关于板带轧机非线性扭转与垂直振动的研究

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1、关于板带乳机非线性扭转与垂直振动的研究佛山市高明基业冷轧钢板有限公司528513木文深入研究轧辊摩阻力、传动系统结构间隙、乳件滞后变形非线性和多分段等非线性因素所导致的轧机振动失稳机理，分別建立乳机传动系统非线性扭振动力学模型和轧机辊系非线性垂直振动模型，研宄乳机在典型激励作用下的振动行为，揭示轧机非线性振动失稳机理及其变化规律，为实现对乳机非线性振动进行有效控制提供理论模型。促进非线性动力理论在轧机振动研究领域的应用，推动轧机振动理论的发展，对于保证乳制过程的稳定性、提高乳制生产效率及产品质量

2、和降低运行维护费用只有理论指导意义。关键词：轧机；振动；问题1前言钢铁工业轧制设备逐步向着大型化、高荷载、高速化发展，乳制过程中轧机的动态效应逐渐显现，轧机振动问题也变得明显起来。乳机的振动对乳制过程的影响己成为钢铁企业亟待解决的重大技术难题，影响乳机稳定运行的乳机传动系统和机座频繁发生的振动现象，降低了板带产品的表面质量及生产效率，容易对轧机系统零部件造成损伤，缩短轧制设备的使用寿命，增加设备维护的成木。随着非线性振动理论的不断完善和发展，以非线性振动理论为基础，研宄轧机振动及其动力学行为已成

3、为一项迫切的任务。这主要包括两个方面的内容，一方面采用非线性振动理论建立轧机非线性振动模型，从非线性角度对乳机系统响应进行求解和分析；另一方面用非线性振动理论的处理方法对乳机系统的非线性动力学特征进行刻画与描述，从而掌握非线性因素对乳机振动的影响规律目前，国内外学者己建立一些轧机非线性振动模型，在一定程度上解决了生产中一些振动现象。但是随着轧制速度、轧件强度和板材表面质量要求的不断提高，以往抑制振动的策略不能满足生产要求，生产中仍有一些无法用已有非线性振动模型解释的振动现象，这些振动往往会随着轧

4、制参数、产品表面质量等因素的作用频繁出现2轧机振动的基本形式和特征乳机振动问题是钢铁生产及乳制领域的技术难题，根据乳机结构及苏力学特性，可将轧机载荷传递的不同形式进行振动分析。轧机振动可分为两类：一种是发生在主传动系统中的轧机扭转振动，这种振动的受载系统包括主电机、减速器、齿轮机座、连接轴等，乳制力矩和传动系统的驱动力矩是乳机系统中主要的外载荷；另一种则是发生在乳机机架系统垂直于乳制线的方向上，受载系统是轧机机架辊系，该系统的外载荷主要是轧制压力和机架弹性恢复力等。扭转振动主要发生在乳机的传动系

5、统，而乳机传动系统是由传动轴、接轴等旋转，部件组成的连续弹性体，轧制力矩和电动机驱动转矩会引起多传动系统产生扭振。乳机传动系统在乳制过程中经常受到激振，乳机所受载荷具奋很大的冲击性，载荷幅值和方向频繁改变使传递扭矩不恒定，进而在传动系统中形成一个交变力矩，该交变力矩影响着恒定力矩，使得传动系统发生扭振，在轧制过程中产生的乳机扭转振动现象及原因主要是：(1)受到冲击负载工况下轧机的扭转振动。在稳定加载吋连接轴中的转矩变化是平稳的，轧机传动系统不会发生振动，但是在乳制负荷出现扰动，比如来料缺陷、乳制

6、速度变化等乳制工况下，传动系统受这些因素的影响会出现扭转振动。(2)由于受到周期性负载作用产生的振动。乳机系统出现结构非线性、非线性摩阻、电机谐波扰动等，这些都会引起轧机周期性变化，造成乳机传动系统振荡，影响产品质量。(3)机电共振现象。在能够快速响应的乳机传动控制系统中，当电气系统的频率和机械系统固有频率近似相等吋，会引起机电共振现象，对生产安全和设备寿命将造成严重的影响。(1)不稳定的轧机扭转振动，带冇随机性的非线性振动。这种振动的强度和频度，与弹性-惯性系统、阻尼系数、布置形式、乳制工艺及

7、操作方法等方面相关。振动持续的时间和振动幅值受到驱动力、传动轴的弹性系数、轴系质量的分布、齿隙和滑块间隙等因素的影响。另一种乳机振动形式是发生在机架系统中垂直于乳制方向的振动。3轧机振动系统动力学模型求解与轧机线性振动系统相比而言，轧机非线性振动系统具冇更为复杂的动力学行为。在乳机振动过程中，乳机振动的幅值和频率都与非线性参数奋着一定的联系，因此非线性参数的变化可能导致轧机出现不同的振动幅值和频率。对于建立的轧机非线性振动模型，传统的线性模型的求解方法，如模态叠加法、拉氏变换等，已不再适用于非线

8、性模型的求解，因此需采用非线性求解方法来分析系统解的结构和组成，掌握轧机非线性振动系统在受到外部激励作用吋振动响应的变化规律。3.1轧机传动系统含准周期参激的非线性扭振动态响应多尺度法在各种非线性解析方法中是应用最广泛的方法之一。这里采用多尺度法对含准周期参激刚度进行摄动分析：假设不同尺度的吋间变量用表示其中，m为小参数的最高阶次，m的大小由模型的计算精度确定。可以把各个尺度的吋间变量当做独立的变量来处理，这吋（）ε,tx就成为m个独立的吋间变量的函数，为求得系统对吋间的微分，可