[发明专利]一种基于材料模型库的非稳态载荷下轧机传动轴系统关键件疲劳寿命实时监控的方法

说明书

一种基于材料模型库的非稳态载荷下轧机传动轴系统关键件疲劳寿命实时监控的方法，其特征在于：建立丰富的模型库、基于轧机上实时连续获取的相同时间间隔的非稳态载荷数据和经典疲劳理论，对轧机传动轴系统各关键件进行疲劳寿命监控。本发明具有较高的现场适用性和计算精度，能够实时有效地对各种材料及不同工况下轧机传动轴系统各个关键件进行安全监控，避免重大安全事故的发生。

技术领域

本发明涉及一种基于模型库的轧机传动轴系统关键件非稳态载荷下疲劳寿命实时监控的方法，属于疲劳寿命监控技术领域，具体地说是一种基于材料模型库的非稳态载荷下轧机传动轴系统关键件疲劳寿命实时监控的方法。

背景技术

轧机传动轴系统是轧机系统中的关键部位，其安全可靠性对轧机的正常工作有着重要影响。轧机工作时，容易受到非稳态载荷的冲击，长时间不间断的这种工作状态易对轧机的传动系统造成损伤。一旦轧机的传动轴系统出现部件的突然损坏现象，将会影响整个生产流程，甚至出现严重事故。因此有必要提出一种计算精度高、有针对性的、快捷和准确的疲劳寿命实时监控方法，对轧机传动轴系统的关键零部件进行疲劳寿命的预测和监控，有助于技术工人及时更换处理。

目前，通常对轧机传动轴系统关键零部件在线监控是关注载荷数据的变化，通过丰富的经验来判断关键件的使用状况，不能实现即时性、准确性和高效性。有必要根据实时获取的载荷进行处理分析，即时、高效、准确地计算出疲劳寿命。然而，实时载荷数据通常数据量十分庞大，若不进行选择处理，将影响整个疲劳寿命的计算效率。本发明建立疲劳寿命计算专用模型库，对实时非稳态载荷谱进行高效的提取、分析、筛选和转换等处理，实现计算过程简单快速，计算结果精确有效。因此，提出一种基于模型库的轧机传动轴系统关键件非稳态载荷下疲劳寿命实时监控的方法，对轧机传动轴系统进行安全监控，确保生产正常进行，防止安全事故发生。

发明内容

本发明的目的是针对目前轧机传动轴系统关键件的疲劳寿命预测通常是考虑利用稳态轧制力矩或主电动机的额定转矩进行其疲劳寿命计算分析，并没有考虑其真实在线使用情况下的非稳态载荷，导致疲劳寿命的预测不准确。而且针对不同的轧机传动轴系统，其涉及的性能参数和数模不一，寿命预测难度大，不能实现实时在线监控的问题，发明一种基于材料模型库的非稳态载荷下轧机传动轴系统关键件疲劳寿命实时监控的方法，该方法高效可行，计算精度高，适合于多样不一的轧机传动轴系统关键件的疲劳寿命实时监控。

本发明的技术方案是：

一种基于材料模型库的非稳态载荷下轧机传动轴系统关键件疲劳寿命实时监控的方法，包含以下几个步骤：

步骤一：根据不同的轧机传动轴系统建立疲劳寿命计算模型库。模型库的内容包括各轧机传动轴系统的零部件模型、装配模型、有限元分析模型、载荷值与应力值的线性关系和各关键件的材料性能参数。

步骤二：从轧机西门子实时载荷监测系统实时获取现场轧机传动轴系统运行时的载荷谱，对连续相同时间间隔读取到的DAT数据格式的载荷谱文件进行解析，识别其中的扭矩载荷数据，并转换成可读的TXT文件。

步骤三：将载荷谱转化成应力谱，采用三点比较算法在保持载荷历时的前提下进行峰谷值提取；再采用四点滤波算法删除载荷谱中不影响疲劳寿命的小载荷。

步骤四：应用雨流计数法对处理后的应力谱进行统计计算以编制出等效应力谱，基于修正的Miner法则进行部件的疲劳寿命计算。

本发明的有益效果是：

本发明基于丰富的模型库、轧机上实时连续获取的相同时间间隔的载荷数据和经典疲劳理论，针对的是轧制过程中的非稳态载荷数据，解决了现有依托稳定载荷计算疲劳寿命结果不准确的问题，对轧机传动轴系统关键件进行疲劳寿命监控，具有较高的现场适用性和计算精度，能够实时有效地对各种材料及工况轧机传动轴系统关键件进行安全监控。

附图说明

图1是本发明方法的流程图；