卷取机是带钢生产线上的重要设备,广泛应用于带材生产中。随着现阶段钢铁产业结构的不断调整,卷取设备正向着高速度、大张力、高自动化程度的方向发展。卡罗塞尔卷取机是目前世界上最为先进的冷轧带钢卷取设备,目前国内大部分卡罗塞尔卷取机都是整套引进,对其理论研究都不是很深入,特别是扭振及动态响应方面研究更少。例如在实际生产应用中,轧钢设备的传动系统安全系数尽管取得较大,但还是时有发生用静态理论分析无法解释的设备事故。经现场实测和理论研究表明,这些事故往往与传动系统的扭振及动态冲击有关。对卡罗塞尔卷取机的动态特性进行深入的研究,对该设备的国产化具有很大的工程应用价值。本论文依托某工程技术股份有限公司和重庆大学签署的“芯轴外套式双卷筒卷取机综合技术开发”项目,对卷取机进行动态特性分析及仿真研究,主要内容包括:分析了卡罗塞尔卷取机的工作原理及机构形式;针对卷取机的传动系统应用集中质量法及惯量、刚度等效原则进行了简化并建立了扭振力学模型;利用拉格朗日方程法建立了动力学数学模型,通过MATLAB编程求解得到系统扭振固有频率及主振型,并与有限元法相互验证;建立了系统的动态响应分析模型,采用经典模态理论计算了特定负载下的动态响应及响应放大系数;为优化主传动系统的动力结构设计,对卷取机进行灵敏度分析,得到了刚度灵敏度及惯量灵敏度;利用ADAMS软件的多体动力学仿真功能对卷取机系统进行动力学仿真,模型中融入了传动精度,齿轮啮合刚度以及轴的阻尼比等影响因素,并分析了各因素对卷取动态特性的影响趋势。本论文在国内外资料相对缺少的条件下,对卡罗塞尔卷取机的动态特性进行了较为深入的研究,为卡罗塞尔卷取机的设计优化及工程应用提供了必要的理论依据。