CN102974618A - 基于轧制界面润滑的抑制高速轧机扭振的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于轧制界面润滑的抑制高速轧机扭振的装置及方法，其结构主要包括：轧机设备、动力传动系统、润滑装置、信号采集处理装置；其中动力传动设备通过减速箱、联轴器和轧机设备相连，为高速轧机的轧制提供动力；润滑装置安装轧机设备的机架上，满足轧制界面轧制过程所需的润滑油膜的状态以及起到冷却轧辊的作用；信号采集处理装置安装在轧机动力传动系统上。本发明通过调节轧制界面的润滑状态和驱动电机的输出扭矩，达到抑制高速轧机扭振的目的，从而大大降低了因轧机主传动系统的不稳定扭转振动而导致的生产事故的突发频率，对于轧制板材的实际生产具有重大的实践意义。
Description
技术领域
本发明涉及到一种轧制过程中抑制高速轧机扭振的装置及方法，尤其是涉及一种基于轧制界面润滑的抑制高速轧机扭振的装置及方法，属于轧制润滑及轧机减振技术领域。
背景技术
随着钢铁工业的发展，各类轧机及其拖动电机的数量和容量不断增加，但由于轧机传动轴系的扭振所引起的轧辊断裂、连接轴损坏和拖动电机转子部件的破坏等事故屡有发生，因此长期以来，国内外许多学者致力于轧机扭振的研究，以求揭示其机理、掌握其规律，从而加以控制和利用。
轧机扭转振动现象是在轧制生产过程中频繁出现的传动零部件破坏事故中被逐步认识的，其振动频率一般在5--20 Hz。轧机主传动系统是一个扭振系统，当轧机稳定加载时其不会发生振动现象，接轴中的扭矩变化是静态平稳的；但在突加载荷作用如咬钢或轧制时，轧机主传动系统常常发生不稳定的扭转振动。尤其是轧制打滑时，主传动机座和主传动机发生剧烈颤动和嗡嗡声，导致电动机零件和主传动系统主要受力零件的应力值超过正常设计值的数倍，从而引发事故如：中十字轴接手连接螺栓断裂、轧辊断裂、接轴托架地脚螺栓断裂、接轴托架扭曲变形等。因此轧机传动系统的扭振会造成轧机设备的破坏，影响生产的正常进行。
目前，国内外专家和学者对轧机扭振的研究主要围绕传动轴扭矩发生的变化来展开，而传动轴扭矩变化的影响因素可从机械、电气、润滑等不同的角度综合考虑。总体来说，从机械传动角度、电气角度，以及机电耦合的角度来研究轧机扭振的较多；从轧制界面润滑的角度研究轧机扭振的较少。但是这些研究绝大部分只是在理论阶段或者是处于实验阶段，真正地应用于实际生产中，抑制轧机扭振的方法较少，基于轧制界面润滑的抑制高速轧机扭振的装置及方法振的装置更是鲜有应用。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提出了一种基于轧制界面润滑的抑制高速轧机扭振的装置及方法。
本发明解决技术问题所采取的技术方案为如下。
基于轧制界面润滑的抑制高速轧机扭振的装置及方法，其结构主要包括：轧机设备、动力传动系统、润滑装置、信号采集处理装置。其中动力传动设备通过减速箱、联轴器和轧机设备相连，为高速轧机的轧制提供动力；润滑装置安装轧机设备的机架上，满足轧制界面轧制过程所需的润滑油膜的状态以及起到冷却轧辊的作用；信号采集处理装置安装在轧机动力传动系统上。
所述的轧机设备包括，上支撑辊、上工作辊、下支撑辊、下工作辊、机架。
所述的动力传动系统包括：上传动主轴、下传动主轴、上驱动电机、下驱动电机、减速箱、联轴器。上驱动电机的输出轴经减速箱，通过联轴器和上传动主轴相连，上传动主轴通过联轴器和上工作辊相连；下驱动电机的输出轴经减速箱，通过联轴器和下传动主轴相连，下传动主轴通过联轴器和下工作辊相连。上驱动电机和下驱动电机的规格、型号、功率等参数相同。
所述的润滑装置包括上润滑装置和下润滑装置：上润滑装置由喷嘴、润滑液调控部件、供水管路、供油管路、润滑液遮挡板组成，喷嘴安装在靠近上支撑辊的机架上，喷嘴通过输油管和润滑液调控部件的出口相连，供油管路和供水管路分别连接在润滑液调控部件的入口处，润滑液遮挡板在安装在靠近上下工作辊的机架上；下润滑装置和上润滑装置的结构以及安装方法完全相同。
