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,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,现代冷连轧机振动研究及控制,技术交流报告,闫 晓 强,教授,博士,博导,副所长,北京科技大学冶金机械研究所,目录,轧机振动录像,德国西马克冷连轧机,振痕,一,.,问题提出,1.,振动现象,2.,振动危害,1,）带钢表面振痕,影响表面质量,2,）轧辊表面振痕,降低在线寿命,3,）振动噪声强烈,恶化工作环境,4,）,交变振动载荷,降低零件寿命,5,）振动造成堆钢,威胁安全生产,6,）降低轧制载荷,影响产能释放,7,）降低轧制速度,降低生产产量,8,）产品质量下降,导致索赔用户,3.,技术路线,1,）轧机怎样振动,现场综合测试,2,）轧辊为何振动,振动机理研究,3,）如何消除振动,实施抑振措施,轧机类型,研究内容,二,.,研究历史,（半个世纪、世界难题）,冷连轧机,平整机组,热连轧机,中板轧机,其它轧机,固有特性,振动传递,振动捕捉,振动机理,抑振措施,弹簧质量振型频率,偏心间隙啮合频率,振动参数,临时测试,自激振动,辊缝摩擦,辊缝润滑配辊原则,有限元法求解模态,非线理论,引入求解,振动状态,在线监测,周期分岔,混沌状态,结构优化避开频率,实验模态,符合实际,振动能量,全局传递,耦合振动,解耦监测,机电液界耦合求解,抑制谐波降低振能,本人,今天,昨天,三,.,耦合监测,1.,机电耦合振动监测,F3,轧机,F4,轧机,F5,轧机,轧机结构,万向接轴,扭矩传感器,弯矩传感器,扭矩发射机,弯矩发射机,2.,弯扭耦合振动监测,(,（,3.,垂扭耦合振动监测,主电机转子电流,主电机定子电流,定子电流波形及频谱,电能质量测试仪,牌坊垂振加速度,垂振加速度信号及频谱,振动采集系统,4.,测试参数汇总,序号,参,数,序号,参,数,序,号,参,数,1,主电机扭矩,15,传动侧伺服阀电流,29,上支承辊水平振动加速度,2,上万向接轴扭矩,16,电机轴承座垂直振动加速度,30,上支承辊轴向振动加速度,3,上万向接轴弯矩,17,电机轴承座水平振动加速度,31,上工作辊垂直振动加速度,4,下万向接轴扭矩,18,电机轴承座轴向振动加速度,32,上工作辊水平振动加速度,5,下万向接轴弯矩,19,减速机垂直振动加速度,33,上工作辊轴向振动加速度,6,传动侧轧制力,20,减速机水平振动加速度,34,下工作辊垂直振动加速度,7,操作侧轧制力,21,减速机轴向振动加速度,35,下工作辊水平振动加速度,8,主电机力矩电流,22,齿轮座垂直振动加速度,36,下工作辊轴向振动加速度,9,主电机电压,23,齿轮座水平振动加速度,37,下支承辊垂直振动加速度,10,主电机励磁电压,24,齿轮座轴向振动加速度,38,下支承辊水平振动加速度,11,主电机励磁电流,25,牌坊垂直振动加速度,39,下支承辊轴向振动加速度,12,主机转速,26,牌坊水平振动加速度,40,液压缸垂直振动加速度,13,张力,27,牌坊轴向振动加速度,41,液压缸水平振动加速度,14,操作侧伺服阀电流,28,上支承辊垂直振动加速度,42,液压缸轴向振动加速度,F3F5,振动测试主要参数一览表,3,*,42=126,个,监测机柜,材质,宽度,（,mm）,入口厚度,（,mm）,出口厚度,（,mm）,轧制速度,（,m/min）,LT5CA,885,2.02,0.222,1019,1,）强烈,振动,现象,(,典型牌坊振动,),材质,宽度,（,mm,）,入口厚度,（,mm,）,出口厚度,（,mm,）,轧制速度,（,m/min,）,LT5CA,845,2.02,0.212,1035,材质,宽度,（,mm,）,入口厚度,（,mm,）,出口厚度,（,mm,）,轧制速度,（,m/min,）,MRT3BA,915,2.02,0.22,1317,F5,牌坊振动,F4,牌坊振动,F4,牌坊振动,F5,牌坊振动,扭振与垂振关系,1,扭振与垂振关系,2,2,）扭振与振动关系,F4,、,F5,起振加速度波形比较,F4,、,F5,振动波形比较,3,）,F4,与,F5,起振顺序,4,）综合测试总结,(1,）轧机振动中心频率,振动中心频率,175Hz,和,224Hz,，与轧机固有频率接近或相等。,(2,）轧机振动顺序描述,F4,振动一般领先,F5,轧机,10-90,，,F5,振动能量比,F4,要大得多。,(3,）硬质带钢容易振动,振动次数,:,LT-5CA,MRT-3BA,MRT-4CA,MROR-8CA,CDCM-SPPC,(4,）存在耦合振动现象,液机耦合 垂扭耦合,垂直固有频率、传动固有频率相近,动力学缺陷,四,.,耦合仿真,1.,固有频率计算,阶 数,F1,F2,F3,F4,F5,第一阶,20,21,22,23,25,第二阶,81,80,96,99,107,第三阶,170,181,183,218,221,第四阶,236,242,253,266,266,第五阶,267,258,257,297,311,阶 数,F1,F2,F3,F4,F5,第一阶,94,81,82,85,82,第二阶,156,122,103,113,105,第三阶,167,154,134,148,125,第四阶,198,178,199,200,175,第五阶,256,271,283,284,232,第六阶,293,295,304,302,247,主传动系统固有频率,垂直系统固有频率,(2)y,方向弯曲振动微分方程：,(1),扭转振动微分方程：,3.,弯扭耦合振动研究,(3)z,方向弯曲振动微分方程：,2.,垂扭耦合振动仿真,5.,机电耦合振动,4.,液机耦合振动,液压油缸,传动电机,五,.,抑振思路,谐波扭矩,谐波压力,变频控制,非线谐波,伺服控制,辊缝给定,电网供电,非线谐波,双,动,力,源,多边支承辊,垂直振动,工作辊振动,(,机电液界耦合,),扭转振动,辊缝压力,反馈响应,速度电流反馈响应,带钢上谐波,振痕,振痕,六,.,抑振措施,浓度对摩擦系数影响,1.,改变润滑性能,铁粉量对摩擦系数影响,2.,工艺参数调整,1,）减小工作辊直径,2,）投入侧向液压缸,3,）避开敏感的速度,4,）降低轧机轧制力,液压控制,电机控制,电流,辊缝,压力,转速,解耦及自适应,参数优化设定,在线监测系统,采集存储分析,3.,投入解耦抑振器,扭矩,解耦抑振器,牌坊,1,）国家安全生产科技三等奖,2,）山东省冶金科技进步二等奖,3,）中国机械工业进步二等奖,4.,项目获奖,七,.,研究结论,1.,轧机振动机理,轧机固有动力学特性与轧制过程动态特性相,耦合,的结果。,（,1,）传动系统扭振可以激发垂直振动,垂扭耦合振动,（,2,）万向接轴的扭振和弯振相互激励,弯扭耦合振动,（,3,）液压振动可以引发辊系水平振动,液机耦合振动,（,4,）传动控制系统振荡能够引发扭振,机电耦合振动,2.,轧机振动性质,机电液界多态耦合振动。,3.,轧机设计原则,（,1,）良好的机械固有动力学特性,好的脾气,（,2,）机械、电气、液压并行设计,降低耦合,谢 谢,
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