型振动类型。(1)频率为5.278Hz,机架绕X轴前后摆动。从该
