李曉麗

摘 要：軋機(jī)振動(dòng)問題是關(guān)系到鋼鐵生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量的重要問題，成為鋼鐵產(chǎn)業(yè)中影響鋼鐵生產(chǎn)的主要問題，其涉及的相關(guān)技術(shù)問題一直很難得到解決。軋機(jī)振動(dòng)的現(xiàn)象包括很多種，可以根據(jù)振動(dòng)的特點(diǎn)和振動(dòng)的原因進(jìn)行歸類。目前，帶鋼冷軋機(jī)的振動(dòng)問題主要集中在扭轉(zhuǎn)振動(dòng)和三倍頻程振等問題上。文章主要分析帶鋼冷軋機(jī)振動(dòng)問題的研究和未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，希望能夠?yàn)榇龠M(jìn)鋼鐵生產(chǎn)提供相關(guān)的幫助。

關(guān)鍵詞：帶鋼冷軋機(jī)振動(dòng)；問題研究；發(fā)展趨勢(shì)

前言

在帶鋼冷軋機(jī)振動(dòng)的問題上，根據(jù)其振動(dòng)產(chǎn)生的原理，主要可以分為兩種情況，分別是強(qiáng)迫振動(dòng)和自激振動(dòng)。軋機(jī)振動(dòng)相關(guān)的問題研究與軋機(jī)的每個(gè)部件的相關(guān)振動(dòng)形式密切相關(guān)[1]。帶鋼冷軋機(jī)的振動(dòng)現(xiàn)象屬于其中比較復(fù)雜的一種，其中涉及的很多問題尚且有待探討。目前，我國(guó)國(guó)內(nèi)對(duì)于軋機(jī)振動(dòng)的問題的研究工作取得了一定的進(jìn)展，并結(jié)合國(guó)際上的研究結(jié)果，進(jìn)行了歸納和總結(jié)，為將來(lái)帶鋼冷軋機(jī)的發(fā)展指出了方向。

1 帶鋼冷軋機(jī)振動(dòng)

帶鋼冷軋機(jī)的振動(dòng)從振動(dòng)的現(xiàn)象和載荷的傳遞系統(tǒng)上可以將其分為兩類，分別是軋機(jī)垂直系統(tǒng)和軋機(jī)記住傳動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)。帶鋼冷軋扭轉(zhuǎn)振動(dòng)主要是在生產(chǎn)的過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)一些傳動(dòng)零部件的故障而慢慢被發(fā)現(xiàn)的，其發(fā)生振動(dòng)的頻率通常是5-20Hz。在軋機(jī)中，其主要的傳動(dòng)系統(tǒng)可以認(rèn)為是由若干個(gè)元件來(lái)共同組成的，這個(gè)系統(tǒng)能夠在載荷出現(xiàn)突變的情況下發(fā)生一些不穩(wěn)定的扭轉(zhuǎn)和轉(zhuǎn)動(dòng)。如圖1所示。

圖1 軋機(jī)主傳動(dòng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化模型

但是，有的時(shí)候可能會(huì)因?yàn)檐堓佒g存在某些東西而導(dǎo)致打滑的情況出現(xiàn)，這樣也會(huì)出現(xiàn)主傳系統(tǒng)發(fā)生扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，一般情況下這種振動(dòng)屬于發(fā)散性的自激振動(dòng)。在發(fā)生振動(dòng)的情況下，如果不能及時(shí)減速可能會(huì)造成設(shè)備的破壞，這是一種非常危險(xiǎn)的振動(dòng)形式。除此之外，主傳系統(tǒng)中的電機(jī)調(diào)控系統(tǒng)如果出現(xiàn)了問題也可能會(huì)導(dǎo)致主傳動(dòng)系統(tǒng)出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的情況。針對(duì)軋機(jī)出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的研究需要涉及到的是傳動(dòng)軸扭矩的變化，但是對(duì)扭矩的影響主要和三個(gè)方面有關(guān)，分別是電機(jī)驅(qū)動(dòng)、軋輥和中間的機(jī)械傳動(dòng)部分。

2 帶鋼冷軋機(jī)振動(dòng)的問題和研究

2.1 帶鋼冷軋機(jī)垂直振動(dòng)問題

軋機(jī)垂直振動(dòng)的發(fā)展和研究在軋機(jī)相關(guān)設(shè)備走向了高速化之后逐漸引起相關(guān)工作人員的注意。垂直振動(dòng)在實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)，按照振動(dòng)的頻率來(lái)劃分就可以分為兩類，分別是低頻振動(dòng)和高頻振動(dòng)。低頻振動(dòng)主要是在高速連軋機(jī)中出現(xiàn)的比較危險(xiǎn)的一種振動(dòng)現(xiàn)象，其發(fā)生的主要特點(diǎn)是突發(fā)性，可能往往可以在幾秒之內(nèi)就集合大量的能量來(lái)使得振幅出現(xiàn)迅速的擴(kuò)散，并且能夠產(chǎn)生巨大的噪音，如果在這個(gè)時(shí)候馬上降低速度可能會(huì)使得振動(dòng)得到有效的抑制。這種振動(dòng)的方式可能會(huì)引起軋件的厚度出現(xiàn)明顯的變化和機(jī)架之間的軋件出現(xiàn)有關(guān)張力方面的變化，如果情況嚴(yán)重，可能會(huì)造成廢品和斷帶并且會(huì)使得設(shè)備的安全性出現(xiàn)問題。高頻振動(dòng)和低頻振動(dòng)相比發(fā)生的速度不會(huì)那么快，這種振動(dòng)的發(fā)生需要一個(gè)漸變的過(guò)程，雖然這種振動(dòng)不會(huì)對(duì)扎件厚度產(chǎn)生影響，但是其在支承輥的表面上可能會(huì)形成一種和軋制的方向相垂直的振紋的相關(guān)現(xiàn)象，嚴(yán)重影響產(chǎn)品的質(zhì)量問題。軋機(jī)出現(xiàn)垂直性振動(dòng)的主要原因有很多種，其中只要是可能對(duì)于軋機(jī)的系統(tǒng)出現(xiàn)沖擊性影響或者是引起作用力的變化等相關(guān)的因素都有可能引起軋機(jī)的振動(dòng)。

