基于齿轮时变啮合刚度的转炉倾动机构固有特性研究.pdf

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1、机械设计与制造第l0期MachineryDesign&Manufacture2012年10月文章编号：1001—3997(2012)10—0094—02基于齿轮时变啮合刚度的转炉倾动机构固有特性研究术陈磊高立新付胜z应明z(1．北京工业大学北京市先进制造技术重点实验室，北京100124；2．北京东方振动和噪声技术研究所，北京100085)ResearchonNaturalCharacteristicofConverterTiltingMechanismBasedonGearTime—．VaryingMeshStiffnessCHEN

2、LeiI,GAOLi-xinI,FUSheng2,YINGMing(1．KeyLaboratoryofAdvancedManufacturingTechnology，BeijingUniversityofTechnology，Beijing100024，China；2ChinaOrientInstituteofNoise&Vibration。Beijing100085，China)【摘要】在分析倾动机构结构特点的基础上，应用分析力学理论建立了某厂300t炼钢转炉全悬挂倾动机构的12自由度扭振动力学模型；对其耳轴悬挂大齿轮和与之啮合小

3、齿轮的时变啮合刚度进行了二次抛物线拟合和计算分析，得到啮合刚度的变化曲线；在考虑时变啮合刚度的情况下计算了系统的固有频率。结果表明，系统固有频率发生时变，且与时变啮合刚度具有相同的变化趋势；时变啮合刚度对系统高阶固有频率影响较大，对分析系统高频段异常振动与故障诊断具有积极意义。关键词：转炉倾动机构；时变啮合刚度；固有频率【Abstract】Adynamicmodelwith12degree—of-freedomof300tonsteelmakingconvertervesseltiltingmechanisminafactoryis

4、establishedbyanalyticalmechanicstheory．Quadraticparabolicfittingandcalculationanalysisoftime-varyingmeshstiffnessbetweenitscentralgearandmeshingpinionisenandvariationcurveofmeshstiffrmssisobtained．Naturalfiequencyofthesystemiscalculatedbyconsideringtime-varyingmeshstif

5、fness．Theresultsshowsthattime-varyingmeshstifnesshasgreatinfluenceonhighnaturalfrequencyofsystem，whichhaspositivesignificanceforabnormalvibrationanalysisinhighfrequen—cyrangeofsystemandfaultdiagnosis．KeyWords：NaturalCharacteristicofConverterTiltingMechanism；GearTime-Va

6、ryingMeshStifness；NaturalFrequency中图分类号：TH16；TF341文献标识码：A1引言方式在有些情况下会产生很大的误差，并且无法解释系统中的一些异常振动现象。因此，有必要将齿轮时变啮合刚度引入到转炉转炉炼钢在钢铁生产和冶炼中占据重要地位，转炉全悬挂全悬挂倾动机构的动力学模型中，更为精确地得出传动系统的动倾动机构是实现转炉炼钢生产的关键设备之一，其结构特点是将力学籽l生。从电动机到末级齿轮传动副的全部传动装置都悬挂在耳轴上，驱动转炉旋转工作，倾翻力矩通过扭力杆装置来平衡l】1。该传动机构2动力学模型的

7、建立具有运行同步、载荷均分、悬挂连接和柔性支撑的特点目，并采用某厂300t转炉全悬挂倾动机构传动，如图1所示。装置采用多级齿轮分流传动方式。若将倾动装置的各齿轮、联轴器、减速机四点啮合柔性支撑传动方式，图中仅示出两台一次减速器与二次箱体等回转部分简化为具有转动溃量的回转体，各轴段简化为具减速器的啮合状况。有扭转刚度的弹性体，系统可简化为多质量复杂扭振系统。将各轴段简化为具有扭转刚度的弹性元件，将转炉部件、大炼钢转炉在一个冶炼周期内要完成出钢、倒渣、加废钢、兑齿轮外壳(包括其上的二级减速箱)、电动机、联轴器和相互啮合铁水、吹炼、刮渣等

8、一系列操作，整个系统在各类激励下处于扭振的各级齿轮简化为具有转动惯量的回转元件[41，系统可简化为四状态13]。其中，齿轮啮合刚度的周期性变化是引起系统扭振的重要分支十二质量系统。其中，表示悬挂减速器绕耳轴的转动惯量，激励源，也是引起