地下卷取机主传动系统扭振的解析分析#刘汉，肖涵**（武汉科技大学机械设计及自动化学院，武汉430081）5101520253035摘要：以某热轧带钢厂在役的地下卷取机主传动设备系统为研究对象，采用解析法研究了带钢卷入、卷取结束及制动开始阶段地下卷取机主传动系统扭振性能。采用集中质量参数法建立卷取机主传动系统扭振的力学模型和数学模型，在该模型的基础上，对系统的模态和动态响应进行了数值研究，并将计算结果与实测结果进行对比。通过解析法的计算结果可知，卷取过程中不当的加载策略会造成主传动系统的扭振峰值力矩过大，通过速度控制，可以有效减少卷取机生产过程中的扭矩峰值关键词：热轧地下卷取机；主传动系统；扭振分析；解析法中图分类号：TH113.1TorsionalVibrationAnalysisonMainDrivingSystemofDownCoilerLIUhan,XIAOHan(WuhanUniversityofScienceandTechnology,Wuhan430081)Abstract:Aimedtoinvestigatethemaindrivingsystemsofhot-rolleddowncoiler,thispresentthesisresearchintothetimeofcoilingbeginning,coilingendandbrakingbeginningthataffecttheperformanceevaluationofmaindrivingsystemsbyanalysismethod.Themechanicalmodelisestablishedbyusinglumpedmassparametermodel,theuniversalmathematicalmodalisproducedbyusingLagrangeequationtoanalyzehot-rolleddowncoiler.Basedonthosemodels,thisthesisstudiesonthedrivingsystem'sinherentmodalanddynamicresponse,andtheresultsarecomparedwithfieldtest.Theresultsfromanalysismethod,leadingtotheconclusionthattheinappropriatetimebetweencoilingendandbrakingbeginninghaveagreateffectonthetorsionalvibrationofdrivingsystem.Thetorsioncanbereducedefficientlybycontrollingthespeedofrolling.Keywords:Hot-rolleddowncoiler;Maindrivingsystem;Torsionalvibration;Analysismethod0引言轧钢生产实践证明，带钢卷取过程中主传动系统的扭转振动会造成较大的动载荷及张力波动，影响带钢卷取质量，严重时可能使设备损坏。同时随着轧钢工业的迅速发展，用户对大规格高强度钢的需求也不断增加，因此对现役卷取机主传动系统进行扭振评估十分必要的。在谢二虎等[1]发表的carrousel卷取机传动系统扭振分析中，假设系统为无阻尼状态，只考虑了卷入阶段外界载荷对系统的冲击影响。随着卷取设备的改进，踏步伺服系统有效减少了卷入阶段扭振冲击，但在实际工况中，卷取力矩失张阶段、制动延迟以及加载阶段的载荷变化引起的扭振响应，会引起传动系统在生产过程中产生较大的反向力矩，对设备及生产效率产生严重影响。1热轧地下卷取机的扭振分析401.1等效力学模型和数学模型的建立某热轧带钢厂地下卷取机的主传动系统由电机，变速箱，卷筒等组成，其结构示意图如基金项目：国家自然科学基金（51105284）；湖北省高等学校优秀中青年科技创新团队计划(T200905)作者简介：刘汉，（1988-），男，河南，在读硕士研究生，主要研究方向：冶金设备动力学。通信联系人：肖涵，（1979-），男，硕士生导师，冶金设备故障分析、诊断。E-mail:coolxiaohan@163.com-1-（图2）。对方程(2)进行求解可知：n为矩阵[J]−1[K]的特征值，n为系统的固有频率，n图1所示[2]。采用集中质量参数方法，将卷取机主传动系统离散为多自由度的扭转振动系统[3]451-卷筒；2-主传动轴；3-变速箱；4-电动机；5-制动器图1卷取机主传动系统结构示意图1-Coiler;2-shaft;3-Gearbox4-Motor;5-BrakeFig.1TheSchematicofHot-rolledDownCoilerJ1k1J2k2J35055J1—集中于卷筒的转动惯量；J2—集中于变速箱的转动惯量；J3—集中于电机的转动惯量；k1—卷筒与变速箱之间轴的等效扭转刚度；k2—变速箱与电机之间的等效扭转刚度图2卷取机传动系统扭振模型J1—TheEquivalentRotaryInertiaofCoiler；J2—TheEquivalentRotaryInertiaofGearbox；J3—TheEquivalentRotaryInertiaofMotor；k1—TheTorsionalRigidityBetweenCoilerandGearbox；k2—TheTorsionalRigidityBetweenGearboxandMotorFig.2TheSystemDiagramofHot-rolledDownCoiler由该力学模型建立的数学模...