轧机的振动空间

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1、材料加工技术杂志213（2013）581-588可在华艺ScienceDirect内容列表材料加工技术杂志期刊主页：www.elsevier.com/locate/jmatprotec轧机的空间振动YongjiangZheng（a）,ZhaohuiXie（c）,YigengLi（b）,GuangxianShen（a,d）,HongminLiu（a）a.中国科学技术，国家工程技术研究中心设备冷轧板，河北秦皇岛，燕山大学，066004b.中国学院机械工程，河北秦皇岛，燕山大学，066004c.中国东部冶金工程技术有限公司，河北秦皇岛，066004d.美国伊利诺州东西北大学，60208文章信

2、息文章历史:2012年5月15初稿，2012年8月30日修稿，2012年11月10日发布，2012年11月20日网上发布关键词：轧机，空间振动分析，传递矩阵法，Riccati变换，间隙摘要轧机振动的分析通常仅限于简单的平面或低自由度的振动。然而，在现实中，轧机振动发生在六个自由度导致空间行为涉及垂直，横向，轴向，扭转，交叉和摆动产生复杂的两辊之间的相对运动的振动模式。在本文中，一个完整的空间将根据修改后的Riccati-overall传递矩阵法来进行振动特性分析。该方法将被应用在两个不同的轧机配置中，即两个高刚度轧机和有无间隙的轮挡。交叉和摇摆运动的耦合振动特性会随着钢厂的复模态分析呈

3、现出来。实验结果将证明根据所提出的方法进行空间振动分析的有效性。ElsevierB.V.保留所有权利2012年l1介绍在轧机中振动现象是非常普通和复杂的。对于轧机振动，有更多的研究在传统振动行为涉及垂直，轴向和扭转振动模式辊子。然而，如图1所示，Shen和Li（2009）说明了一些比较重要的异常振动行为，包括水平，交叉和轧辊的摆动振动模式，也同样存在于高刚度的实际生产条和棒磨机，大型四辊和六辊板轧钢厂中。在现实中，这些振动行为表明，轧制振动是空间的行为在六个自由度中涉及三种排量和三个旋转角。轧辊的水平，交叉和摆动行为导致的辊间距较的变异影响轧制产品的尺寸精度，并打破轧辊系统的平衡状态，

4、导致发生异常激振力威胁轧机结构的安全性。在钢厂中，关于滚动振动现象的传统研究，包括单一的振动模式和振动耦合轧辊的模式，是属于基于对平面振动分析的简化。它主要包括扭转振动分析围绕轴线研究了Toshifumi(2011)轧辊，垂直振动虽然在垂直平面内通过辊子分析的轴线研究了Nizio(2005)轧辊和垂直扭耦合振动分析研究了Yan(2008)轧辊，水平振动分析于轧制方向的辊子在水平平面平行研究通过Alok(2010)轧辊和横平竖直耦合振动分析在垂直平面内，通过轧辊的横截面积通过研究了Yun和Wilson(1998)轧辊等。然而，在轧制过程中，如轧制产品的椭圆形横截面模糊的现象与上边缘上的两

5、个辊轧机和振痕，Zhong（2002）关于四辊，六辊带钢轧机总是发生平面振动分析的描述不能揭示这些现象很好。通过研究Shen(2010)等轧辊可知原因在于轧机的空间行为伴随着轧辊的交叉和摇摆振动模式造成微观尺度参数，包括部件的结构空隙或所研究的辊之间的偏移距离。平面振动模型和理论不能完全显露出一个完整的空间振动特性及其对轧制产品质量的影响。因此，对于轧机关键是要建立相应的数值计算方法来研究它的空间振动涉及垂直，横向，轴向，扭转，交叉和摇摆振动模式，这是非常有必要的。一个空间振动分析的两个高刚度轧机具有不同的稳定性是使用Riccati-overall转移矩阵法来进行修改并证明所提出方法的

6、有效性。2.250高刚度轧机制定空间振动分析的分析方法轧机，在250毫米（轧辊的直径）的高刚度轧机（无外壳）被作为一个对象，用于分析。如图2所示，轧辊轴承座的上部和下部由两个方柱连接两杆左螺纹和右螺纹。连接轴承座与方柱之间的槽和方柱可以当作在水平方向和轴向方向上的固定装置和轧辊在垂直方向上的导柱。轴承座和杆通过螺钉螺母和球形垫相连。径向滚子轴承被固定在辊的端部推力滚子两端和轴承固定在操作侧。沉重的轧制负荷从辊体棒向径向滚子轴承和轴承座转移。棒和方柱是通过框架固定在底座上的。在该轧机的初始结构中，轴承座的孔和球形垫之间有一个2毫米小间隙△，从而轧机在轧制过程中有不稳定和不寻常振动的表现，

7、涉及到第1节介绍的轧辊容易发生水平，交叉和摇摆振动模式的行为。这些行为降低了棒的尺寸精度和椭圆横截面，并影响了轧机的安全运行。更重要的是，交叉和辊的摆动行为不能用以前的平面振动分析加以说明。然后，通过设计来改进结构。不同的是，轴承座孔和球形垫之间的间隙△被除去，另一双球垫被添加以实现静定轧机结构并保证轧机的安全运行。3.修改后的Riccati-overall传递矩阵法对应于空间轧机的振动，传统的三自由度振动模型，包括离散系统模型的辊在垂直或水平