轧机自激振动诊断与结构动力学修改
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摘要
现代连轧机是计算机控制的大型复杂机、电、液一体化设备。连轧机精轧机组的每个单元轧机主要由机架、轧辊、驱动系统、液压压下系统和控制计算机等组成。轧机系统以及轧制过程中存在各种非线性和复杂的偶合关系，也可能存在局部环节的设计缺陷、结构损伤或系统故障等问题。因而，在某种轧制条件或轧制过程参数扰动下，很容易诱发不同程度的非线性振动，甚至使整个系统产生强烈持续的自激振动。
轧机振动是高速轧制高强度薄规格板带材时普遍存在的一种物理现象。轧制速度越高、压下率越大、板带越薄，越容易发生振动。轧机振动的主要形式为工作机座系统的纵向振动、轧辊的水平振动以及驱动系统的扭转振动。轧机的振动问题严重限制板带产品的质量和轧制生产效率。轧机振动一方面在带钢产品表面形成明暗相间的条纹、增加板带厚度误差、影响产品质量；另一方面在轧辊表面产生印痕、加速辊面磨损、缩短换辊周期、增加设备运行维护的工作量和费用。轧机剧烈振动甚至有可能造成断带或设备损坏事故，严重威胁生产安全并造成巨大的经济损失。
过去，由于冷连轧机的轧制条件苛刻(板带厚度薄，轧制速度高，
Rolling mill chatter, a form of vibration, is a chronic problem in steel and aluminum rolling mills. It limits production, reduces product quality and increases maintenance cost. It is a common problem in hot strip mills especially when processing hard metals in obtaining thin and high-quality strips in a fast speed. However, as the strips move in a high speed with high pressing load, the mills start to vibrate with very high amplitude and, as in self-excited vibration, make patterns on the strips and the surfaces of rolls. Mill chatter goes with intense noise and deteriorates equipment condition. A consequent accident would result in tremendous loss and add extra cost to mill process.
In the past, a large number of investigations have been carried out on rolling mill chatter around the world. Many researchers have attempted to explain these vibrations in both cold and hot strip mills. However, the mechanism of chatter vibration is still not fully understood, especially in hot strip mills, for reason of complexity in electromechanical system coupled with the rolling process. Due to the complex nature, the rolling mill charter problem is often termed as "ghost vibration" by many researchers.
This thesis provides a systematic study on the chatter vibration of rolling mills. An approach for chatter vibration control based on the modification of structural dynamics of the feedback path is presented. It has been successfully applied to fifths finishing stand of hot rolling mill in TISCO. The research presented in this thesis consists of five parts. (1). Investigation of the basic chatter characteristics and chatter
mechanism based on field vibration test and vibration signal analysis
of the rolling mill process. (2). Close-loop system identification and stability analysis of rolling mill
轧机振动是高速轧制高强度薄规格板带材时普遍存在的一种物理现象。轧制速度越高、压下率越大、板带越薄，越容易发生振动。轧机振动的主要形式为工作机座系统的纵向振动、轧辊的水平振动以及驱动系统的扭转振动。轧机的振动问题严重限制板带产品的质量和轧制生产效率。轧机振动一方面在带钢产品表面形成明暗相间的条纹、增加板带厚度误差、影响产品质量；另一方面在轧辊表面产生印痕、加速辊面磨损、缩短换辊周期、增加设备运行维护的工作量和费用。轧机剧烈振动甚至有可能造成断带或设备损坏事故，严重威胁生产安全并造成巨大的经济损失。
过去，由于冷连轧机的轧制条件苛刻(板带厚度薄，轧制速度高，
Rolling mill chatter, a form of vibration, is a chronic problem in steel and aluminum rolling mills. It limits production, reduces product quality and increases maintenance cost. It is a common problem in hot strip mills especially when processing hard metals in obtaining thin and high-quality strips in a fast speed. However, as the strips move in a high speed with high pressing load, the mills start to vibrate with very high amplitude and, as in self-excited vibration, make patterns on the strips and the surfaces of rolls. Mill chatter goes with intense noise and deteriorates equipment condition. A consequent accident would result in tremendous loss and add extra cost to mill process.
In the past, a large number of investigations have been carried out on rolling mill chatter around the world. Many researchers have attempted to explain these vibrations in both cold and hot strip mills. However, the mechanism of chatter vibration is still not fully understood, especially in hot strip mills, for reason of complexity in electromechanical system coupled with the rolling process. Due to the complex nature, the rolling mill charter problem is often termed as "ghost vibration" by many researchers.
This thesis provides a systematic study on the chatter vibration of rolling mills. An approach for chatter vibration control based on the modification of structural dynamics of the feedback path is presented. It has been successfully applied to fifths finishing stand of hot rolling mill in TISCO. The research presented in this thesis consists of five parts. (1). Investigation of the basic chatter characteristics and chatter
mechanism based on field vibration test and vibration signal analysis
of the rolling mill process. (2). Close-loop system identification and stability analysis of rolling mill
引文
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