CN110523783A - 一种异步轧制体外振动模拟实验平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种异步轧制体外振动模拟实验平台，最少包括一个体外振动发生装置；体外振动发生装置包括上滚筒组件，下滚筒组件，水平助动机构，垂直助动机构，水平抽屉式伸缩机构，垂直抽屉式伸缩机构，电涡流振动器，直接作用于偏心支座并使之轴向振动、同时间接作用于固定在该偏心支座上的电涡流振动器实现轴向振动或轴向振动与扭转振动叠加的偏心组件，与偏心组件相对应反向作用于偏心支座提供反馈能量的弹簧反馈机构。该异步轧制体外振动模拟实验平台有助于揭示轧制振动时对轧件轧制成型质量的影响，明确体外振动与轧件成型质量的影响规律，同时为上述研究提供有效的实验数据，为轧制振动提供更加准确模拟实验平台。

Description

一种异步轧制体外振动模拟实验平台

技术领域

本发明涉及轧制振动检测与模拟实验演练技术领域，具体涉及一种异步轧制体外振动模拟实验平台。

背景技术

异步轧制体外振动是世界范围内困扰钢铁企业的重大技术难题。一方面体外振动导致轧制力随之波动，并且影响轧制变形区，变化的轧制力最终导致出轧侧轧件厚度的波动，影响轧件的质量；另一方面体外强烈振动会使轧件发生断裂，同时导致其它机械设备发生故障。

现今轧件的成型质量是各个企业轧制技术水平的体现，轧件的成型质量直接决定企业的竞争力和经济效益，而如何揭示轧制振动时对轧件轧制成型质量的影响，明确体外振动与轧件成型质量的相互作用规律，是控制轧件成型质量的关键之处。

现阶段有关于体外振动对轧件成型质量的影响，许多研究人员做了大量的工作。中国发明专利CN104707872A公开了一种抑制轧制板材传送振动的装置，属于轧制机械技术领域，在轧制板材传送过程中依次设置有前置减振组件和后置减振组件，前置减振组件和后置减振组件分别设置在轧制板材的下方，减振组件均由飞轮、皮带轮、皮带、电磁辊构成。在高速轧制过程中，可以实时的抑制板材的振动，在实际的生产中具有广泛的应用前景。

中国发明专利CN108136459A公开了一种轧机机架、轧制设备和用于主动减弱轧机机架中的振动方法，涉及一种用于轧制、优选冷轧金属物件的具有至少一个轧机机架和至少一个用于主动地减弱轧机机架中振动系统的轧制设备，同时还涉及一种用于主动减弱轧机机架中振动的方法，其中检测轧机机架中的振动并且产生抵抗该振动的反作用振动，同时反作用振动借助于至少一个执行器产生。在轧制的过程中能够以较小的结构耗费最好地、主动地减弱轧机机架中的振动。

中国发明专利CN108568455A公开了一种轧机振动监测及振动纹缺陷判别方法，属于金属轧机或其加工产品的测量方法领域，用于在实现振动及时报警的同时实现振动纹缺陷的准确判定，通过检测器配合基础自动化控制机来完成，同时在基础自动化控制机中设置有数据处理单元、数据存储单元、数据比较单元机输出单元；在轧制振动监测及报警的基础上引入了缺陷判别方法，保证了振动报警的及时性，减少了振动纹缺陷的发生量，有效提高了振动纹缺陷判断的准确率。

中国发明专利CN208458960U公开了一种轧制振动实验平台，属于轧制振动检测与实验演练技术领域，该轧制振动实验平台，可实现轧机上工作辊的径向振动和扭转振动，只能揭示轧制振动的内部机理。

