。1256· 北京科技大学学报 第29卷 (c) 图4轧机的部分振型图.(a)3阶振型：(b)4阶振型：(c8阶振型 Fig.4 Part vibration styles of the rolling mill:(a)the 3th vibration style (b)the 4th vibration style:(c)the 8th vibration style 由表1和轧机的振动动画可以看出，1阶振型 为上下轧辊和上下横梁在y方向的振动：2阶振型 齿轮基座输人轴 为上轧辊在z方向的振动，下横梁在y方向的振 入电机转子减速器输人轴 动：3阶振型为轧机整体在z方向的振动，其振型如 图4a)所示：4阶振型为轧机整体在x方向的振 轧辊 动，其振型如图4(b)所示；5阶振型为轧机整体左右 连接轴 部分在z方向的反向摆动：6阶振型为传动侧机架 齿轮基座输出轴 的x方向振动：7阶振型为传动侧机架x向振动， 减速器输出轴， 减速器中间轴 上下轧辊z向振动：8阶振型为整体在y方向的振 图5主传动系统实体模型 动，其振型如图4(c)所示：9阶振型为轧机整体中辊 Fig.5 Solid model of the principal transmission system 系部分x向的振动：10阶振型为下轧辊在y方向的 局部振动：其余高阶振型多为复合振动. 由以上分析知x向的一阶固有频率为 81.4Hz,y向的一阶固有频率为174.3Hz,z向的 一阶固有频率为665Hz. 2.2半轴轧机主传动系统的动态特性 用有限元方法研究主传动系统的动态特性，必 须对其做必要的简化上下轧辊去掉不必要的倒角 等：将上下连接轴上的许多曲面和倒角圆角去掉；齿 轮基座系统将主轴和齿轮做成一个整体，忽略齿轮 图6主传动系统有限元模型 上的细小的环节，简化掉主轴的小细节，齿轮箱中的 Fig.6 Finite element model of the principal transmission system 轴和齿轮也都作相应的简化，包括电机的转子都做 相应的简化.简化后的主传动系统实体模型如图5 零件之间的接触为接触处节点连接 所示，有限元模型如图6所示. 在上面的计算模型和约束条件下，对主传动系 主传动系统约束条件：各轴承位置表面施加径 统进行模态分析，得到的模态分析结果如表2所示， 向约束各轴承位置表面节点施加轴向约束零件与 其部分振型图如图7所示 表2主传动系统固有频率 Table2 Natural frequency of the principal transmission system 阶数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 固有频率/Hz1L.7 17.1 223 435 11.6111.6111.6 111614852443 阶数 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 固有频率/Hz 2580 294.3 301.4 309.4 309.4 309.4 309.4 313.6 313.6 3136图 4 轧机的部分振型图.( a) 3 阶振型;( b) 4 阶振型;( c) 8 阶振型 Fig.4 Part vibration styles of the rolling mill :( a) the 3th vibration style;( b) the 4th vibration style ;( c) the 8th vibration style 由表 1 和轧机的振动动画可以看出, 1 阶振型 为上下轧辊和上下横梁在 y 方向的振动;2 阶振型 为上轧辊在 z 方向的振动, 下横梁在 y 方向的振 动;3 阶振型为轧机整体在 z 方向的振动, 其振型如 图 4( a) 所示 ;4 阶振型为轧机整体在 x 方向的振 动, 其振型如图 4( b)所示;5 阶振型为轧机整体左右 部分在 z 方向的反向摆动;6 阶振型为传动侧机架 的 x 方向振动;7 阶振型为传动侧机架 x 向振动, 上下轧辊 z 向振动 ;8 阶振型为整体在 y 方向的振 动, 其振型如图 4( c)所示;9 阶振型为轧机整体中辊 系部分 x 向的振动;10 阶振型为下轧辊在 y 方向的 局部振动 ;其余高阶振型多为复合振动 . 由以 上 分 析 知, x 向 的 一 阶 固 有 频 率 为 81.4 Hz, y 向的一阶固有频率为 174.3 Hz, z 向的 一阶固有频率为 66.5 Hz . 2.2 半轴轧机主传动系统的动态特性 用有限元方法研究主传动系统的动态特性, 必 须对其做必要的简化, 上下轧辊去掉不必要的倒角 等;将上下连接轴上的许多曲面和倒角圆角去掉;齿 轮基座系统将主轴和齿轮做成一个整体, 忽略齿轮 上的细小的环节, 简化掉主轴的小细节, 齿轮箱中的 轴和齿轮也都作相应的简化, 包括电机的转子都做 相应的简化 .简化后的主传动系统实体模型如图 5 所示, 有限元模型如图 6 所示 . 主传动系统约束条件:各轴承位置表面施加径 向约束, 各轴承位置表面节点施加轴向约束, 零件与 图5 主传动系统实体模型 Fig.5 Solid model of the principal transmission system 图6 主传动系统有限元模型 Fig.6 Finite element model of the principal transmission system 零件之间的接触为接触处节点连接. 在上面的计算模型和约束条件下, 对主传动系 统进行模态分析, 得到的模态分析结果如表 2 所示, 其部分振型图如图 7 所示. 表 2 主传动系统固有频率 Tabl e 2 Natural frequency of the principal transmission system 阶数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 固有频率/ Hz 11.7 17.1 22.3 43.5 111.6 111.6 111.6 111.6 148.5 244.3 阶数 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 固有频率/ Hz 258.0 294.3 301.4 309.4 309.4 309.4 309.4 313.6 313.6 313.6 · 1256 · 北 京 科 技 大 学 学 报 第 29 卷