所述的信号采集处理装置包括扭矩检测部件和信号处理单元：扭矩检测部件是两个完全相同的扭矩传感器，分别安装在上传动主轴和下传动主轴上，扭矩检测部件的作用是实时检测上传动主轴和下传动主轴的扭矩，并将信号传递给信号处理部件；信号处理部件一方面接收扭矩检测部件检测到的扭矩信号并与正常扭矩值进行比较，另一方面将控制信号传递给上下润滑装置和上下驱动电机，从而实时的调节润滑液的喷洒量和驱动电机的扭矩，达到抑制因轧机扭矩波动和过润滑或欠润滑而引起的轧机的扭振。
基于轧制界面润滑的抑制高速轧机扭振的装置及方法，其抑制扭振的原理依据为：轧制板材的生产中,高速轧制界面的润滑不但可以降低和控制轧制过程中的摩擦磨损，而且能够引起或影响轧机的扭转振动。一方面，如果轧制界面处于欠润滑状态，会引起轧辊和轧件之间的粘滑条件发生变化，从而改变摩擦系数，形成负阻尼反馈，引起轧机的自激扭转振动；另一方面，如果轧制界面处于过润滑状态，会引起轧辊与轧制板材间的打滑现象，导致轧机的扭振。因此高速轧机轧制界面的润滑状态影响轧辊辊缝间的摩擦因数，使轧辊与轧制板材间的阻尼状态随摩擦状态的变化而变化，进而导致轧机主传动轴扭矩的变化，造成轧机扭转振动的产生。
本发明的有益效果是：本发明提出了基于轧制界面润滑的抑制高速轧机扭振的装置及方法，其结构组成简单，易于维护和维修；采用的原理方法具有科学性和可行性。通过调节轧制界面的润滑状态和驱动电机的输出扭矩，达到抑制高速轧机扭振的目的，从而大大降低了因轧机主传动系统的不稳定扭转振动而导致的生产事故的突发频率，对于轧制板材的实际生产具有重大的实践意义。
附图说明
图1为本发明整体装置主视图；
图2为本发明润滑装置的示意图；
图3为本发明抑制高速轧机扭振的方法的图解；
图中：1、上支撑辊，2、上工作辊，3、下支撑辊，4、下工作辊，5、下润滑装置，6、扭矩检测部件，7、下传动主轴，8、上传动主轴，9、上驱动电机，10、下驱动电机，11、信号处理单元，12、上润滑装置，13、供水管路，14、供油管路，15、润滑液调控部件，16、喷嘴，17、润滑液遮挡板，18、减速箱，19、联轴器。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步说明。
基于轧制界面润滑的抑制高速轧机扭振的装置及方法，如图1所示，其装置主要包括：轧机设备、动力传动系统、润滑装置、信号采集处理装置。其中动力传动设备通过减速箱、联轴器和轧机设备相连，为高速轧机的轧制提供动力；润滑装置安装轧机设备上，满足轧制界面轧制过程所需的润滑油膜的状态和以及起到冷却轧辊的作用；信号采集处理装置安装在轧机动力传动系统的部件上。
如图1所示，轧机设备包括：上支撑辊1，上工作辊2，下支撑辊3，下工作辊4以及机架。
如图1所示，动力传动系统包括：上传动主轴8，下传动主轴7，上驱动电机9，下驱动电机10以及减速箱18、联轴器19。上驱动电机9的输出轴经减速箱18，通过联轴器19和上传动主轴8相连，上传动主轴8通过联轴器19和上工作辊2相连；下驱动电机10的输出轴经减速箱18，通过联轴器19和下传动主轴7相连，下传动主轴7通过联轴器19和下工作辊4相连。上驱动电机9和下驱动电机10的规格、型号、功率等参数相同。
如图2所示，润滑装置包括上润滑装置12和下润滑装置5：上润滑装置12由喷嘴16、润滑液调控部件15、供水管路13、供油管路14、润滑液遮挡板17组成。喷嘴16安装在靠近上支撑辊1的机架上，喷嘴16通过输油管和润滑液调控部件12的出口相连，供油管路14和供水管13路分别连接在润滑液调控部件15的入口处，润滑液遮挡板17安装在靠近上下工作辊的机架上，润滑液遮挡板17能够防止轧制界面的润滑油的飞溅，造成润滑油的浪费；下润滑装置5和上润滑装置12的结构完全相同。
