Автоколебания одноклетьевых реверсивных станов холодной прокатки при периодическом воздействии внешней силы

Аннотация

При холодной прокатке тонких полос при определенных условиях возникают автоколебания. Причиной автоколебаний являются нелинейность процесса прокатки, возникновение отрицательного демпфирования в зоне контакта, синхронизация и захват частот в последних клетях многоклетьевых станов, неустойчивость прокатываемой полосы при больших скоростях прокатки. Моделирование процесса автоколебаний – это сложный процесс, при этом используются как экспериментальные, так и численные методы. Существенное влияние на процесс возникновения и прохождения автоколебаний может оказывать и система управления процессом прокатки. При работе одноклетьевых реверсивных станов экспериментально получена зависимость частоты автоколебаний от частоты вращения рабочих валков. Возникновение автоколебаний происходит на частоте, в три раза превышающей частоту вынуждающих колебаний. Кроме
того, при работе АСУ ТП формируются регулирующие сигналы на усилие прокатки с частотой, равной частоте автоколебаний. Таким образом, клеть формирует самовозбуждающиеся колебания, АСУ ТП внешнее воздействие на колебательную систему. Регулирование стана осуществляется ПИ- и ПИД-регуляторами, являющимися, по сути, линейными системами. До тех пор, пока стан сохраняет свойства линейной колебательной системы, работа стана происходит штатно. С
появлением автоколебаний стан становится существенно нелинейной системой и в управлении станом могут возникнуть проблемы. Используя уравнение Ван дер Поля, провели численный анализ поведения стана при воздействии на него внешних сил, формируемых рабочими валками
и АСУ ТП. Показано, что нелинейная автоколебательная система при нулевых начальных условиях и отсутствии внешних сил остается в покое. При внешнем воздействии на систему с частотой, далекой от частоты автоколебаний, в системе возникают вынужденные колебания и формируется автоколебательный режим. При этом могут быть сформированы ультрагармонические колебания. При воздействии на систему силами с частотой, равной частоте автоколебаний, формируется гармоническое захватывание частоты. Формирование условий возникновения автоколебаний одноклетьевого стана может осуществляться непосредственно клетью стана и дополнительно усиливаться воздействием АСУ ТП.