1、本論文針對軋機垂直系統(tǒng)經(jīng)常發(fā)生的自激振動現(xiàn)象，在查閱大量文獻的基礎上，綜合運用軋制理論、流體力學理論、潤滑摩擦理論以及機械振動理論，建立了考慮輥縫非穩(wěn)態(tài)潤滑過程軋機系統(tǒng)動力學基本理論。主要創(chuàng)新工作為: 1.基于非穩(wěn)態(tài)流體動力潤滑理論和相應的數(shù)學物理方法，建立了板帶軋制時全膜潤滑狀態(tài)下的非穩(wěn)態(tài)潤滑基本理論。通過入口區(qū)的分析，確定了入口油膜厚度。并考慮了非穩(wěn)態(tài)變量如帶張力、軋制速度、入口角等因素對入口油膜厚度的影響。同時還分析了入口

2、油膜厚度的線性解及其頻率響應情形。非穩(wěn)態(tài)工作區(qū)的分析建立在已知的入口油膜厚度基礎之上。根據(jù)已知的工作區(qū)油膜厚度可分析得到工作區(qū)壓應力和摩擦應力分布情況。通過數(shù)值計算，定性的分析了后張應力，表面平均速度，入口角，非穩(wěn)態(tài)變量角頻率，壓下率等參數(shù)對油膜厚度的分布及壓應力和摩擦應力分布的影響。 2.以全膜潤滑狀態(tài)下非穩(wěn)態(tài)潤滑時，入口油膜厚度和工作區(qū)油膜厚度分布的計算結果為基礎，根據(jù)Tsao和Sargent的混合潤滑模型，建立了板帶軋制時

3、混合潤滑狀態(tài)下的非穩(wěn)態(tài)潤滑基本理論。系統(tǒng)分析了混合潤滑狀態(tài)下非穩(wěn)態(tài)潤滑時基于正弦后張應力輸入時不同的時刻和表面粗糙度時摩擦應力、壓應力分布情況，以及在某一壓下率下在不同時刻時表面粗糙度對摩擦應力、壓應力分布的影響。同時還求解了基于不同的壓下率和表面粗糙度時軋制力隨時間變化的曲線。 3.針對冷軋機，建立了基于非穩(wěn)態(tài)工作界面的動力學模型。界面動力學模型考慮了界面上金屬塑性流動過程、界面上部分流體潤滑與干摩擦并存的混合摩擦學過程，以及

4、工作輥的運動等過程的多重作用。塑性流動過程分析中考慮了界面摩擦狀態(tài)的動態(tài)變化，界面摩擦特性分析中考慮了工作輥運動的動態(tài)影響，因此工作界面上的軋制力模型、界面摩擦模型、工作輥運動模型構成了界面的薄膜約束多重作用模型。 4.分析了工作輥垂直方向的自激振動機理，進一步論證了工作界面的負阻尼特性，解釋了工作輥的垂直自激振動。 5.提出了基于非穩(wěn)態(tài)潤滑過程的軋機垂直振動反饋機制及產(chǎn)生振動的原因。自激振動的根源在于軋制界面的負阻尼特

5、性，負阻尼特性的產(chǎn)生源于軋制界面的粘滑狀態(tài)、部分流體膜潤滑及后張力波動同時作用的結果。軋制界面的負阻尼與由輥縫摩擦造成的正阻尼的此消彼長決定了軋機垂直系統(tǒng)是否發(fā)生自激振動。軋制界面的阻尼特性對系統(tǒng)動力學有重要影響。負阻尼的大小與表面粗糙度、軋件張力、潤滑油粘度、軋制速度、壓下率等諸多界面參數(shù)有關。增大表面粗糙度、降低潤滑油粘度有助于減小負阻尼。 6.運用軋機輥縫動力學的基本理論，并結合非穩(wěn)態(tài)潤滑理論，對2800軋機垂直系統(tǒng)的自激

6、振動進行了仿真分析，并編制了相應的仿真分析軟件。通過仿真分析，發(fā)現(xiàn)對軋機垂直自激振動臨界速度影響較大的參數(shù)包括：軋制潤滑劑的粘度、軋件的入口出口厚度、軋件的材質(zhì)、軋輥軋件的表面粗糙度、軋輥半徑等；對振幅影響較大的參數(shù)為軋制速度以及軋機垂直系統(tǒng)本身的正阻尼，軋制速度越高，振幅越大，系統(tǒng)本身的正阻尼越大，振幅越小。 7.以西南鋁Φ650/Φ1400×2800軋機為研究對象，進行了現(xiàn)場測試研究，從實際軋機機組運行中采集多物理過程的表現(xiàn)