Vol.19 孙志辉等：2030板带冷连轧机的振动分析 ·63· MX+CX+KX=P X为系统振动位移；P为系统的激励；M,C,K分别为系统的质量、阻尼和刚度 一般情况下，阻尼C为正值，阻尼对系统能量起消耗作用；有时在特定条件下，会形成 负阻尼的条件，这时阻尼的影响就会变为对振动系统不断地补充能量，使系统振动不断发散. 阻尼是与速度相应的，当系统的阻尼随速度增大而降低时，就会形成负阻尼条件，某些 轧机的扭转自激振动就是由于轧辊间的润滑摩擦造成阻尼随速度增大而降低产生的，在轧 机的垂直系统中，辊间的润滑摩擦在一定条件下，也会形成这样的负阻尼自激条件，从而 造成自激振动. 2.2形成自激振动的条件与可能 2030mm板带冷连轧机采用乳化液进行润滑，由于现场条件的限制，不能在线测试轧 制时辊缝间的润滑摩擦.在实验室轧机进行了润滑油的模拟实验，实验结果如图4. 由图可见，这时的摩擦因数随着轧制速度的增大 而降低，从而在辊间形成了负阻尼条件，由摩擦理论 0.08F 可知，此时润滑处于干摩擦与液体摩擦的一种混合摩 0.06 擦状态 支004 现场测试发现，振动时的入口张力与轧机牌坊 002 相位差90°，这就在张力与轧制力之间形成了反馈控 0.00 制环节，从而形成垂直系统的激励，当系统吸收的能 200400600001000 轧制速度/m·min- 量大于阻尼消耗的能量，就会形成发散的振动形态， 为了验证分析研究结论是否正确，进行了第三次 图3摩擦因数与轧制速度的关系 现场测试.这次测试中，进行了改变乳化液浓度及人口张力的实验，发现降低乳化液的浓度 (即增大系统的阻尼)会提高轧制振动速度，证明乳化液或说是辊缝间的润滑摩擦是影响轧 机振动的主要因素.另外，人口张力的降低也对抑制轧机振动有利. 2.3轧机系统中各个参数对振动的影响分析 (1)轧机主传动系统对振动的影响.由实测信号可见，在振动发生前后，主传动系统信 号（包括上下扭矩和转速）的频域图中始终未出现过124Hz的频率峰值，所以，它们与轧机 系统的振动基本是无关，不是激起系统振动的原因. (2)轧制速度对振动的影响.实际生产时，在速度升到一定水平时就会产生振动，说明振 动与轧制速度有很大的关系.由于速度的升高，单位时间里通过轧辊间的轧件体积就会增 大，体积的增大会造成由此而引起的入口张力的波动量增大，从而造成系统的不稳定，另 外，如图2所见，轧制速度的提高会造成辊缝间的摩擦因数发生变化，容易进入混合摩擦状 态，从而引发自激振动.所以，轧制速度越高，轧机系统越容易发生振动， (3)轧件厚度对振动的影响.轧机振动往往发生在轧制薄规格轧件时，可见轧件厚度对轧 机振动有较大影响.轧件的人口厚度越薄，造成的入口张力的波动量越大，轧机系统越不稳 定.而且，轧件厚度减小，轧件外区及摩擦对轧制压力的影响就相对减小，而入口张力对轧制V 0 1 . 19 孙志辉等 : 20 30 板带冷连轧机的振动分 析 M X + C X + K X = P X 为系统 振动 位移 ; 尸 为 系统 的激励 ; M , C, K 分 别 为系 统的质 量 、 阻尼 和刚度 . 一般情 况下 , 阻尼 C 为正值 , 阻 尼对系统 能量 起 消 耗作 用 ; 有 时 在 特 定条件 下 , 会形 成 负阻尼的条件 , 这时阻尼的影响就会变为对振 动系 统不 断地 补充能 量 , 使系统振动不断发散 . 阻尼是 与 速度 相应 的 , 当系 统的 阻尼随速度增大而降低 时 , 就 会形成 负阻 尼条件 , 某些 轧机 的扭 转 自激振 动就 是 由于轧 辊间 的润滑 摩擦 造成 阻尼 随速 度增大 而 降低产 生的 . 