[發明專利]一種基于材料模型庫的非穩態載荷下軋機傳動軸系統關鍵件疲勞壽命實時監控的方法

有效

• 申請號: 201911109030.5
• 申請日: 2019-11-13
• 公開（公告）號: CN110823561B
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發明（設計）人: 蘇小平;周大雙;李智;吳躍翔;滕冬;黎文偉
• 申請（專利權）人: 南京工業大學;南京鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: G01M13/02
• 分類號: G01M13/02
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 瞿網蘭;徐冬濤

一種基于材料模型庫的非穩態載荷下軋機傳動軸系統關鍵件疲勞壽命實時監控的方法，其特征在于：建立豐富的模型庫、基于軋機上實時連續獲取的相同時間間隔的非穩態載荷數據和經典疲勞理論，對軋機傳動軸系統各關鍵件進行疲勞壽命監控。本發明具有較高的現場適用性和計算精度，能夠實時有效地對各種材料及不同工況下軋機傳動軸系統各個關鍵件進行安全監控，避免重大安全事故的發生。

技術領域

本發明涉及一種基于模型庫的軋機傳動軸系統關鍵件非穩態載荷下疲勞壽命實時監控的方法，屬于疲勞壽命監控技術領域，具體地說是一種基于材料模型庫的非穩態載荷下軋機傳動軸系統關鍵件疲勞壽命實時監控的方法。

背景技術

軋機傳動軸系統是軋機系統中的關鍵部位，其安全可靠性對軋機的正常工作有著重要影響。軋機工作時，容易受到非穩態載荷的沖擊，長時間不間斷的這種工作狀態易對軋機的傳動系統造成損傷。一旦軋機的傳動軸系統出現部件的突然損壞現象，將會影響整個生產流程，甚至出現嚴重事故。因此有必要提出一種計算精度高、有針對性的、快捷和準確的疲勞壽命實時監控方法，對軋機傳動軸系統的關鍵零部件進行疲勞壽命的預測和監控，有助于技術工人及時更換處理。

目前，通常對軋機傳動軸系統關鍵零部件在線監控是關注載荷數據的變化，通過豐富的經驗來判斷關鍵件的使用狀況，不能實現即時性、準確性和高效性。有必要根據實時獲取的載荷進行處理分析，即時、高效、準確地計算出疲勞壽命。然而，實時載荷數據通常數據量十分龐大，若不進行選擇處理，將影響整個疲勞壽命的計算效率。本發明建立疲勞壽命計算專用模型庫，對實時非穩態載荷譜進行高效的提取、分析、篩選和轉換等處理，實現計算過程簡單快速，計算結果精確有效。因此，提出一種基于模型庫的軋機傳動軸系統關鍵件非穩態載荷下疲勞壽命實時監控的方法，對軋機傳動軸系統進行安全監控，確保生產正常進行，防止安全事故發生。

發明內容

本發明的目的是針對目前軋機傳動軸系統關鍵件的疲勞壽命預測通常是考慮利用穩態軋制力矩或主電動機的額定轉矩進行其疲勞壽命計算分析，并沒有考慮其真實在線使用情況下的非穩態載荷，導致疲勞壽命的預測不準確。而且針對不同的軋機傳動軸系統，其涉及的性能參數和數模不一，壽命預測難度大，不能實現實時在線監控的問題，發明一種基于材料模型庫的非穩態載荷下軋機傳動軸系統關鍵件疲勞壽命實時監控的方法，該方法高效可行，計算精度高，適合于多樣不一的軋機傳動軸系統關鍵件的疲勞壽命實時監控。

本發明的技術方案是：

一種基于材料模型庫的非穩態載荷下軋機傳動軸系統關鍵件疲勞壽命實時監控的方法，包含以下幾個步驟：

步驟一：根據不同的軋機傳動軸系統建立疲勞壽命計算模型庫。模型庫的內容包括各軋機傳動軸系統的零部件模型、裝配模型、有限元分析模型、載荷值與應力值的線性關系和各關鍵件的材料性能參數。

步驟二：從軋機西門子實時載荷監測系統實時獲取現場軋機傳動軸系統運行時的載荷譜，對連續相同時間間隔讀取到的DAT數據格式的載荷譜文件進行解析，識別其中的扭矩載荷數據，并轉換成可讀的TXT文件。

步驟三：將載荷譜轉化成應力譜，采用三點比較算法在保持載荷歷時的前提下進行峰谷值提取；再采用四點濾波算法刪除載荷譜中不影響疲勞壽命的小載荷。

步驟四：應用雨流計數法對處理后的應力譜進行統計計算以編制出等效應力譜，基于修正的Miner法則進行部件的疲勞壽命計算。

本發明的有益效果是：

本發明基于豐富的模型庫、軋機上實時連續獲取的相同時間間隔的載荷數據和經典疲勞理論，針對的是軋制過程中的非穩態載荷數據，解決了現有依托穩定載荷計算疲勞壽命結果不準確的問題，對軋機傳動軸系統關鍵件進行疲勞壽命監控，具有較高的現場適用性和計算精度，能夠實時有效地對各種材料及工況軋機傳動軸系統關鍵件進行安全監控。

附圖說明

圖1是本發明方法的流程圖；