以上提到的发明专利都只是侧重于轧制振动的抑制、减弱、监测、缺陷以及内部机理，不能揭示轧制振动时对轧件轧制成型质量的影响，同时这些发明专利都不能研究体外振动与轧件成型质量的相互作用规律。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种异步轧制体外振动模拟实验平台，该异步轧制体外振动模拟实验平台有助于揭示轧制振动时对轧件轧制成型质量的影响，明确体外振动与轧件成型质量的影响规律，同时为上述研究提供有效的实验数据，为轧制振动提供更加准确模拟实验平台。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：

一种异步轧制体外振动模拟实验平台，最少包括一个体外振动发生装置；所述体外振动发生装置包括供轧件通过的上滚筒组件和下滚筒组件，作用于上滚筒组件使之沿水平、垂直两个方向振动的水平助动机构和垂直助动机构，作用于上滚筒组件使之沿圆周方向扭转振动的电涡流振动器，直接作用于偏心支座并使之轴向振动、同时间接作用于固定在该偏心支座上的电涡流振动器实现轴向振动或轴向振动与扭转振动叠加的偏心组件；所述水平助动机构、垂直助动机构、电涡流振动器、偏心组件或独立、或在不同方向振动耦合或在同方向不同激励处激振组合；当所述轧件从上滚筒组件和下滚筒组件之间通过时，所述水平助动机构和垂直助动机构作用于上滚筒组件沿水平、垂直方向振动，电涡流振动器作用于上滚筒组件沿圆周方向扭转振动，偏心组件直接作用于偏心支座并使之轴向振动、同时间接作用于固定在该偏心支座上的电涡流振动器实现轴向振动或轴向振动与扭转振动叠加。

作为对上述技术方案的改进，所述体外振动发生装置还包括水平抽屉式伸缩机构、垂直抽屉式伸缩机构、弹簧反馈机构；水平抽屉式伸缩机构和垂直抽屉式伸缩机构与水平助动机构和垂直助动机构分别对应提供反馈能量，使上滚筒组件在水平、垂直方向上反向振动，弹簧反馈机构与偏心组件对应提供反馈能量，使偏心支座在轴向上反向振动。

作为对上述技术方案的改进，所述上滚筒组件和下滚筒组件包括滚筒机架、通过轴承可转动的设置于两个滚筒机架上的上滚筒和下滚筒，所述上滚筒和下滚筒相对设置；所述上滚筒传动侧连接有联轴器并通过联轴器连接调速电机，由调速电机驱动连接；所述水平助动机构和垂直助动机构分别包括激振器、用于固定激振器且设置有导向孔的底板、固定在滚筒机架上的安装基板、固定在安装基板上的导柱、设置于安装基板与底板间且套设于导柱外周的弹簧，所述底板通过导向孔、导柱的滑动配合可伸缩的设置在安装基板上；所述水平助动机构的激振器在水平方向的一侧作用于上滚筒使之水平振动，所述垂直助动机构的激振器从上滚筒上方垂直作用于上滚筒使之垂直振动。

作为对上述技术方案的改进，所述水平抽屉式伸缩机构和垂直抽屉式伸缩机构分别包括固定在滚筒机架上的抽屉安装板、固定在抽屉安装板一端的抽屉侧板、可滑动的设置于抽屉安装板间的抽屉挡板、套设于抽屉侧板外且位于抽屉安装板与抽屉挡板间的弹簧；所述水平抽屉式伸缩机构在水平助动机构的对侧、所述垂直抽屉式伸缩机构在垂直助动机构的对侧，当所述水平助动机构和垂直助动机构作用在上滚筒振动时，所述水平抽屉式伸缩机构和垂直抽屉式伸缩机构中的弹簧在受到对侧助动机构的振动后被压缩，提供反馈振动能量。

