单辊驱动轧机水平自激振动定性分析

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1、第%)卷第$期机械工程学报=45>%).4>$,##"年$月?(@.ABACDE8.FGDHIA?(F.@?FGA.J@.AA8@.JFK7>,##"$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$单辊驱动轧机水平自激振动定性分析!唐华平钟掘（中南工业大学机电学院长沙!"##$%）摘要：应用非线性力学模型分析了轧辊水平振动。在分析轧辊轧件接触界面之间相对运动及其相对变形与接触面上摩擦力的关系基础上，建立了轧辊水平振动的非线性动力学方程。

2、分析了粘滑共存摩擦转变为全滑动摩擦对轧辊水平振动的影响。用相平面方法分析了轧辊水平运动规律，并确定了粘滑&滑动运动的极限环。定性地分析了轧辊水平运动的动力学特性，着重分析单辊驱动轧机水平自激振动产生的条件及其机理，得出影响轧辊水平自激振动的因素。提出轧辊水平自激振动模型。叙词：轧机自激振动粘滑极限环中图分类号：’("%)!0)#$（)%"#&)%,#）’#前言!()#!()#!()#!()#(!"#’!)#’!*#*)’（,）!"!)!!+轧机振动在实际生产中普遍存在，它常常影响!0*#$（%*"#&%*,#）’

3、轧机系统的运行性能和产品质量，是工业界极其关!(*#!(*#!(*#!(*#［"-%］(!"#’!)#’!*#*)’!+（%）注的一个问题；同时它又是一个很复杂的问!"!)!题。国内外不少学者从不同的角度对其机理及特性式中!0"#，!0)#，!0*#———接触体对沿"、)、*方向的做了大量的研究工作，如./001/2等人研究了辊系的滑动速度弯曲振动特性以及平整机的*倍频程颤振，"%"#，)%"#，%*"#———接触体对沿"、)、*的刚3455167/2和89:0160;5研究发现了开卷与卷取传动体速度系统的齿轮啮

4、合激励引起平整机振动的现象，钟!"（"%"%）"#$"#&,#［!］,掘等在现场测试中发现平整机工作时产生自激振动。由于轧机工作界面运动状态和分布力的复杂!$"（)%&)%,#）)#,"#性，至今人们仍未把握其振动机理和掌握其特!"（%*%*）性。*#$,"#&,#本文从分析轧机工作界面运动状态与工作界面("#，()#，(*#———接触体对沿"、)、*方向分布力之间关系出发，分析界面状态对振动的影响，的变形位移差着重分析单辊驱动轧机水平自激振动产生的条件及令,$!,,,（!）"0"#’!0)#’!0*#其机理。则

5、轧辊与轧件在接触区的接触状态由,来判断,$#粘着"轧辊与轧件接触面切向力与接触面{（*）,##滑动相对速度的关系轧机在工作过程中，轧辊和轧件的切向滑动（水平方向的滑动）是起主要作用，这里忽略其他方向的轧辊与轧件之间接触面上的接点对运动关系滑动，则轧辊与轧件在接触点的滑动速度为为［*］"%!（"%"%）’!!("#!("#（<）!0"#$（"%"#&,#）’0$"#&,#"#!"’!+!("#!("#!("#!("#（"）式中（"%"#&"%,#）———刚体速度项(!"#’!)#’!*#*)’!"!)!!+!"!#

6、("#-!"———变形梯度项!("#-!+———变形速度项!国家自然科学基金资助项目（*+$%*")#）。,####),#收到初稿，由式（<）可推知：在一定的轧制压力下，当轧辊与,##"#,"万方数据,收到修改稿轧件水平刚体速度差值大于某一值时，整个接触区都-’’)年1月唐华平等：单辊驱动轧机水平自激振动定性分析,0处于滑动状态，整个接触区由粘着与滑动共存过渡到杂，且因具体情况而异，又不易测量准确。因而很难全滑动，由!"##$%理论推知：当整个接触区由粘着与滑给出合适解析式。为了进行定性分析，将摩擦力分动共存过渡

7、到全滑动时，接触区的摩擦力即切向力由为两部分。第一项是恒定的动摩擦力。第二项是随最大静摩擦力降到动摩擦力。根据试验［&］轧辊与轧相对速度变化的附加项。二者均与接触面上的正压件之间接触面的摩擦因数为’()’*’(+,时，当相对!力成比例，分别记为和!（&%.!’/!）(。$($速度率为’(’-*’()’时，接触面由粘着状态（粘滑状由上面分析轧辊与轧件接触面切向力与接触面态）转向滑动状态，接触区的摩擦力即切向力由最大相对速度的关系得知：轧辊接触界面的摩擦力由静静摩擦力降到动摩擦力，摩擦力发生突变。摩擦力到动摩擦力的条

8、件为由最大静摩擦力状态转变为动摩擦力的条件&%)!’*!.!!为：轧辊与轧件水平刚体速度差值大于某一值!!。引入量纲一位移变为,))./（2）-单辊驱动轧机水平运动方程式中/+!!（0!’*!）单辊驱动轧机从动辊的力学模型表示于图)。轧辊接触界面的摩擦力由静摩擦力到动摩擦力辊子质量为"，辊子的水平支承刚度为#，粘性阻的转变过程较快，可以抽象化为瞬时实现的过程，如尼系数为$