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轧钢机油膜轴承临界轧速与板厚调控分析

2024-02-10 12:06

  安徽工业大学机械工程学院,安徽马鞍山板带轧机广泛应用全膜润滑的滑动轴承,由于在轧制过程中轧制速度的变化较大,由此产生动压轴承的膜厚变化,这必然对板厚精度产生影响。本文采用有限元方法求解雷诺方程,对形成动压润滑的临界轧速以及影响板厚精度的轧速与油膜厚度的关系进行计算机数值模拟.以评价不同轧制工况下油膜轴承的承载特性参数。计算得出不同轧制工况下板厚变化预报公式.实现了更为精确的计算机板厚控制。关键词轧机J动压轴承J厚度控制J轧制速有限元中图分类号文献标识码:=L1DC8C59@6@5L19011@=FCM88N;090@1;@1O78L9@==69019011@==@5L1R=F@=889@=F.E85=010FD.QLS;?11;@1O1?’0?9=L178L9@=11@=FCM88N;@1O6@5&=8CC’0?9=L15L=F8NFL?F8ULCL;;8568NL5509N@=F1D2;@=@68818O8=6O860NULC?C8N60C01B8X8D=01NC8Y?L6@0=60M89;09O50OM?689=?O89@5L1C@O?1L6@0=;090@1;@1O6@5&=8CC.FL?F850=6901L55?9L5D.59@6@5L19011@=FCM88N60C?C6L@=DN90ND=@5L6@0=09N89608BL1?L6810LN@=F5LML5@6D0@1;@1O78L9@=F?=N89N@;;898=69011@=F50=N@6@0=C2;0985LC68N;09O?1L;@1O6@590O50OM?6L6@0=ULC076L@=8NO098L55?9L6850OM?=6901ULC98L1@Z8N2=4’699011@=FO@11J’0?9=L178L9@=FJFL?F850=6901J9011@=FCM88NJWRQ[XP为代表的新一代热带连轧机上。在轧制过程中轧速及轧制力的变化直接影响支承辊轴承的油膜厚度平衡质量,这一方面引起板厚的波动而产生产品的厚度公差;另一方面当轧制负荷较大且轧制速度较低时,由于轴承的膜厚过小产生金属之间的直接接触而引起轴承的失效临界油膜厚度。为了满足在轧制中控制板带厚度精度的要求,必须对由轧速变化引起的板厚波动进行油膜补偿。实际补偿系数在轧机板厚KT控制系统中一般采用实测方法或经验公式确定。本文采用基于流体力学的有限元法对轧机油膜轴承进行性能与特性分析,可预报不同工况下轧速、轧制力与膜厚的定量关系,同时也对轧机油膜轴承形成动压的最低临界转速进行了分析。计算结果可用于准确确定任何实际轧制工况下的速度补偿量相对运动,以实现高精度的板厚控制。收稿日期:!!基金项目:安徽省教育厅自然科学基金项目(!!&’%()作者简介:徐致让雷诺方程的有限元解法雷诺方程动压轴承的油膜动力特性一般采用以下形式的雷诺方程来描述为最小膜厚。这是一个二阶非线性偏微分方程,本文采取有限元方法将方程变换后通过计算机求其数值解。有限元基本方程首先求得方程($)的等价泛函时,系统处于稳定状态,由此可得出所描述场的一组稳态解,即:是对应的列向量。其组成元素3/4可根据方程(!)由对应的形函数单元划分及有限元基本方程将轴承承载面展开为一矩形1为轴向。考虑到油膜出口处的油压变化梯度较大,本文采用逐步加密的网格以提高问题的求解精度。由单元流度矩阵即可装配形成总体流度阵边界条件的处理进而得出以矩为供油压力#阻封,在轴承端部,其出油压力为弹簧刚度,对出口域的边界还存在脉动无级变速。在实际计算中必须针对以上情况对流度阵和方程右端的列向量相关元素进行变换;对具有必须为非负值,出口处的负压说明油流产生气穴而不具备承载能力,必须对实际承载域边界作相应调整并重新迭代计算,直到结果收敛为止。轴承特性参数的计算有限元的计算结果为沿轴承承载面各节点的压力分布由此可对轴承的特性参数进行计算及分析,定义载荷为偏位角。按以上算法计算即可得出沿轴承承载面各点的压力分布进而积分求出其总承载能力、轴承特性参数、偏位角&、流量、摩擦系数等表示轴承性能的参数,在典型工况下以上方法所得解答与国内外公认的结果一致方法及要点轧机油膜轴承实际进油口位置、油压以及轧制力的方向均是确定的,这在计算时就反映出如何进行边界条件的设定。具体计算采用迭代法:首先假定一个偏位角并求出在该工况下的轴承压力分布并计算其实际偏位角!,如两者不等则对前者进行修正再进行计则认为计算结果收敛,由此得出该工况下轴承的实际特性参数。热连轧机支承辊0123456478轴承为例计算其动压特性,轴瓦由四段圆弧组成,主轴瓦直3C。本文以不同工况参数(轴颈转速$、相对间隙油膜补偿值的计算与回归方程由于膜厚的变化将直接影响到工作辊的辊缝开度从而引起带钢厚度的变化,在DEF板厚控制系统中采取油膜补偿解决这一问题,其补偿量一般由实测确定。通过本文方法可以从理论上精确地预报任意工况下的油膜厚度从而实现更为准确的自动厚度控制。图清楚地反映了由于轧制工艺参数变化引起轧件厚度变化这一动态过程从动件停歇。尽管轧机的补偿量受诸多因素的影响比较复杂,但在以轧速与轧制力之比为参数的情况下却显示了较为清楚的单因素关系。将计算机数值分析结果以多项式的形式回归得出以下的油膜补偿量最小油膜厚度(:7A及临界轧速动压轴承在使用中随轧制工况的变化其油膜厚度不断发生变化,应用本文方法可确定其膜厚。图3K的情况下,油膜轴承最小膜厚随轧速的变化曲线。由于现场轧制工艺的需要,连轧同一架次及不同架次轧速变化较大,如轧速过低入或穿带时的上游架次)则可能产生金属对金属的直接接触从而引起轴承的破坏。由于热连轧机组不具备静压性