在轧 机 的垂直 系统 中 , 辊 间的 润滑摩 擦在 一定 条 件 下 , 也 会形 成 这 样 的 负阻 尼 自激 条 件 , 从而 造 成 自激 振动 . .2 2 形成 自激振动 的 条件 与可 能 ZO3O nmr 板带冷 连轧机 采用 乳化 液进行 润 滑 , 由于现 场条件 的限制 , 不 能 在 线 测 试 轧 制 时辊缝间 的润 滑摩擦 . 在 实验 室轧 机进行 了润 滑 油的模 拟实 验 , 实验 结果 如 图 .4 由图可 见 , 这 时的摩擦 因数随着 轧制 速度 的 增 大 而 降低 , 从而 在辊 间 形 成 了 负阻 尼 条件 . 由摩 擦 理 论 可 知 , 此 时润 滑处 于 干摩擦 与液 体摩擦 的一 种 混 合 摩 擦 状态 . 现 场 测 试 发 现 , 振 动 时 的人 口 张 力 与 轧 机 牌 坊 相 位差 90 “ , 这就 在张力 与 轧制力 之 间形 成 了反 馈 控 制 环节 , 从而形 成垂 直 系 统 的激 励 , 当系 统吸 收 的能 量大 于阻尼 消耗 的能 量 , 就 会形成发 散 的振动 形态 . 为了验 证分 析研 究结论是 否 正 确 , 进行 了第 三 次 0 0 8 0 . ( )6 蕊 () 0 4 2 0 0 4 0 ( ) 6 0 0 8 0 0 10 0 0 轧 制 速 度 / m · nr z n 一 , 图 3 摩擦 因数 与轧制速度的关系 现场 测试 . 这次 测试 中 , 进行 了改 变乳 化液 浓度 及人 口 张力 的 实验 , 发现 降低 乳 化 液 的浓 度 ( 即增大系统 的阻 尼 ) 会提 高轧制 振动 速度 , 证明乳 化液 或说是 辊缝 间 的润 滑 摩 擦 是 影 响轧 机振 动 的主要 因素 . 另 外 , 人 口 张力 的降低 也对抑 制 轧机振 动有 利 . 1 3 轧机系统 中各个 参数 对振 动的影 响分 析 ( l) 车L机 主传 动 系统 对振动 的影 响 . 由实测 信号可见 , 在 振 动发生前 后 , 主传动系 统信 号 (包括 上下 扭矩 和转 速 ) 的频 域 图中始终 未 出 现过 1 24 比 的 频 率 峰 值 , 所 以 , 它们 与轧机 系 统的振 动基 本是 无 关 , 不是激 起 系统振 动 的原 因 . ( 2) 轧制 速 度对振 动 的影 响 . 实 际 生产时 , 在 速度 升到 一定 水平时就会产生振 动 , 说明振 动 与轧制 速度 有很 大 的关 系 . 由于 速度 的升 高 , 单 位 时 间里 通 过 轧 辊 间的 轧 件 体积 就 会增 大 , 体积 的增 大 会 造 成 由此 而 引起 的 人 口 张 力 的波 动量 增 大 , 从 而 造 成 系 统 的不 稳 定 . 另 外 , 如 图 2 所 见 , 轧制 速度 的提 高 会造成辊 缝 间 的摩 擦 因数 发生变 化 , 容 易 进 人 混 合摩 擦 状 态 , 从而 引发 自激振 动 . 所 以 , 轧 制速 度越 高 , 轧机 系统 越容 易发 生振 动 . ( 3) 轧件厚 度 对振 动的影 响 . 轧机振动往往发生在轧制薄规格 轧件时 , 可见轧件厚度对轧 机 振动有较大影 响 . 轧 件的人 口 厚度越 薄 , 造成 的人 口 张力 的波动量越大 , 轧 机 系统越 不稳 定 . 而且 , 轧 件厚度 减小 , 轧 件外 区 及 摩擦对轧制压力的影响就相对减小 , 而 人 口 张力 对轧制