利用摩擦振动理论分析带钢水平振动

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第29卷第2期鞍山科技大学学报Vo1．29No．22006年4月JoumalofAnshanUniversityofScienceandTechnologyApr．，2006利用摩擦振动理论分析带钢水平振动艾厚庄，李久慧，张德臣，韩枫。(1．本溪钢铁(集团)有限责任公司冷轧薄板厂，辽宁本溪117021；2．鞍山科技大学机械工程与自动化学院，辽宁鞍山114044；3．三冶机械制造公司，辽宁鞍山114000)摘要：在带钢轧制生产中，轧机振动是国内外许多轧钢厂都遇到问题。轧机振动易加速设备磨损，影响产品质量，导致产品出现

2、振动纹等，有时甚至出现断裂等缺陷。研究了带钢轧制中水平振动问题，建立了力学模型，并且分析了自激振动产生机理，得出了自激振动是影响带钢表面质量主要原因。关键词：轧机；振动纹；自激振动；相平面中图分类号：TB122文献标识码：A文章编号：1672—4410(2006)02—0155—04在带钢轧制过程中，带钢表面经常出现振动纹缺陷，这是世界轧制生产中普遍存在和期待解决的问题。振动纹的频繁出现，一方面使带钢的表面质量和精度难以满足要求；另一方面轧辊表面往往出现振动纹，这会增加换辊次数，增加了企业成本，降低生产效率。现代板带轧机的轧制过程中，振动纹的形成往往是扭振、垂振

3、、水平振动通过轧制界面相互耦合共同作用的结果。轧制界面作为轧制过程的工作界面，其动力学特征对轧机的振动行为有决定性影响。本文主要研究水平自激振动、三倍频垂直自激振动及机架间带钢弦振动。建立在轧制过程中的动力学模型及自激振动产生条件及其机理。1带钢轧制自激振动理论分析在带钢轧制过程中，辊缝处由于摩擦力的波动导致摩擦性自激振动是一种典型的自激振动。根据摩擦磨损原理⋯，摩擦系数与相对滑动速度间具有图1所示关系。当辊面与带钢表面间的摩擦特性位于曲线左部区时，表明轧制界面具有负阻尼特性的趋势，系统趋于不稳定。在曲线右部区时，只有正阻尼特性，系统趋于稳定。图l摩擦力与速度关

4、系图2摩擦振动力学模型Fig．1RelationgraphoffrictionandvelocityFig．2Dynamicsmodeloffrictionvibration图2物体的振动说明摩擦自激振动(负阻尼自振)。物体质量、刚度系数k、等效粘滞阻尼系数C、皮带速度73。、物体位移、速度主。收稿日期：2(M)6．03．25。作者简介：艾厚雎(1962一)，男，辽宁本溪人，高级工程师。维普资讯http://www.cqvip.com·156·鞍山科技大学学报第29卷由摩擦力特征曲线看出，F的大小是相对速度：。一主的函数F=f(o—z)(1)其中主《。，将f(。

5、一主)用泰勒级数在。处按主的幂次展开，并舍去高阶微量，得主)：巫+．．⋯(2)。一因物体作微幅振动，其运动微分方程式为++kz：。一主)：+．．⋯(3)暂不考虑二阶以上微量和与振动无关的常数项，则上式整理为+[C+厂(0)]主+kx=0式中：C>0，当。处于不稳定的左边区域时，特征曲线斜率／(。)<0。如果I／(。)I>C，则上式可改为互一[厂(。)一C]主+=0(4)令[／(。)一C]／2=：2，k／m：P，则化为盖一2e-+P。32=0(5)其解3,7=Ae。nsin(Pt+)(6)由式(6)可知，当时间t增加，将按指数规律增大，使振动振幅逐渐增大，系统不稳

6、定。随着增加，使速度随之增大，当振幅达到一定程度时，导致F处于稳定右部区域时，特征曲线厂(。)>0。使负阻尼变为正阻尼，其解=Ae一sin(P~／rt+)，正负阻尼如此反复。因此，系统将保持定常振幅的振动。当[C+／(。)]=0时系统相当于无阻尼等幅自由振动。2带钢水平自激振动建立带钢轧制过程中工作辊的辊隙间轧件简化力学模型，并建立轧件水平振动方程，通过方程解分析水平自激振动的振动变化规律。如图3，工作辊直径D=700rnlTl，轧件与轧辊摩擦系数为=0．1—0．0005V，轧辊与轧件相对速度V=1．3rn／min，板宽为1m；材质3号钢，轧前高度Ho=4rnl

7、Tl，绝对压下3rnlTl，在1．3m／min~；I,速下发生颤振，初始扰动位移0．5rnlTl，轧制温度1000℃。以1700连续带钢轧机F7机架为例，其简化模型如下：图3带钢水平振动力学模型(1)利用采利可夫计算平均单位压力Fig．3DynamicsmodelofbeltsteellevelvibrationPcT／×盯式中：盯变形阻力；外抗力系数，取=1．2。(2)确定变形阻力盯轧制速度V=1300／60=21．7(m／s)接触弧长L=~／厂：~／厂=32．4(mm)变形速度维普资讯http://www.cqvip.com第2期艾厚庄，等：利用摩擦振动理论

8、分析带钢水平振动·157