如图1所示，信号采集处理装置包括扭矩检测部件6和信号处理单元11：扭矩检测部件6是两个完全相同的扭矩传感器，分别安装在上传动主轴8和下传动主轴7上，扭矩检测部件6的作用是实时地检测上下两传动主轴的扭矩，并将信号传递给信号处理单元11；信号处理单元11一方面接收扭矩检测部件6检测到的扭矩信号并行比较，另一方面将控制信号传递给上润滑装置、下润滑装置和上驱动电机、下驱动电机，从而实时的调节润滑液的喷洒量和驱动电机的扭矩，达到抑制扭矩波动和轧制界面的过润滑或欠润滑而引起的轧机的扭振。
基于轧制界面润滑的抑制高速轧机扭振的装置及方法，其抑制高速轧机扭振的方法如下。
如图3所示，图中N1是扭矩检测部件6中的扭矩传感器检测到的上主传动轴8的扭矩信号，N是上主传动轴8的静态扭矩，在高速轧机正常平稳运转时，静态扭矩值N的大小基本保持不变。安装在上主传动轴8上的扭矩检测部件6，实时地检测到上主传动轴8的扭矩值N1，并将检测到的扭矩信号N1传递给信号处理单元11，通过信号处理单元11中的比较器对扭矩信号N1与静态扭矩N进行比较：当0.8N≤N1≤1.5N时，说明上主传动轴8的扭矩值在轧机正常平稳运转时的范围内，此时，上润滑装置和上驱动电机不需调节，信号处理单元11继续接收并处理扭矩检测部件6检测到的下一扭矩信号；当N1>1.5N时，说明出上主传动轴的扭矩值过大，轧机在非平稳运转，轧制界面处于欠润滑状态，此时，信号处理单元发出信号，上润滑装置12动作，增加润滑液的喷洒量，同时上驱动电机9动作，增大输出扭矩，之后信号处理单元11继续接收并处理扭矩检测部件6检测到的下一扭矩信号；当N1<0.8Ｎ时，说明出上主传动轴8的扭矩值过小，轧机在非平稳运转，轧制界面处于过润滑状态，此时，信号处理单元发出信号，上润滑装置12动作，减小润滑液的喷洒量，同时上驱动电机9动作，减小输出扭矩，之后信号处理单元11继续接收并处理扭矩检测部件6检测到的下一扭矩信号。
通过上主传动轴8的扭矩N1的大小，来确定上润滑装置和上驱动电机的动作，从而调节轧制界面的润滑状态和上驱动电机的输出扭矩，达到抑制高速轧机扭振的目的。
同样的原理和方法，通过下主传动轴7的扭矩的大小，来确定下润滑装置和下驱动电机的动作，从而调节轧制界面的润滑状态和下驱动电机的输出扭矩，达到抑制高速轧机扭振的目的。
Claims (2)
1.基于轧制界面润滑的抑制高速轧机扭振的装置及方法，其结构主要包括：轧机设备、动力传动系统、润滑装置、信号采集处理装置；其中动力传动设备通过减速箱、联轴器和轧机设备相连；润滑装置安装轧机设备的机架上，满足轧制界面轧制过程所需的润滑油膜的状态以及起到冷却轧辊的作用；信号采集处理装置安装在轧机动力传动系统上。
2.根据权利要求1，所述的轧机设备包括，上支撑辊、上工作辊、下支撑辊、下工作辊、机架；所述的动力传动系统包括：上传动主轴、下传动主轴、上驱动电机、下驱动电机、减速箱、联轴器；上驱动电机的输出轴经减速箱，通过联轴器和上传动主轴相连，上传动主轴通过联轴器和上工作辊相连；下驱动电机的输出轴经减速箱，通过联轴器和下传动主轴相连，下传动主轴通过联轴器和下工作辊相连；上驱动电机和下驱动电机的规格、型号、功率等参数相同；所述的润滑装置包括上润滑装置和下润滑装置：上润滑装置由喷嘴、润滑液调控部件、供水管路、供油管路、润滑液遮挡板组成；喷嘴安装在靠近上支撑辊的机架上，喷嘴通过输油管和润滑液调控部件的出口相连，供油管路和供水管路分别连接在润滑液调控部件的入口处，润滑液遮挡板在安装在靠近上下工作辊的机架上；下润滑装置和上润滑装置的结构以及安装方法完全相同；所述的信号采集处理装置包括扭矩检测部件和信号处理单元：扭矩检测部件是两个完全相同的扭矩传感器，分别安装在上传动主轴和下传动主轴上，扭矩检测部件的作用是实时检测上传动主轴和下传动主轴的扭矩，并将信号传递给信号处理部件。
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20130320 |