冷轧带钢轧机振动测试及振纹研究

论文摘要

现代工业发展对带钢表面质量的要求越来越高,轧机振动是导致带钢表面质量缺陷的重要原因,多年来,轧机振动以其存在的广泛性及对设备和带材的危害性一直备受关注,对冷连轧机振动和带钢表面振纹的研究成为钢铁企业亟待解决的重要课题。以某大型钢铁企业冷轧板厂带钢表面振纹为研究对象,对冷连轧机进行振动测试,研究冷连轧机振动机理,找出冷连轧机异常振动原因,研究振动与振纹产生之间的相互作用,揭示轧机振动机理及影响因素,提出抑制振纹产生的有效措施,达到振纹明显减少的效果。开发测试和分析软件,对冷连轧机先后进行两次大型测试,长达半年之久,采集在空转、正常、异常、不同速度、不同乳化液浓度情况下的数据,进行单机架单独测试和四机架联合测试,确定引起轧机振动的主要原因是辊缝间轧辊与带材之间存在着一种不稳定的摩擦,造成张力波动而引起轧机本身产生的自激振动。研究轧机机架之间的耦合效应,分析各个工艺参数对轧机振动的影响。研究自激振动的基本原理及系统稳定性的判别,建立冷连轧机垂直振动方程,从理论上分析张力波动、轧制接触弧长变化、压下率、摩擦润滑对振动的影响;建立轧机机架和支承辊模型,对其进行动态特性分析,求出机架和支承辊固有频率和主振型;建立冷连轧机垂直仿真模型,计算得系统第七阶固有频率与现场实际测试的异常振动频率568Hz非常接近,而且所对应的主振型恰好是工作辊同向运动,符合轧机发生自激振动的特征,可以用于冷连轧机的仿真分析。最后提出抑制轧机振动的措施,并且在现场得到了验证,对目前在研究中的存在不足和未完成的工作提出展望。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 课题来源及背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 由润滑不良引起的振动
• 1.2.2 由张力波动引起的振动
• 1.2.3 由轧辊结构或尺寸不合理引起的振动
• 1.2.4 轧机振动理论的研究现状
• 1.3 课题主要研究内容
• 2 冷连轧机振动及振纹机理分析
• 2.1 振纹概念及现象
• 2.2 垂直振动基本理论
• 2.2.1 垂直振动方程的建立
• 2.2.2 张力对振动的影响
• 2.2.3 接触弧长变化对振动的影响
• 2.2.4 压下率对振动的影响
• 2.2.5 摩擦润滑对振动的影响
• 2.3 自激振动原理
• 2.3.1 自激振动系统的组成和特征
• 2.3.2 系统稳定性的判别
• 2.3.3 自激振动的判定
• 2.4 本章小结
• 3 冷连轧机振动测试研究
• 3.1 冷连轧机机组简介
• 3.1.1 HC 轧机介绍
• 3.1.2 主要设备性能参数
• 3.2 测试方案
• 3.2.1 单机架测试
• 3.2.2 四机架联合测试
• 3.2.3 不同工艺状况测试
• 3.3 软件开发
• 3.3.1 采集软件功能
• 3.3.2 分析软件功能
• 3.4 振动信号分析
• 3.4.1 轧辊压靠增速振动信号分析
• 3.4.2 有振纹时振动信号分析
• 3.4.3 有振纹时张力波动信号分析
• 3.4.4 无振纹时振动信号分析
• 3.5 测试结论
• 3.5.1 轴承损坏问题分析
• 3.5.2 支承辊表面振纹
• 3.5.3 轧机机架之间耦合效应
• 3.5.4 各个工艺参数对振动的影响
• 3.6 本章小结
• 4 冷连轧机振动仿真分析
• 4.1 结构模态分析的基本思想
• 4.2 结构模态分析的基本方法
• 4.3 有限元模态计算结果与分析
• 4.3.1 机架结构模态分析
• 4.3.2 支承辊结构模态分析
• 4.4 冷连轧机振动仿真模型
• 4.4.1 等效质量和等效刚度的计算
• 4.4.2 轧机振动系统运动方程
• 4.4.3 冷连轧机固有特性分析
• 4.5 本章小结
• 5 结论与展望
• 5.1 项目结论
• 5.2 抑制轧机振动的措施
• 5.3 措施实施及结果
• 5.4 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录：
• A.作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录
• B. 作者在攻读硕士学位期间参加的科研项目及得奖情况