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环件轧制是一种无缝成形技术,它是在已有的环形毛坯基础上,借助特种轧制设备使毛坯壁厚减小、直径扩大、截面轮廓成形的特种塑性加工工艺,具有高效、环保、节能等优点。
环件轧制工艺具有非线性、非对称、非稳态和多道轧制等特点,使得环件轧制过程并不稳定,经常导致轧制产品的各种缺陷,因此对轧制过程中环件偏摆振动现象的研究,实现稳定轧制具有重要的意义。
本文基于环件轧制基本理论,对轧制过程中的偏摆振动现象进行研究,建立了环件偏摆振动力学模型和数学模型,并运用有限元分析软件ABAQUS和数学软件分析软件MATLAB/SIMULINK进行建模分析,得出了环件偏摆振动现象的内在机理和影响因素。
首先,推出了环件轧制力矩的表达式,建立了环轧系统环件偏摆力学模型,揭示了环件轧制偏摆振动的内在机理,并运用ABAQUS对环件轧制偏摆振动模型进行了研究,分析验证了环件轧制偏摆机理。
其次,运用运动学、理论力学、轧制力学和相关数学知识,对芯辊与环件、驱动辊与环件进行了受力分析,得出了芯辊对环件、驱动辊对环件作用力合力表达式,并进一步分析计算出了轧制力矩、轧制力臂及轧制任意时刻环件的偏摆角度表达式。
最后,应用MATLAB软件的SIMULINK模块建立了环件轧制偏摆振动模型,将分析结果和ABAQUS软件进行了对比,进一步验证了环件轧制偏摆机理理论分析的正确性,并分析了环件壁厚、芯辊半径和驱动辊进给速度对环件偏摆振动的影响。