纸机传动系统动态特性分析及优化设计.pdf

纸业聚焦纸业聚焦年年第第11期期总第总第238238期期造纸装备及材料造纸装备及材料

文章编号：2096-3092（2025）01-0004-03

纸机传动系统动态特性分析及优化设计

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张静，王熙峰

1.山东宏业发展集团有限公司，山东济南250000

2.亚太森博（山东）浆纸有限公司，山东日照276800

摘要：文章深入探讨了纸机传动系统的动态行为，并振动加剧。因此，需要在动力学模型中精确地描述万

对其进行了优化设计研究。首先，对系统动力学模型向轴柔性特性和扭矩-角度关系。另外，齿轮箱中齿

的建立及其频率响应、稳定性及振动特性进行分析，轮模数、传动比及啮合刚度等参数对系统响应具有明

从而揭示传动系统动态特性及可能存在的问题。其次，显影响。当传动比为1∶5的系统电机在满载状态下

确定优化目标及约束条件，并选择适当的优化设计方运行时，可能会产生高达200N·m的扭矩输出，而

法对其关键参数和系统结构进行优化设计，从而提高

如果齿轮箱的啮合误差超出0.1mm，那么系统的振幅

传动系统运行的稳定性和效率。研究成果可为纸机传

可能会增加超过20%。联轴器刚度与对准误差一样不

动系统设计与完善提供理论指导与实践支持。

能忽略，当对准误差大于0.5mm时，系统振动频率有

关键词：纸机传动系统；动态特性；频率响应

可能增大到200Hz而出现剧烈振动响应[2]。使用软件

分类号：TS734

（如MATLAB）进行仿真模拟，可进一步分析系统

在不同工况下的动态响应。在仿真试验中，该系统

纸机传动系统是纸机生产中最核心的一环，它的使用了刚度为1000N·m/rad的联轴器和总刚度为

运行状况直接关系到纸机的品质和效益。系统的复杂3000N·m/rad的传动链。同时也考虑了齿轮啮合误

性和多变量之间的耦合特性，使其容易产生振动和共差对频率响应产生的影响，模拟数据显示，适当调节

振现象，这会降低系统运行性能。因此，需要综合分万向轴的角度和齿轮的刚度，系统的振动范围可以减

析其动态特性，通过优化设计来改善系统稳定性与可少10%～15%。

靠性。1.2系统频率响应分析

对于纸机传动系统在各种频率刺激下的动态表现，

1纸机传动系统的动态特性频率响应分析起到了至关重要的作用。对电机、联轴器、

齿轮箱及万向轴等部件构成的系统而言，频率响应的

1.1系统动力学模型建立

关键是辨识其共振频率，避免其运行频率和共振频率

纸机传动系统中电机经联轴器、齿轮箱和万向

发生重合。系统低频共振一般集中于10～30Hz，与

轴等最终带动辊筒转动，这种复杂机械链条要求其