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高精度气动板形仪基础技术的研究

杨铁林  
【摘要】: 随着社会的进步、科技的发展及对产品质量要求的不断提高,冶金轧制生产过程中的板形控制也越来越受到了普遍的重视。实现板形控制的一个重要环节就是在生产过程中要首先实现板形的在线检测。本课题的研究方向就是针对铝箔、铜箔、带钢等精密生产过程中的板形检测问题,开发研制目前国内尚属空白的新一代检测设备——高精度气动板形仪的核心元件。 本文首先介绍了本课题的来源和背景情况,课题研究的实际重要意义,总结分析了板形问题国内外研究现状,对板形的概念、板形缺陷的类型及板形的表示方法作了介绍。分析了对板形的实际影响因素。 归纳了实际生产过程中对板形检测设备的一般要求,根据其工作原理概述了现有国内外板形检测设备的分类情况。在参阅国内外大量资料的基础上,比较详细地介绍了各类板形检测设备的工作原理、设备特性及其优缺点和设备的实际使用情况等。为开发和研究各类板形检测仪提供了有价值的参考。 在分析介绍了气动板形仪的基本结构和工作原理的基础上,从实际应用、维护和加工等方面分析了该板形仪所具有的优缺点。提出了气动板形仪整体设计的方法,为实际设计板形仪奠定了必要的理论基础。介绍了板形仪附属升降机构的一般要求和板形仪信号处理方式及结合实际轧制过程中一般常用的板形识别方法。 建立了气动板形仪检测间隙中气膜的数学模型,通过确定实际问题边界条件,利用有限元素法得到了气动板形仪核心工作部分——气膜和喷嘴的性能参数,取得了满意的计算结果。结合对气动板形仪流场的数值求解,提出了与气动板形仪整体设计有机相连的、确定气动板形仪核心部分气膜和喷嘴的设计方法。为了使所提出的气动板形仪设计方法更加实用和“友好”,采用可视化语言VC++,成功地开发研制了面向对象的气动板形仪计算机辅助分析设计软件,并采用该软件实际设计了单段和三段的气动板形仪实验产品,该软件为进一步的设计分析气动板形仪提供了可靠和有利的手段。 在国内首次设计制造了气动板形仪实验装置,并对所开发研制的气动板形仪实验装置进行了实验研究。通过实验研究,检验了本课题中提出的气动板形仪的设计方法,探讨了板形仪实际加工的相关问题,进一步研究了气动板形仪实际特性,总结了实验中得到的结果。实验表明,所提出的设计方法是可行的,所确定的加工方法是合理的,所开发研制的气动板形仪实验装置满足了设计上的要求。 本课题所开发研制的气动板形仪、建立的气动板形仪理论分析方法及通过实际设计加工和实验中得到的气动板形仪数据,对进一步研制高精度气动板形仪具有重 燕山大学工学博士学位论文 要意义。


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