一种测量轧制界面接触应力的间接传感器开发及试验研究

发布时间：2017-08-01 16:11

  本文关键词：一种测量轧制界面接触应力的间接传感器开发及试验研究

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【摘要】：在冷轧过程中,轧机的耦合振动是一个世界性难题。轧机的垂振系统和扭振系统通过轧制界面互相耦合,轧制界面的接触应力是建立耦合振动模型的关键。因此,如何准确掌握轧制界面的接触应力分布对板带质量的提高有十分重要的意义。本文基于弹性力学理论,设计了测量轧制界面接触应力的间接传感器,借鉴经验模态分解(EMD)中的包络拟合算法,优化了界面接触应力的反演算法,提高了算法的预测精度。利用所设计的传感器和改进的反演算法,在实验轧机上测量了不同工艺参数下的轧制界面接触应力,实验结果表明:根据界面剪应力推算的扭矩值与实测扭矩值较为接近,效果优于文献结果。本文的主要研究内容如下:(1)首先分析了弹性理论中反演算法误差的来源以及参数的选取依据,然后采用EMD中包络拟合算法对反演算法进行了优化,最后通过数值仿真的手段对优化后的反演算法进行验证,结果表明,利用优化后的反演算法得到的结果精确度更高。(2)设计了测量轧制界面径向、周向应变值的传感系统及轧辊结构,对传感系统进行了标定,得到了准确的标定系数。在此基础上,结合改进的反演算法,推导了基于轧制界面径向、周向应变值计算界面接触应力的方法。(3)在实验轧机上运用设计的间接传感器,完成了对不同板带压下率及轧制界面摩擦状况下接触应力的测量。结果表明,板带压下率越大、轧制界面越粗糙,剪应力推算的扭矩值与实测的扭矩值越吻合,误差越小。本文通过理论与实验相结合的方法,开发了测量轧制界面接触应力的间接传感器,并验证了该传感器的有效性、可行性,为轧机耦合振动模型的建立提供了一定的参考价值和指导意义。
【关键词】：冷轧 反演方法 轧制界面 接触应力
【学位授予单位】：武汉科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG331;TP212
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-23
• 1.1 课题研究背景及意义9-13
• 1.2 板带轧制接触应力传感器研究历程13-21
• 1.2.1 针状传感器13-19
• 1.2.2 集成传感器（Rollsurf传感器）19-20
• 1.2.3 间接传感器（轧辊传感器）20-21
• 1.3 本文研究的主要内容21-23
• 第2章 间接传感器的原理与反演算法的改进23-43
• 2.1 引言23
• 2.2 间接传感器的接触应力测量原理23-29
• 2.3 基于快速傅里叶变换的反演算法应用29-31
• 2.4 反演算法的数值误差来源31-32
• 2.5 截断数目的选取依据32-34
• 2.6 反演算法的数值仿真设计34-39
• 2.7 改进的反演算法与仿真验证39-42
• 2.8 本章小结42-43
• 第3章 轧制界面接触应力测量的实验研究43-59
• 3.1 实验目的43
• 3.2 实验原理及测量方法43-47
• 3.2.1 以径向、周向应变为输入的反演算法43-46
• 3.2.2 电阻应变片测量原理46
• 3.2.3 实验设备装置46-47
• 3.3 传感器的标定过程47-52
• 3.3.1 扭矩传感器灵敏系数的标定47-49
• 3.3.2 工作片灵敏系数的标定49-52
• 3.4 实验轧辊的设计及传感系统的安装52-56
• 3.4.1 实验轧辊的设计52-53
• 3.4.2 工作片的布局53-55
• 3.4.3 传感系统的安装55-56
• 3.5 接触应力测量的实验方案56-58
• 3.6 本章小结58-59
• 第4章 接触应力测量实验数据处理及分析59-73
• 4.1 板带压下率的影响59-65
• 4.1.1 数据处理及分析59-65
• 4.1.2 结果与讨论65
• 4.2 轧制界面不同摩擦状况的影响65-72
• 4.2.1 数据处理及分析65-72
• 4.2.2 结果与讨论72
• 4.3 本章小结72-73
• 第5章 总结与展望73-75
• 5.1 总结73-74
• 5.2 展望74-75
• 致谢75-76
• 参考文献76-81
• 附录1 攻读硕士学位期间发表的论文81-82
• 附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目82-83
• 详细摘要83-88

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本文编号：605063