Tandem mill vibration control

内容简介 本书是一本阐述带钢冷连轧机振动问题的专著，也是一项重大科研成果的总结。 全书共有八章，第一章介绍了关于国内外轧机系统振动的研究成果；第二章为冷连轧 机振动的综合测试分析；第三章讲述了冷连轧机系统自激振动的机理；第四、五章介 绍了轧机主传动扭振和机座垂振的动态特性和系统仿真；第六章介绍了润滑条件对 轧机颤振的影响；第七、八章介绍了轧机主传动自控系统、压下系统的动态特性分析 及轧机振动预警装置。本书通过对具体机械设备振动问题的研究，阐述了轧机振动的 原理和研究方法，对于分析和研究各类机械的振动有参考价值。 本书可供机械制造与设计、轧钢机械设计、制造及操作人员使用，也可供高等院 校有关专业的教师、研究生参考。 片断： 1轧机系统振动研究的进展 1.1轧机系统振动的类型 根据动力学的观点，任何机械振动按其产生的原因都可以分为以下3种： 自由振动——在机械系统受到干扰而破坏了其平衡状态后，由系统的弹性恢复力来维 持的振动。当系统有阻尼时，由于在振动过程中只有能量消耗而无输入，振动将逐渐衰减。自 由振动的频率就是系统的固有频率。 受迫振动——由外界持续激振力引起和维持的振动。振动的频率就是激振频率。 自激振动——系统在一定条件下没有外部激振力而由系统本身产生的交变力激发的一 种周期性振动。振动的频率接近于系统的固有频率。 根据轧钢机的受力特点，可将轧钢机部件按两种不同的载荷传递系统进行振动分析。一 种，受载系统是轧钢机的主传动系统，包括轧辊、连接轴、齿轮座、减速机、主电机电枢等。这 个系统的外载荷主要是轧制力矩以及主电机磁场作用在电枢上的扭矩。另一种，受载系统是 轧机工作机座系统，包括轧辊、轴承座、压下螺丝、压下螺母（或液压压下油缸系统）、弯辊装 置、机架牌坊等。这个系统的外载荷主要是轧制力、弯辊力、平衡力等。轧钢机主传动系统的 振动形式主要是扭转振动，而轧钢机工作机座的振动形式主要是垂直振动。 下面将列举国内外轧机发生振动的一些实例及相关的研究，来说明这两类振动的特点。 1.2轧机传动系统扭转振动的实例及研究 轧机的扭转振动是从生产过程频繁出现的传动零、部件破坏事故逐步认识的。这类破坏 事故用机械静强度理论是无法解释的。原来，轧机传动系统在外载荷的作用下，将发生扭转 振动，传动零件的扭矩波幅超过一定的值和一定的作用时间将发生疲劳损伤，降低零件的使 用寿命。剧烈的振动还会引起零件的突然断裂或很大噪声。通常用“扭矩放大系数”评定机 械传动系统对某一外加载荷的响应。扭矩放大系数用下式表示： 扭矩放大系数（TAF）＝弹性系统的最大扭矩/外加扭矩 式中TAF系英文TprqueAmplitudeFactor的缩写。 1.2.1美国伯利恒钢铁公司对轧机振动的测试研究［1］ 本世纪60年代，美国伯利恒（Bethlehem）钢铁公司对所属3台轧机进行了现场测试和 理论分析：第一台是雀点（Sparr0wsP0int）工厂1958年投产的1125mm×2250mm万能板 坯轧机。该轧机水平辊由2×4410kW、双电枢直流电机驱动（如图1.1所示）；立辊由1× 2940kW双电枢直流电机驱动。第二台是雷克瓦纳（Lackwanna）工厂1961年投产的板坯轧 机（该轧机除程序控制外，与第一台相同）。第三台是雀点工厂1927年投产的1350mm初轧 机。该轧机由一台5145kW的双电枢电机通过齿轮座传动。 图1.2为1125mm×2250mm万能板坯轧机的传动系统有间隙时受到冲击的示波图。 扭转振动出现了非线性振动的特点。仔细审视示波图中靠近轧辊的传动轴3－4的扭矩曲线 可以看出，它在时间上比靠近电动机的传动轴2－3早15ms承受轧制扭矩。由此可知，扭矩是 由轧件反拖轧辊形成的。可以推论，这时轧件的速度比轧辊的速度快而出现了打滑现象。轴 3－4的扭矩峰值约为±1.8单位。令人感兴趣的是当该曲线由正值向负值过渡经过零位时， 呈现一小段水平，这证明间隙出现，并且反复闭合和松开。两电机间的轴的扭矩T1－2振幅最 大约为5单位、负3.8单位。此刻轴3－4的扭矩仅1.5单位、轴2－3的扭矩和轴3－4的相近。 对该传动系统非线性扭矩进行计算表明，当第二自振频率为17Hz时，扭矩放大系数达到最 大值5.12。示波图上轴3－4的扭矩曲线频率也恰好近似17Hz，轴1－2的扭矩曲线频率为 70Hz，这恰好是该轴段的自振频率。图1.2为轧件未进入轧辊，一直处于打滑状态时实测 的。