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1、冷连轧机主传动系统扭振分析王泽济1王瑞庭1张向军2（1宝山钢铁股份有限公司，上海2019002清华大学，北京100084）摘要：针对某新建的1420冷连轧机组，基于设计图纸建立了轧机主传动系统动力学模型。通过计算得到系统的固有频率和反共振频率、振型和Bode图，并进一步对系统的设计方案进行分析评价。结果表明，该冷连轧机主传动系统设计基本合理，部分设计参数还有优化的余地。关键词：轧机主传动扭转振动固有频率TorsionalVibrationAnalysisoftheTandemColdMillMainDrivesWANGZe-ji1，WANGRui-ting1，ZHA
2、NGXiang-jun2(1BaoshanIron&SteelCo.,Ltd.,Shanghai201900,China2TsinghuaUniversity,Beijing100084,China)Abstract：Focusedonthenewly-built1420mmtandemcoldmillgroupofsomeiron&steelcorporation,thedynamicmodelsofthemaindrivingsystemareestablishedbasingonthebasisofdesigndrawing.Thenaturalfrequen
3、ciesandanti-resonancefrequencies,vibrationmodesandBodediagramsofthesystemaregainedbycalculating.Subsequently,theanalysisandjudgementofthemaindrivingsystemarecarriedout.Theresultsshowthatthedesignofthemaindrivingsystemisreasonableonthewhole,butsomedesignparametersneedtobeoptimized.Keywo
4、rds：rollingmill；maindrive；torsionalvibration；naturalfrequency1概述旋转体在旋转方向产生的振动称为扭转振动，它是转转机械中普遍存在的问题【1,2】。在冷轧生产线上，随着高速、大功率电机在冷连轧机上的使用，接轴和齿轮轴等传动系统由于扭转振动引起的事故随着增加。轧机主传动系统的事故主要与扭振有关，它往往会对钢板表面的平直度、厚度公差产生影响。由于扭振引起的最大附加应力可以超过电机驱动力矩所产生的工作应力的几倍。轧机主传动系统扭振会产生很高的交变应力，严重时会造成减速箱齿轮断裂、地脚螺丝松动等设备事故，使生产不能
5、顺利进行，或大大缩短轴系零部件的疲劳寿命，具有极大的破坏性，给企业造成重大损失【2,3】。目前国内的轧机主传动系统扭振分析工作往往是在现场出现问题后才开展的，扭振问题无法从根本上解决。现代的轧机设计除了要进行强度、刚度等静力学设计外，还要进行动力学设计。某公司1420冷轧工程是国家冶金装备自主集成重大创新项目，冷连轧机主传动系统设计好坏直接关系到工程的成败。为了保证工程顺利建成投产，在设计阶段对轧机主传动系统进行扭振分析显得尤为重要。2系统建模实际的冷轧机主传动系统是比较复杂的，为了对分析方便，需要对实际结构进行简化。通常是把质量部分按重心不变的原则集中为若干个具有
6、等效转动惯量的圆盘，圆盘之间由具有等效扭转刚度的弹性轴段连接。这就构成一个多自由度的扭振系统。在此力学模型的基础上建立数学模型，然后对数学模型进行动力学求解，进而分析系统的固有特性和动态响应。2.1力学模型的建立某公司1420冷连轧机前三机架主传动系统结构如图1所示。主传动电机主联轴节主减速机十字万向轴上辊系下辊系Fig.1Thesimplifiedstructuraldiagramforthemaindrivingsystemofthemill图1轧机主传动系统结构简图图2轧机主传动系统简化模型J2J3J8J9J10J7K12J1J4J5J6K23C12C34C2
7、3K34C45K45C56K56C67K67C58K58C89K89C910K910Fig.2Thesimplifiedmodelforthemaindrivingsystem据此，简化为只有转动惯量的结点，结点之间通过无转动惯量的扭簧连接（具有刚度和阻尼），为一个10自由度的力学模型，如图2所示。图2中：Ji（i=1,2,……,10）—各结点的等效转动惯量；Kij（i=1,2,……,9;j=2,3,……,10）—相邻结点间等效扭转弹簧的刚度；Cij（i=1,2,……,9;j=2,3,……,10）—相邻结点间等效扭转阻尼，文中等效阻尼值由设计直接给出。2.2数学
