维普资讯 http://www.cqvip.com 第２７卷第２期 ２００７年６月 振动、测试与诊断 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ。Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ＆Ｄｉａｇｎｏｓｉｓ ＶＯ１．２７ Ｎｏ．２ Ｊｕｎ．２００７ ＣＳＰ轧机振动的测试与抑制 范小彬 臧 勇 王永涛 （北京科技大学机械工程学院北京，１０００８３） 廖一凡 黄志坚 （广州珠江钢铁有限责任公司 广州，５１０７３０） 摘要 针对某ＣＳＰ生产线Ｆ３轧机在轧制薄规格集装箱板时出现的严重振动问题，测试了主传动系统扭振、机座轧 辊振动、齿轮座减速器振动等参数，通过对测试结果和所有可能的外激励分析后，表明该轧机振动的主要形式是横 向振动 主要振因是当工作辊轴承座与牌坊之间间隙过大时，接轴弧形齿的啮合冲击将激起轧辊横向振动。试验表 明，消除该间隙后振动得到了很好的抑制。 关键词ＣＳＰ轧机频谱间隙振动 中图分类号ＴＧ３３３ ３００ 引 言 某钢铁公司引进的具有９Ｏ年代世界先进水平 毫 。 ０ 的薄板坯连铸连轧机组（ＣＳＰ）在轧制薄规格（≤２．０ ｍｍ）高强度集装箱薄板（ｓＰＡ—Ｈ）时出现严重振动， 造成该轧机工作辊和带钢上出现明显振纹，电气元 件被振坏，同时产生高分贝噪声。轧机异常振动的出 现，严重影响了生产效率和设备寿命，也损害了操作 人员的身心健康。由于对不同的轧机或轧制环境，轧 机振动无论从外在形态还是内部机理上均有很大差 异，因此，对轧机组进行综合测试和分析，从而找出 ＞ Ｅ ＼ 粤 ＞ Ｅ ＼ 坚 振源，掌握其规律，提出解决的方案，具有重要的理 论和实际意义［１别。 ＞ ４０ Ｅ 五２ｏ 蜷０ １轧机振动现场测试及理论研究 在轧制终轧厚度为４．５ ｍｍ（无明显振感）和 毫８０ 坚４０ ０ １．６ ｍｍ（振感强烈）的集装箱板（ＳＰＡ—Ｈ）时，分别对 Ｆ３主传动系统扭振、机座振动、减速器及齿轮座振 动进行了测试，其频谱如图１、图２所示。图１与图２ 毫３０ １匾 ｌ５ 蜷０ ０ ５Ｏ ｌ００ ｌ５０ ２ｏｏ ２５０ 中的（ａ）～（ｆ）分别为减速器横向加速度（轧制方 向）、垂向加速度、齿轮座横向加速度、上工作辊扭 矩、上工作辊横向加速度、上工作辊垂向加速度，工 艺力能参数及外激励计算如表１所示。 由图ｌ看出，在无明显振感时除扭矩外各频谱 中均含有４ｌ Ｈｚ及其倍频，且横向振动能量远大于 垂向。从表１看出该频率与减速器啮合频率吻合，即 外扰源是减速器啮合冲击（生产中Ｆ３减速器小齿轮 ｆ／Ｈｚ （Ｄ 图ｌ无明显振感时各部件频谱图 已过早出现裂纹而损坏，造成该厂巨大损失）。而在 强烈振动时各频谱中的优势频率均为５６ Ｈｚ及其倍 频，该频率与弧形齿接轴啮合频率吻合，且轧辊横向 振动的能量远远大于垂向，其与扭振无明显关系。由 收稿日期：２００６一Ｏ１—０３；修改稿收到日期：２００６—０３—２８。 维普资讯 http://www.cqvip.com 第２期 范小彬等：ＣＳＰ轧机振动的测试与抑制 表１工艺参数与外激励 ＞ ｇ ＼ 粤 鞲 ＞ ｇ ＼ 粤 ＞ ｇ ＼ 粤 毫 ４０ ＼ 粤 ２０ ０ （ｄ） ＝三１ ０００ ５００ 鞲０ 囊 ：Ｌｆ 。一 ５６ ．山 岫 Ｊ Ｉ 上、下工作辊扭矩曲线（见图３（ａ））、横向加速度曲 线（见图３（ｂ））、垂直加速度曲线（见图３（ｃ））看出， 上、下工作辊扭矩和横向加速度均为反相位，即形成 了水平搓振趋势，从而使带钢和轧辊出现振纹，且带 钢上下表面振纹相位不同（生产中已经证实）。而上、 下轧辊垂直方向上振动同相，所以带钢不会出现明 显厚度差。结合图４的Ｆ３辊系有限元模型，看出在 ５４ Ｈｚ上、下工作辊和接轴呈现横向搓振趋势。所 以，当外激励频率与该频率接近时极易形成共振，产 生较大振幅。总之，可以确定该轧机振动的主要形式 是辊系横向振动。 由表１看出，虽然轧制厚度１．６ ｍｍ板时Ｆ３的 压下量仅为４．５ ｍｍ板的８５％，但轧制力却是它的 １．１６倍，即轧制速度的提高为振动提供了可能。生 ＞４００ ２００ 衄：０ 毒一２００ ＞ ２００ 。 鞲２００ ０ ２０ 名０ 坚 一２０ －４０ ｔ／ｍｓ （ｃ） 图３上、下工作辊振动相位比较 图４辊系横向振动模态图 产中发现当轧制同样薄规格普碳板（Ｑ１９５）时，Ｆ３ 无明显振感，测试曲线中也无明显振动迹象。所以可 以初步得出结论，轧制速度和轧制强度的提高是轧 机起振的必要条件，而轧机结构缺陷、工艺参数不当 等为轧机出现水平振动提供了充分条件。 因为自从该生产线投产两年多以来，工作辊轴 承座衬板和牌坊衬板均从未更换过，其遭受的腐蚀 和磨损较大，二者之间的间隙可能比较大。故此，将 游标卡尺与内径千分尺进行一致化核准后，对Ｆ３ 上、下工作辊的传动侧和操作侧轴承座宽度进行测 量。为提高测量的准确度，在轴承座衬板上选取如图 ５所示的４个点（操作侧为１～４点，传动侧为６～９ 维普资讯 http://www.cqvip.com