作为对上述技术方案的改进，所述电涡流振动器通过联轴器与上滚筒的操作侧同轴连接，所述电涡流振动器通过支撑架安装固定在偏心支座上；所述偏心组件位于偏心支座一侧，包括两个偏心支架、通过轴承可转动的设置于偏心支架上的偏心轴、固定设置于偏心轴上的偏心轮，所述偏心轮在转动时外周作用于偏心支座产生轴向振动，进而使偏心支座及在其上架设的电涡流振动器产生同步轴向振动；所述弹簧反馈机构位于偏心支座的另一侧并与偏心组件相对应，所述弹簧反馈机构包括弹簧安装板、设置于弹簧安装板与偏心支座之间的弹簧，当所述偏心轮作用于偏心支座使之产生轴向振动时，弹簧在受到偏心支座的的轴向振动后被压缩，提供反馈能量，为偏心支座在该方向的振动提供能量。

作为对上述技术方案的改进，所述偏心组件还包括与偏心轴同轴传动连接的联轴器、与联轴器同轴传动连接的变频电机。

作为对上述技术方案的改进，所述异步轧制体外振动模拟实验平台还包括设置于体外振动发生装置后且对轧件进行预紧的中间刚度预紧输送装置；所述中间刚度预紧输送装置包括预紧输送架、设置于预紧输送架上的框架、固定于框架上且位于轧件下方的可转动的下预紧输送滚筒组件、位于轧件上方的可转动的上预紧输送滚筒组件，所述上预紧输送滚筒组件设置于下斜楔的底部且与下预紧输送滚筒组件相对，所述下斜楔的上方设置有上斜楔以与下斜楔组成斜楔结构；当所述上斜楔与下斜楔相对滑动时，所述下斜楔底部的下预紧输送滚筒组件对轧件施加预紧力。

作为对上述技术方案的改进，所述上斜楔、下斜楔设置于连接板形成的框架内，所述框架固定设置在预紧输送架上；所述框架在一侧设置有带摇柄的丝杆以与上斜楔相抵并作用于上斜楔施加预紧力；所述上预紧输送滚筒组件、下预紧输送滚筒组件包括预紧输送滚轮和固定在预紧输送滚轮上的预紧输送滚筒，上预紧输送滚筒组件的预紧输送滚筒通过预紧输送滚轮可转动的设置于下斜楔的底部，下预紧输送滚筒组件的预紧输送滚筒通过预紧输送滚轮可转动的设置于框架的底部。

作为对上述技术方案的改进，所述异步轧制体外振动模拟实验平台还包括设置于中间刚度预紧输送装置后方的张力调整装置；所述张力调整装置包括径向缠绕张紧机构与沿轧件轧制方向能进行全程张力调整的纵向滚珠丝杠张力调整机构；所述纵向滚珠丝杠张力调整机构包括调整支座、用于固定调整支座的支座底架、固定于支座底架下的螺母座、嵌设于螺母座上的滚珠螺母、与滚珠螺母传动连接的滚珠丝杆、与滚珠丝杆连接的联轴器、与联轴器连接的伺服电机；当伺服电机工作时，伺服电机旋转带动联轴器，从而带动滚珠丝杆、滚珠螺母、螺母座动作，然后通过支座底架带动调整支座移动，以沿轧件轧制方向能进行全程张力调整；所述径向缠绕张紧机构包括可转动的设置于调整支座上的卷筒空心轴、与卷筒空心轴可转动连接的螺杆、与螺杆传动连接的十字连接板、套设于卷筒空心轴上的挡板、位于挡板外侧且套设于卷筒空心轴的胀缩卷筒、胀缩卷筒与十字连接板固定连接，所述胀缩卷筒的外周铰接的连杆、所述连杆铰接有弓形板；所述挡板在径向设置有弓形板通过的空位槽，所述弓形板一端穿过空位槽，所述弓形板在位于挡板的两侧设置有径向滚轮；所述卷筒空心轴在位于径向缠绕张紧机构的对侧设置有减速器以及与减速器传动连接的减速电机；当所述螺杆动作时，螺杆带动十字连接板固定连接的胀缩卷筒移动，进而通过胀缩卷筒周部铰接的连杆带动弓形板相对于卷筒空心轴在径向上移动，以调整轧件缠绕层间的松紧程度；当所述减速电机转动时，减速电机通过减速器带动卷筒空心轴转动，进而带动整个径向缠绕张紧机构，实现对轧件的缠绕。

