本论文针对轧机垂直系统经常发生的自激振动现象,在查阅大量文献的基础上,综合运用轧制理论、流体力学理论、润滑摩擦理论以及机械振动理论,建立了考虑辊缝非稳态润滑过程轧机系统动力学基本理论。本文的主要创新工作为: 1.基于非稳态流体动力润滑理论和相应的数学物理方法,建立了板带轧制时全膜润滑状态下的非稳态润滑基本理论。通过入口区的分析,确定了入口油膜厚度。并考虑了非稳态变量如带张力、轧制速度、入口角等因素对入口油膜厚度的影响。同时还分析了入口油膜厚度的线性解及其频率响应情形。非稳态工作区的分析建立在已知的入口油膜厚度基础之上。根据已知的工作区油膜厚度可分析得到工作区压应力和摩擦应力分布情况。通过数值计算,定性的分析了后张应力,表面平均速度,入口角,非稳态变量角频率,压下率等参数对油膜厚度的分布及压应力和摩擦应力分布的影响。 2.以全膜润滑状态下非稳态润滑时,入口油膜厚度和工作区油膜厚度分布的计算结果为基础,根据Tsao和Sargent的混合润滑模型,建立了板带轧制时混合润滑状态下的非稳态润滑基本理论。系统分析了混合润滑状态下非稳态润滑时基于正弦后张应力输入时不同的时刻和表面粗糙度时摩擦应力、压应力分布情况,以及在某一压下率下在不同时刻时表面粗糙度对摩擦应力、压应力分布的影响。同时还求解了基于不同的压下率和表面粗糙度时轧制力随时间变化的曲线。 3.针对冷轧机,建立了基于非稳态工作界面的动力学模型。界面动力学模型考虑了界面上金属塑性流动过程、界面上部分流体润滑与干摩擦并存的混合摩擦学过程,以及工作辊的运动等过程的多重作用。塑性流动过程分析中考虑了界面摩擦状态的动态变化,界面摩擦特性分析中考虑了工作辊运动的动态影响,因此工作界面上的轧制力模型、界面摩擦模型、工作辊运动模型构成了界面的薄膜约束多重作用模型。 4.分析了工作辊垂直方向的自激振动机理,进一步论证了工作界面的负阻尼特性,解释了工作辊的垂直自激振动。 5.提出了基于非稳态润滑过程的轧机垂直振动反馈机制及产生