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考虑间隙的四辊热连轧简化模型固有特性分析

孟祥帅 包家汉 张广旭 郭旺鲲

孟祥帅, 包家汉, 张广旭, 郭旺鲲. 考虑间隙的四辊热连轧简化模型固有特性分析[J]. 机械科学与技术, 2022, 41(1): 25-30. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200328
引用本文: 孟祥帅, 包家汉, 张广旭, 郭旺鲲. 考虑间隙的四辊热连轧简化模型固有特性分析[J]. 机械科学与技术, 2022, 41(1): 25-30. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200328
MENG Xiangshuai, BAO Jiahan, ZHANG Guangxu, GUO Wangkun. Inherent Characteristics Analysis of Simplified Model for Four High Hot Strip Mill with Gap[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2022, 41(1): 25-30. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200328
Citation: MENG Xiangshuai, BAO Jiahan, ZHANG Guangxu, GUO Wangkun. Inherent Characteristics Analysis of Simplified Model for Four High Hot Strip Mill with Gap[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2022, 41(1): 25-30. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200328

考虑间隙的四辊热连轧简化模型固有特性分析

doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200328
基金项目: 

安徽省教育厅自然科学重大项目 KJ2018ZD005

详细信息
    作者简介:

    孟祥帅(1995-), 硕士研究生, 研究方向为CAD/CAM/CAE, 2442934312@qq.com

    通讯作者:

    包家汉, 教授, 硕士生导师, baojiahan@126.com

  • 中图分类号: TG333

Inherent Characteristics Analysis of Simplified Model for Four High Hot Strip Mill with Gap

  • 摘要: 根据热连轧机实际结构, 采用集中质量法, 利用质量单元和弹簧单元表示辊系振动, 梁单元搭建机架轮廓, 建立了一种单架轧机简化模型, 可展现轧机空间振型, 在此基础上, 利用COMBIN40添加工作辊轴承座装配间隙, 考虑间隙对轧机系统固有特性的影响。通过模态分析发现, 间隙导致轧机系统低阶频率增多, 振动加剧。仿真结果与现场实测数据相对比, 验证了模型的可行性。
  • 图  1  单片机架质量-弹簧动力学简化模型

    图  2  轧机质量-弹簧简化模型

    图  3  机架的模态振型

    图  4  间隙模型振动较为剧烈的3阶振型

    图  5  F2轧机机架现场测点信号的频谱图

    图  6  F2轧机轧制致振薄板时上工作辊现场测点水平振动信号的频谱图

    图  7  F2轧机轧制致振薄板时下工作辊现场测点水平振动信号的频谱图

    表  1  轧机质量-弹簧简化模型各等效质量和等效刚度

    序号 ki/(N·m-1) mi/kg kix/(N·m-1)
    1 3.5×1011 7.0×103 5.0×1010
    2 2.9×1010 8.4×104 5.0×109
    3 6.8×1010 2.1×104 5.0×109
    4 2.8×109 1.3×103 5.0×109
    5 2.8×109 2.1×104 5.0×109
    6 6.9×1010 7.6×104 7.7×1010
    7 6.4×1010 3.7×103
    8 9.8×1011
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    表  2  轧机机架和工作辊截面参数

    名称 截面形状 截面尺寸/mm
    上梁 RECT 1 620×760
    立柱 RECT 850×760
    下梁 RECT 1 560×760
    地脚 RECT 450×760
    转角 TAPER 1 310×3 205、520×3 995
    工作辊 CSOLID 800
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    表  3  间隙模型与理想模型固有频率对比

    阶数 固有频率/Hz 阶数 固有频率/Hz
    有间隙 无间隙 有间隙 无间隙
    1 10.363 10.376 11 54.110 61.882
    2 10.410 10.420 12 55.232 61.975
    3 26.877 26.877 13 61.975 61.975
    4 26.877 26.877 14 61.975 63.479
    5 31.103 31.249 15 73.057 75.784
    6 31.249 31.249 16 75.344 76.123
    7 31.249 42.624 17 76.123 76.123
    8 32.386 43.127 18 76.123 76.661
    9 42.756 53.199 19 79.513 91.213
    10 43.861 54.104 20 87.782 92.870
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    表  4  间隙模型5阶固有频率模态振型

    频率/Hz 振型描述
    31.103 工作辊系沿轧制方向上水平振动, 最大振幅出现在上工作辊, 机架弯曲变形
    32.386 轧机两侧呈非对称振型, 工作辊系水平振动剧烈, 最大振幅出现在上工作辊, 机架弯曲变形
    73.057 工作辊系水平振动剧烈, 最大振幅出现在上工作辊, 同时上、下工作辊具有反向垂直振动, 机架底部出现轻微变形
    79.513 工作辊系水平振动剧烈, 最大振幅出现在下工作辊, 同时上、下工作辊具有反向垂直振动
    87.782 轧机两侧呈非对称振型, 工作辊系水平振动剧烈, 最大振幅出现在上工作辊, 工作辊出现交叉现象
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    表  5  两模型相近频率振型对比

    间隙/Hz 理想/Hz 主要区别
    42.756 42.624 间隙模型上工作辊水平振动较为严重, 并伴随轻微的垂直振动, 而理想模型上工作辊只出现了水平振动
    43.861 43.127 间隙模型工作辊系水平振动较为严重, 最大振幅在工作辊, 并伴随轻微的垂直振动, 而理想模型最大振幅为机架上部的摆动
    54.110 53.199 间隙模型上工作辊不仅表现为垂直振动, 还出现了水平振动, 而理想模型上工作辊仅表现为垂直振动
    55.232 54.104 间隙模型工作辊不仅表现为垂直振动, 还出现了水平振动, 而理想模型工作辊仅表现为垂直振动
    75.344 76.661 间隙模型上工作辊系水平振动较为严重, 最大振幅在上工作辊, 而理想模型最大振幅出现在机架下部
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  • 收稿日期:  2020-07-08
  • 刊出日期:  2022-01-01

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