·500· 北京科技大学学报 第33卷 作机座的垂振和主传动系统的扭振.由于传统的 遥测系统对电机轴扭振和传动系统主要部件进 轧机振动理论有时已不能解释轧机一些复杂的振动 行振动加速度测试，包括电机轴承座、人字齿轮 现象，近年开始研究弯扭耦合振动)和垂扭耦合 座、工作辊轴承座、支承辊轴承座和集油盒外 振动]等，而研究轧机主传动系统轴向振动的报道 壳等 却很少 咬钢过程中主传动系统中主要部件的轴向加速 1 度如图2所示.通过频谱分析发现，其中约56Hz频 现场测试及信号分析 率为共同的优势频率，能量更集中 以某2250热连轧F7轧机为研究对象，利用 图3为轧制过程中电机轴承座、人字齿轴承座、 1.69 332 0 -1.69 5-3.32L 6697 8357 5853 7512 时间ms 时间s 79.86 三278,64 0 199.44 199.44 倾率Hz 颗率z a (b) 6.75 3.43 0-+ 0 3300 4959 1958 3618 时间ls 时间m 若234.19 895 199.44 199.44 顿率H 類率Hz (c) 0 -12 95453 96453 时间m 年747300 56.00 0% 200 频率H2 e 图2咬钢时，电机轴承座()、人字齿轴承座(b)、工作辊轴承座(c)、支承辊轴承座()和集油盒外壳（©）轴向加速度频谱图 Fig.2 Axial acceleration spectrum of motor bearing box (a),herringbone gearing box (b),working roll bearing box (c),backup roll box d)and the oil collecting box shell e)during biting steel 工作辊轴承座和集油盒外壳的轴向加速度波形及频 机扭振频率十分接近.针对轴向振动是否与扭振存 谱图，图中明显看出，各部件共有的中心频率约为 在一定关系，笔者应用ANSYS有限元仿真研究来解 56 Hz 释这一现象 工作辊轴承座产生轴向振动的同时，垂直方向 2轴向振动产生机理研究 以65Hz为优势频率振动、水平方向以72Hz的优势 频率振动如图4和图5所示. 2.1轴向振动模型建立和求解 在进行主传动系统主要部件振动加速度测 利用有限元建立实际尺寸的主传动系统轴向振 试的同时，利用自行研制的扭振遥测系统对电机 动模型如图8所示.由仿真模型的模态分析结果可 输出轴的扭振进行了在线测试.通过对扭振信号 得主传动系统的固有频率和振型，其中第三阶振型 的频谱分析也发现了56Hz,此频率由咬钢冲击 如图9所示，第三阶固有频率为56Hz. 开始到正常轧制过程中一直存在，如图6和图7 2.2轧机扭振模型建立和求解 所示. 为了进一步分析主传动在发生扭振时的特性， 现场综合测试发现，轴向振动的主要频率与电 利用有限元软件建立动力学模型，进行模态求解.北 京 科 技 大 学 学 报 第 33 卷 作机座的垂振和主传动系统的扭振［4］． 由于传统的 轧机振动理论有时已不能解释轧机一些复杂的振动 现象，近年开始研究弯扭耦合振动［5--7］和垂扭耦合 振动［8］等，而研究轧机主传动系统轴向振动的报道 却很少． 1 现场测试及信号分析 以某 2250 热连轧 F7 轧机为研究对象，利用 遥测系统对电机轴扭振和传动系统主要部件进 行振动加速度测试，包括电机轴承座、人字齿轮 座、工 作 辊 轴 承 座、支 承 辊 轴 承 座 和 集 油 盒 外 壳等． 咬钢过程中主传动系统中主要部件的轴向加速 度如图 2 所示． 通过频谱分析发现，其中约 56 Hz 频 率为共同的优势频率，能量更集中． 图 3 为轧制过程中电机轴承座、人字齿轴承座、 图 2 咬钢时，电机轴承座( a) 、人字齿轴承座( b) 、工作辊轴承座( c) 、支承辊轴承座( d) 和集油盒外壳( e) 轴向加速度频谱图 Fig． 2 Axial acceleration spectrum of motor bearing box ( a) ，herringbone gearing box ( b) ，working roll bearing box ( c) ，backup roll box ( d) and the oil collecting box shell ( e) during biting steel 工作辊轴承座和集油盒外壳的轴向加速度波形及频 谱图，图中明显看出，各部件共有的中心频率约为 56 Hz． 工作辊轴承座产生轴向振动的同时，垂直方向 以 65 Hz 为优势频率振动、水平方向以 72 Hz 的优势 频率振动如图 4 和图 5 所示． 在进行主传动系统主要部件振动加速度测 试的同时，利用自行研制的扭振遥测系统对电机 输出轴的扭振进行了在线测试． 通过对扭振信号 的频谱分析也发现了 56 Hz，此频率由咬钢冲击 开始到正常轧制过程中一直存在，如图 6 和图 7 所示． 现场综合测试发现，轴向振动的主要频率与电 机扭振频率十分接近． 针对轴向振动是否与扭振存 在一定关系，笔者应用 ANSYS 有限元仿真研究来解 释这一现象． 2 轴向振动产生机理研究 2. 1 轴向振动模型建立和求解 利用有限元建立实际尺寸的主传动系统轴向振 动模型如图 8 所示． 由仿真模型的模态分析结果可 得主传动系统的固有频率和振型，其中第三阶振型 如图 9 所示，第三阶固有频率为 56 Hz． 2. 2 轧机扭振模型建立和求解 为了进一步分析主传动在发生扭振时的特性， 利用有限元软件建立动力学模型，进行模态求解． ·500·