2.2 理論研究

在垂直振動(dòng)的相關(guān)性的理論研究中，主要是涉及自激振動(dòng)的相關(guān)研究，包括機(jī)架輥系的振動(dòng)模型的合理性簡(jiǎn)化以及對(duì)于軋制力的相關(guān)性研究。在機(jī)架輥系的振動(dòng)模型中，軋機(jī)垂直振動(dòng)的相關(guān)性振動(dòng)系統(tǒng)一般是由軋輥以及立柱等部分共同組成的。在針對(duì)機(jī)架輥系的相關(guān)結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)性分析中，主要是以軋機(jī)的實(shí)際結(jié)構(gòu)性簡(jiǎn)化來(lái)作為線性集中的參數(shù)振動(dòng)式的模型。另外，在對(duì)振動(dòng)的穩(wěn)定性方面的問題進(jìn)行分析的時(shí)候，一般會(huì)認(rèn)為振動(dòng)的模型是有關(guān)扎件的上下對(duì)稱并且能將系統(tǒng)的相關(guān)自由度減少一半的部分。在針對(duì)軋機(jī)的實(shí)際情況以及分析中，還建立自由度的模型等。之前，在一些早期的研究中一般都是將輥縫簡(jiǎn)化成為一線性的彈簧，主要是使用了穩(wěn)態(tài)軋制的理論來(lái)求出軋制力，其中并沒有將軋制力的非線性以及輥縫模型的動(dòng)態(tài)變化考慮在內(nèi)。

2.3 振動(dòng)仿真研究

振動(dòng)仿真研究在軋機(jī)的振動(dòng)分析中屬于比較實(shí)用的一種重要方法，對(duì)于振動(dòng)出現(xiàn)的原因以及抑制振動(dòng)出現(xiàn)的相關(guān)性措施的提出都能夠取得一定的作用，仿真分析主要包括顫振模型的仿真研究和有限元技術(shù)的仿真分析。德國(guó)曾采用一次仿真的方法來(lái)對(duì)于冷連軋機(jī)的垂直振動(dòng)問題進(jìn)行研究。主要是將單個(gè)的軋機(jī)進(jìn)行簡(jiǎn)化成為一個(gè)五自由度集中的質(zhì)量相關(guān)模型，之后再將軋機(jī)進(jìn)行串聯(lián)。

3 未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

帶鋼冷軋機(jī)的振動(dòng)問題的研究已經(jīng)持續(xù)了很長(zhǎng)時(shí)間，并且在研究的過(guò)程中取得了一定的成果，但是從整體上來(lái)說(shuō)軋機(jī)的振動(dòng)問題并沒有得到徹底的解決，尤其是針對(duì)自激振動(dòng)的機(jī)理，依舊沒有得到好的研究結(jié)果，在帶鋼和軋輥表面振紋的形成和機(jī)理等方面的問題和矛盾都仍然存在[2]。在未來(lái)的發(fā)展中，軋制潤(rùn)滑界面需要進(jìn)行動(dòng)力學(xué)的相關(guān)分析，軋制界面是軋機(jī)振動(dòng)其中的一個(gè)振源，所以軋制界面潤(rùn)滑的情況對(duì)于軋機(jī)的振動(dòng)能夠產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，但是目前對(duì)于其中的機(jī)制并沒有得到明確的解釋，所以未來(lái)的發(fā)展之中，潤(rùn)滑界面的動(dòng)力學(xué)模型將建立起來(lái)。潤(rùn)滑界面的相關(guān)性問題十分復(fù)雜，其中和很多個(gè)學(xué)科都出現(xiàn)交叉，并且軋制軟化的狀態(tài)相對(duì)一般的潤(rùn)滑問題的研究要更加困難，所以潤(rùn)滑界面的動(dòng)力學(xué)模型將是未來(lái)的發(fā)展方向。

4 結(jié)束語(yǔ)

帶鋼冷軋機(jī)振動(dòng)的問題是影響鋼鐵生產(chǎn)的重要問題，不僅會(huì)影響生產(chǎn)效率和產(chǎn)品的質(zhì)量，還會(huì)影響生產(chǎn)機(jī)器的運(yùn)行，從而導(dǎo)致機(jī)器出現(xiàn)損壞，造成更大的經(jīng)濟(jì)損失[3]。作者主要分析了帶鋼冷軋機(jī)振動(dòng)的相關(guān)性問題，深入地討論了帶鋼冷軋機(jī)振動(dòng)問題研究的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，認(rèn)為潤(rùn)滑界面的動(dòng)力學(xué)模型將是未來(lái)的發(fā)展方向，希望能夠?yàn)榻鉀Q冷軋機(jī)振動(dòng)的相關(guān)性問題提供建議。

參考文獻(xiàn)

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