D0I:10.13374/i.issn1001-053x.1999.01.019 第21卷第1期 北京科技大学学报 VoL21 No.1 1999年2月 Journal of University of Science and Technlogy Beijing Feb.1999 非稳态轧制时轧机振动的形态与评判 杨竞) 郭兴旺2) 吴迪平1) 1)北京科技大学机械工程学院，北京1000832)北京航空航天大学，北京100083 摘要分析了轧制力矩的载荷谱与评判指标及非稳态轧制时扭矩载荷的状态，包括不均匀轧制 时载荷模态及打滑状态的振动模态及载荷图. 关键词非稳态轧制；轧机振动，形态和评判 分类号TG33 轧机在正常轧制时不存在振动现象，但是在 矩，P为轧制压力信号.扭矩具有突加载荷下衰减 非稳态轧制时，经常会因为振动的原因而发生严 振动的特征. 重的设备事故.这些事故多发生在轧机的传动系 统，使Φ600mm~中1000mm的传动轴或轧辊断 裂.事故的原因是轧制过程中的轧机失稳，如轧 辊与轧件之间打滑、上下轧辊的力矩分配不均 匀、前后轧件之间的冲击以及轧件出口时扣头撞 M 击机架辊或溜板等，这时的振动往往是发散型的 自激振动，具有很大的能量.因此，对轧制过程中 图21150初轧机的扭振示波图 的工作载荷，特别是轧制力矩的状态，需要进行 图3为2300中板轧机的实测扭振示波图， 系统研究，制定抑制振动的措施 图3(a)表明扭矩具有突加载荷下衰减振动的特 征；图3(b)则显示了轧制咬钢时发生打滑的扭 1轧制力矩的载荷谱与评判指标 振，前面的两个小振峰，反映了两次冲击没咬进 去而打滑，轧制力矩加载又卸载振动衰减，随后 在平稳低速咬钢轧制过程中，轧制力矩表现 为梯形图，平稳轧制阶段力矩只有很小的波 咬钢成功，传动轴上承受了大的冲击扭振 动，而在非稳态轧制时，传动系统产生扭振，在很 图4为扭矩波形指标描述图.图中平均值M, 短的时间内(0.01s),产生很大的力矩振幅. 最大值Mmx,最小值Mn,扭矩放大系数TAF;6方 图1为1700板轧机第3个道次轧制时力矩 程中超调量△M。,峰值Mp,上升时间4，峰值时 的实测示波图，上、下轴扭矩放大系数(TAF)分别 间，衰减时间Ts,振荡次数Nv,轧制时间t等.其 为1.91和1.59. 中TAF和M是2个重要评判指标.几个指标定义 如下： M(d:TAFM -an AM =Mmax -M;Mp Most Mnin 为了分析力矩的动态特性，需要对不同工 图11700板轧机扭振示波图 艺的大量实测数据进行统计分析，对上、下轴 图2为1150初轧机的轧制双钢锭时的扭振 最大扭矩进行批量处理的统计.统计分成3个区 实测示波图，M,为上轧辊的扭矩，M,下轧辊的扭 域：轻载区L(light)、通常区U(Usual)和危险D (Dangerous).同时可显示样数n,样本边界和频 1997-12-13收稿杨竞男，38岁，颐士第 卷 年 第 期 月 北 京 科 技 大 学 学 报 非稳态轧制时轧机振动的形态与评判 杨 竞 ’ 郭兴 旺 吴 迪平 ‘ 北京科技 大 学机械工程学院 ， 北京 北京 航空 航 天大学 ， 北京 摘 要 分 析了轧制力矩 的载荷谱与评判指标及 非稳态轧制时扭矩 载荷 的状态 ， 包括不均匀轧制 时载荷模态及打滑状态 的振动模态及载荷 图 关键词 非稳态轧制 轧机振 动 ， 形态和评判 分类号 轧 机 在 正 常轧 制 时不 存在 振 动现 象 ， 但是 在 非 稳 态 轧 制 时 ， 经 常 会 因 为振 动 的原 因而 发 生 严 重 的设 备事 故 这 些 事 故多 发生 在 轧机 的传动 系 统 ， 使中 一 中 的传 动轴或轧辊 断 裂 事 故 的 原 因是 轧 制 过 程 中 的 轧 机 失 稳 ， 如 轧 辊 与 轧 件 之 间 打 滑 、 上 下 轧 辊 的 力 矩 分 配 不 均 匀 、 前 后 轧件 之 间 的冲 击 以 及 轧 件 出 口 时 扣 头撞 击 机 架 辊 或 溜 板 等 这 时 的振 动 往 往 是 发 散型 的 自激 振 动 ， 具有很 大 的能量 因此 ， 对轧 制过 程 中 的工 作 载 荷 ， 特 别 是 轧 制 力 矩 的状 态 ， 需 要 进 行 系统研究 ， 制定抑 制振 动 的措施 矩 ， 尸 为轧制压力信号 扭矩具有突加 载荷下 衰减 振 动 的特征 轧制力矩的载荷谱与评判指标 在 平稳低 速 咬钢 轧 制 过程 中 ， 轧 制力矩 表现 为 梯 形 图 ， 平 稳 轧 制 阶 段 力 矩 只 有 很 小 的 波 动 ， 而 在 非 稳 态 轧 制 时 ， 传 动 系 统 产生 扭 振 ， 在 很 短 的时 间 内 ， 产 生很大 的力矩振 幅 图 为 板轧 机 第 个 道 次 轧制 时 力 矩 的实测示波 图 ， 上 、 下 轴扭 矩 放大 系数 分别 为 和 图 初轧机的扭振示波图 图 为 中 板 轧 机 的 实 测 扭 振 示 波 图 ， 图 表 明扭 矩 具 有 突加 载荷 下 衰减 振 动 的特 征 图 则 显 示 了 轧 制 咬 钢 时 发 生 打 滑 的扭 振 前 面 的 两 个 小 振 峰 ， 反 映 了 两 次 冲 击 没 咬 进 去 而 打滑 ， 轧 制 力 矩 加 载 又 卸 载振 动衰减 ， 随后 咬钢成 功 ， 传动 轴上承 受 了大 的冲击扭 振 图 为扭 矩 波形 指 标描述 图 图 中平 均 值 ， 最 大值人几队 ， 最小值气 山 ， 扭矩放大系数 夕方 程 中超 调 量乙蛛 ， 峰 值叽 ， 上 升 时 间， 峰 值 时 间， 衰减 时 间 几 ， 振 荡 次数从 ， 轧 制 时 间 气等 · 其 中 和 是 个重要 评 判指 标 几 个指 标 定 义 如下 入几盯 、 一 鼓 ‘ 丁 一 、 从︸产 图 板轧机扭振示波图 图 为 巧 初 轧机 的轧 制 双 钢 锭 时 的扭 振 实测 示 波 图 · 城 为上 轧辊 的扭矩 ， 城 下 轧 辊 的扭 一 一 收 稿 杨竞 男 ， 岁 ， 硕 士 △蛛 材山 轰 一 叽 一 材由盯 一 呱 ， · 为 了 分 析 力 矩 的 动 态 特 性 ， 需 要 对不 同 工 艺 的 大 量 实 测 数 据 进 行 统 计 分 析 ， 对 上 、 下 轴 最 大扭 矩 进 行批 量 处理 的 统计 统计分 成 个 区 域 轻 载 区 、 通 常 区 和 危 险 同 时 可 显 示 样 数 ， 样 本 边 界 和 频 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．1999．01．019