·58· 北京科技大学学报 1995年No.1 此图1振动力学模型基本能反映辊系实际振动状态· 辊间交叉角对系统动态特性的影响较明显，交义角增大，接触区中滑移区增大，粘滞 区减小，从而导致辊间轴向刚度减小，轴向阻尼增大，而使系统频率降低，咬钢后的衰减较快· 交叉角增大后，使轧辊的轴向窜动趋势加强，轴向冲击力增大，因而降低辊间交叉角是减小 轴向冲击的关键， 轧件咬入时，轧制力突然增大，可产生较大的冲击；但这时轧辊轴向力较小，所以轴向 破坏程度不是很大·轧件抛出时，这时轴向力较大，轴向振动可造成较大的动负荷，仿真结 果表明此时上支承辊轴向冲击力： F,=K1·X,=1150×0.285=327.75kN 正常轧制时轧辊轴向力为F=850kN,故： TAr=(F。+F)/F=1.386 测试得上支承辊轴承座的最大加速度为9.63/s2,按上支承辊、轴承及1个轴承座总质 量为35000kg计，形成的轴向冲击力约为337.22kN,得到轴向动载荷放大系数Tw为1.4. 工作辊轴承座最大振动加速度为27.44m/s2,冲击力为219.52kN,得TF=1.366. 分析表明，在讨论四辊轧机辊系轴向力时，轴向冲击力是不可忽略的，应予以注意， 4结论 (1)建立了四辊轧机轴向振动力学模型和数学模型，经实验检验，此模型较符合实际 情况，为解决轧机轴向振动提供了理论依据， (2)根据预位移理论，建立了轴向刚度的概念，确定了粘滞区的单位面积上的切向刚 度，以及接触面上的切向总刚度，由此确定的系统固有频率在实验中得到验证，轴向刚度与 摩擦系数成正比，与交叉角成反比，改变辊间摩擦情况和交叉情况，都能改变系统的频率特 性，是改变系统振动能量集中点的途径， (3)抛钢时支承辊和工作辊的轴向动载荷放大系数分别为1.4和1.366.动载荷放大系 数的确定对于轴向力的计算以及轴承寿命的估计有重要的意义· 参考文献 】高永生.四辊轧机轴向力学行为的研究：【博士学位论文】.北京科技大学，1991.81~39 2克拉盖尔斯基1B等著.摩擦磨损计算原理.汪一鳞等译.北京：机械工业出版社.198250~73 3戴维杰，摩擦学基础，上海：上海科学出版社，19847一73 4清华大学工程力学系主编.机械振动（上册），北京：机械工业出版社，1980.130~149 5纽兰DE.随机振动与谐分析概论·北京：机械工业出版社.978 6克洛斯CM.动态系统模型的建立与分析.北京：机械工业出版社，1987· 58 · 北 京 科 技 大 学 学 报 1卯5 年 N 0 . 1 此 图 1 振 动力 学模 型基 本能 反 映辊系 实际振 动状 态 . 辊 间交叉 角 对系 统动态特性 的影 响较 明显 . 交叉角增 大 , 接 触 区 中滑 移 区 增 大 , 粘 滞 区减 小 , 从而 导致辊 间轴向刚度减 小 , 轴向阻尼增大 , 而使系统频率 降低 , 咬钢后的衰减较快 . 交 叉 角增 大后 , 使轧 辊 的轴 向窜动趋 势加 强 , 轴向冲击 力增 大 . 因而 降低 辊 间交 叉角是 减小 轴 向冲击 的 关键 . 轧 件 咬人时 , 轧制力 突 然增大 , 可 产生 较大 的冲 击 ; 但这 时 轧辊 轴 向力 较 小 , 所 以 轴 向 破坏 程 度不 是很 大 . 轧 件抛 出时 , 这 时轴 向力较 大 , 轴 向振动 可造 成 较大 的动 负荷 . 仿 真结 果 表 明此 时上 支 承辊 轴 向冲击 力 : F 。 = K 一 X l = 1 15 0 x o · 2 8 5 = 3 2 7 . 7 5 kN 正常 轧制 时 轧辊 轴 向力 为 F = 8 50 k N , 故 : T^ 「 = ( F 。 + F ) / F = 1 . 3 8 6 测 试得 上 支承 辊 轴承 座 的最大 加速 度为 .9 63 m / 5 2 , 按 上 支承辊 、 轴 承及 1个轴 承座 总质 量 为 35 0 O k g 计 , 形 成 的轴 向冲击 力约 为 3 37 . 2 k N , 得到 轴 向动 载荷放 大 系数 几 为 1 . 4 . 工 作 辊轴 承座 最大 振 动加 速度 为 27 . 科 m / s ’ , 冲 击力 为 2 19 . 52 k N , 得 rT^ = 1 . 36 6 . 分 析表 明 , 在 讨论 四 辊轧 机辊 系轴 向力 时 , 轴向冲击 力是不 可 忽略 的 , 应予 以 注 意 . 4 结 论 ( l) 建 立 了 四 辊轧 机轴 向振 动 力学模 型和 数学模型 , 经 实验 检验 , 此模 型 较符 合 实 际 情 况 , 为解 决轧 机 轴 向振 动 提供 了理 论依 据 . ( 2) 根 据 预位 移理 论 , 建立 了 轴 向刚度 的概念 , 确 定 了粘滞 区 的单位 面 积 上 的切 向 刚 度 , 以 及接 触面 上 的切 向总 刚度 . 由此确 定 的系 统固有 频率在实 验 中得到 验证 . 轴 向刚度与 摩擦 系 数成 正 比 , 与交 叉角 成反 比 , 改 变辊 间摩擦 情 况和交 叉情 况 , 都能 改变 系统 的频 率特 性 , 是 改变 系 统振 动能量 集中 点的途 径 . ( 3) 抛 钢 时支 承辊 和工 作辊 的 轴 向动载 荷放 大 系数分 别 为 1 . 4 和 1 . 3 6 . 动 载 荷 放 大 系 数 的 确定 对于轴 向力 的计算 以 及 轴 承寿命 的估计有重 要 的意义 . 参 考 文 献 高永生 . 四辊轧机轴 向力 学行 为的 研究 : 【博士 学位论文 ] . 北 京科 技大 学 , l卯 1 . 81 一 39 克拉盖尔斯基 H B 等著 . 摩擦 磨损计 算原理 . 汪 一鳞等译 . 北京: 机 械工 业 出 版社 , 19 82 . 50 一 73 戴 维杰 . 摩擦 学基础 . 上海: 上 海科学 出版社 , 1984 . 7 ~ 73 清华大学工程力学系 主编 . 机械振动 ( 上 册 ) . 北京 : 机械工 业 出 版社 , 1 9 80 . 1 30 一 149 纽兰 D E . 随机振动与 谱分析概论 . 北京 : 机 械工业出版社 , 19 78 克洛斯 C M . 动态系统模型 的建立 与分析 . 北京 : 机械工 业 出版社 , 1987