[发明专利]一种环轧机抱辊运动轨迹的优化方法

摘要

一种环轧机抱辊运动轨迹的优化方法，首先确定抱辊运动轨迹的影响因素及其取值范围；其次建立了抱辊运动轨迹的评价指标；然后设计实验方案利用有限元仿真试验建立了抱辊运动轨迹评价指标与影响因素的关联模型；进一步建立了抱辊运动轨迹优化的数学模型；最后利用数学工具MATLAB获取抱辊运动轨迹影响因素的优化值，实现抱辊运动轨迹的优化。本发明可针对不同的环轧设备及辗轧环件尺寸实现抱辊运动轨迹的优化，降低抱辊运动轨迹的设计成本，缩短抱辊运动轨迹的设计周期，解决了原有通过试错或经验的方法来设计或优化抱辊运动轨迹所导致的成本高、效率低等问题，为环件辗轧的工艺设计和装备研制提供了重要参考。

主权项

1.一种环轧机抱辊运动轨迹的优化方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤1，确定抱辊运动轨迹的影响因素及其取值范围：所述抱辊运动轨迹的影响因素包括初始抱辊角α₀、固定铰点横坐标x和固定铰点纵坐标z；根据环轧机轧辊尺寸及环坯尺寸计算抱辊运动轨迹影响因素的取值范围，所述环轧机轧辊尺寸包括环轧机主辊半径R₁，环轧机芯辊半径R₂，环轧机抱辊半径R₃，所述环坯尺寸包括环坯外半径R₀；初始抱辊角α₀的取值范围：连杆固定铰点横坐标x的取值范围：[1.2R₁,1.7R₁]       (4)连杆固定铰点纵坐标z的取值范围：步骤2，建立抱辊运动轨迹的评价指标：所述抱辊运动轨迹的评价指标包括环轧稳定性评价指标和环件圆度评价指标；通过辗轧过程中不同时刻环件截面上不同节点的坐标值计算环轧稳定性评价指标和环件圆度评价指标，所述环件截面是指垂直环件轴线的对称面处的环件截面；步骤3，建立抱辊运动轨迹评价指标与影响因素的关联模型：在抱辊运动轨迹影响因素的取值范围内通过中心组合设计方法进行试验方案的设计，并针对每一组参数组合进行有限元模拟试验，获取m次环件截面外圆上k个节点和内圆k个节点的坐标值，根据试验结果计算得到环件中心偏位移和环件圆度均方根误差后，通过回归分析分别建立环轧稳定性评价指标模型f₁(x)和环件圆度评价指标模型f₂(x)；步骤4，建立抱辊运动轨迹优化的数学模型：基于所建立的抱辊运动轨迹评价指标与影响因素的关联模型，建立抱辊运动轨迹优化的数学模型步骤5，获取抱辊运动轨迹影响因素的优化值及最优抱辊运动轨迹：获取在抱辊运动轨迹影响因素取值范围内使得达到最小值的最优解向量：x^*＝[α₀^*,x^*,z^*]      (35)α₀^*为经过优化的初始抱辊角，(x^*,z^*)为经过优化的固定铰点位置，二者所决定的抱辊运动轨迹即为优化过得抱辊运动轨迹；至此，完成了环轧机抱辊运动轨迹的优化。