1500平整机主传动系统扭振测试与分析.pdf

机械工程师
sw MECHANICAL ENGINEER
1500平整机主传动系统扭振迥试与分析
杨柳
(中冾南方工程技术有限公司,武汉430223
摘要:对某厂1500平整机主传动系统进行了振动测试,提取部分典型数据,分析系统固有锧率和扭振现象。利用拉格朗
日方程建立了扭振的数学模型,并对比实测数据,对设计和生产有一定的指导作用。
关键词:平整机;扭转振动;振动测试;数学模型
中图分类号:TH13.1;TG333.7
文献标志码:A
文章编号:1002-2333(2017)01-0210-03
0引言
转矩信号通过数据采集系统,进人计算机进行采样记录。
传动装置在平整机设备中普遍存在,其频率、振型等转速信号直接从机组电气系统引出。
特性参数直接影响到平整机的工作状态和产品质量。当.2测试数据分析
前,研究扭转振动的主要方法有解析法、实测法、有限元
根据平整机生产情况,可将平整机生产过程划分为
法,其中实测法具有较高精度,可以真实反映传动系统的三个阶段进行研究,现以典型卷測试过程中出现的传动
工作状态,但只有在已投产的现场才能进行,需要组织现系统扭振现象,监测转矩的几个典型频率进行分析。
场测试,因此对平整机设计指导具有一定的局限性。针对1.2.1平整机低速爬行阶段
某钢铁厂1500冷轧平整机组织实施了现场测试,对测试
在平整机穿带完成以后,平整机以低速状态爬行,施
数据进行了分析,通过比较实测值与解析值,更好地指导加设定的轧制力和弯辊力,然后平整机升速。此时平整机
工程设计。
轧制力和速度总体趋势上平稳变化,在此阶段初期的传
主传动系统扭振测试
动轴升速过程中的0.5rmin升速至22.4r/min的阶段发现
1.1主传动系统测试方案
了主传动系统的扭振信号,如图3所示。
该平整机主传动系统的布置情况如图1。
图1主传动系统布置图
传动轴转矩
1.主电动机2.主传动联轴器3.下支撑辊4.下工作報
5.上工作辊6.上支承報
图3湿平整恒张力平稳升速阶段扭振时域
对转矩测试采用电阻应变片外加遥测系统的方法。
对该扭振频谱分析发现其最主要频率成分为18.6
电阻应变片焊接在主传动轴表面,三组应变片分焊于Hx,该频率成分应当为传动轴低速转动引发的平整机1阶
靠电动机侧的套筒上、主传动轴上靠套筒处和靠工作辊固有频率状态下的扭振(如图4所示),转速继续上升后扭
侧。因此按照所焊接应变片的位置将三个测点取名为:测振消失。
点1,靠电动机側套筒上的转矩;测点2,靠工作辊侧转矩;1.2.2平整机匀速运行阶段
测点3,主传动轴上靠套筒处的转矩。1500平整机主传动
轴上的测试现场贴片位置如图2所示。
转矩测试的焊接电阻应变片时采用全桥接线方式
=18.6H
测点1
测点2测点
电动机
图2传动轴上的贴片位置示意图
图4湿平整恒张力平稳升速阶段扭振频域
21012017年第1期网址:www.cm电邮hrbengineer(6
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万方数括
机械工程师
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1.2.3平整降速运行阶段
传动轴转速
在平整机轧制过程的最后降速过程中,在张力、轧制
力都未卸载情况下降速过程中又发现了主传动系统扭振
信号,如图7所示。
分析发现该减速过程扭振持续阶段为传动轴转谏从
29.9r/min至7.3r/min下降过程,对此扭振进行频谱分析
结果如图8所示。发现其主要频率成分为18.8Hz,对比之
前升速过程扭振现象时域及频谱分析发现两种扭振极为
传动轴转矩
相似。
18.8Hz
图5湿平整恒张力360r/min平稳轧制阶段转
矩波动时域
升速完成后,传动系统以360r/min的速度平稳运行,
图8湿平整恒张力降速抛钢阶段转矩波动频域
平稳轧制段转矩波动情况同速度信号的关系,各信号时
域曲线如图5所示。
1.2.4测试小结
对此信号进行颍域分析如图6所示。频率1为3.17Hz、
平整机在湿平整恒张力条件下整个轧制过程动态特
频率2为28.08Hz、频率3为49.9Hz
性如表1所示。在升降速扭振转速对应的机组线速度为
30m/min附近,此速度正好为平整机延伸率控制投人的
传动轴转速域
分界点。在低速下机组延伸率控制不稳定,系统调节较大
而导致的传动紊统扭振。
表1湿平整恒张力控制条件下主传动系统频率特性
过程
转矩主要频率Hz扭振
0.5~2.4r/min(升速段)
18.6
是
传动轴转矩域
360r/min(稳定段)
7.02,3,17,28.08
否
29.9r/min至7.3rmin(降速
18.8
是
2传动系统动力
图6湿平整恒张力360 r/min平稳轧制阶段转矩频域
学分析
图6中各信号频域分析发现其频率成分都非常一致,
为了便于分析
由此判断传动轴转矩波动的产生原因为速度的波动以及计算,把平整机传
带钢张力波动造成传动轴扭振。而在360rmin稳定轧制动系统简化为两质
阶段,力矩幅值波动较小而且频率分散,表明力矩波动可量的直申系统,如主电动机等效惯量ム轧紀等效惯量
能是由于随机干扰信号引起,所以可以认为在稳定纯制图9所示。
K,等效刚度
阶段没有出现扭转状况。
等效惯量转化图9平整机主传动扭振系统计算简图
到电动机轴上:
传动轴转速
J=514.9kgm2,l2=547.7kg?m2
等效刚度转化到电动机轴上
K=4.04e°Nm/rad
系统振动微分方程用矩阵形式表示为
T8+C0+Ke=M
:
式中为质量矩阵;为刚度矩阵;C为阻尼矩阵。
在计算中忽略阻尼的影响,1500平整机主传动系统
传动轴转矩
惯量矩阵和刚度矩阵如下
K
图7湿平整恒张力降速抛钢阶段转矩波动时域
- K. K
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万方数据