作为对上述技术方案的改进，所述异步轧制体外振动模拟实验平台还包括支撑平台，设置于支撑平台上的固定台，两个偏心支架、两个滚筒机架、预紧输送架、变频电机、调速电机固定在固定台上，所述偏心支座与固定台之间设置有导轨滑动机构以支持偏心支座与固定台的相对位移，调整支座与支撑平台之间设置有导轨滑动机构，以支持调整支座与支撑平台的相对位移。

作为对上述技术方案的改进，所述异步轧制体外振动模拟实验平台还包括传感器架，所述传感器架在轧件的入轧侧与出轧侧设置有非接触电涡流位移传感器以检测轧件在垂直方向的悬垂度；所述纵向滚珠丝杠机构连接的电机尾部设置有编码器以反馈该电机的转速。

与现有技术相比，本发明所取得的有益效果是：

一、该异步轧制体外振动模拟实验平台，在轧制装置外部设置有体外振动发生装置，该体外振动发生装置设有两个控制上滚筒沿水平、垂直方向振动的助动机构，可对上滚筒分别沿水平、垂直方向施加直线振动，进而研究上滚筒水平方向的振动与垂直方向的振动对轧件成型质量的影响。

二、体外振动发生装置中的上滚筒端连接设有控制上滚筒沿圆周方向扭转振动的电涡流振动器，且电涡流振动器与上滚筒的操作侧同轴设置，进而研究体外扭转振动对轧件成型质量的影响。

三、在电涡流振动器的偏心支座底处设有控制偏心支座连同电涡流振动器与同轴相连接的上滚筒沿轴向振动的偏心轮，进而研究体外轴向振动对轧件成型质量的影响。

四、中间刚度预紧输送装置有预紧输送滚轮与预紧输送滚筒对轧件进行预紧刚度，并设有斜楔结构调整，适应变化的轧件的厚度。

五、轧制装置的入轧侧与出轧侧各设有两个非接触电涡流位移传感器，通过悬垂度测量评估张力，并把该信号反馈给张力调整装置，提高了张力调整装置的灵活性与准确性能。

六、所述张力调整装置上设有径向缠绕张紧机构与沿轧件轧制方向能进行全程张力调整的纵向滚珠丝杠张力调整机构，二者参数匹配协调，达到张力调整的目的，同时在丝杠与电机相连接的电机尾部有编码器来反馈电机实际转速，且径向缠绕张紧机构可根据实际需求来及时协调弓形板沿径向涨缩。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明体外振动发生装置的正视图；

图2是图1按A-A向的剖视图；

图3是图1按B-B向的剖视图；

图4是本发明体外振动发生装置的俯视图；

图5是本发明中间刚度预紧输送装置的正视图；

图6是本发明中间刚度预紧输送装置的俯视图；

图7是本发明中间刚度预紧输送装置的侧视图；

图8是本发明轧制装置的正视图；

图9是本发明张力调整装置的正视图；

图10是本发明张力调整装置的俯视图；

图11是本发明张力调整装置的侧视图；

图12是图11按C-C向的剖视图；

图13是本发明的胀缩卷筒的主视图；

图14是本发明装配图的正视图；

图15是本发明装配图的俯视图。

附图标记：1、固定台；2、偏心轮；3、偏心轴；4、偏心支座；5、支撑架；6、电涡流振动器；7、弹簧反馈机构；8、弹簧；9、弹簧安装板；10、联轴器；11、垂直助动机构；12、垂直抽屉式伸缩机构；13、水平助动机构；14、水平抽屉式伸缩机构；15、上滚筒；16、下滚筒；17、调节丝杠；18、轴承端盖；19、轴承座；20、轴承；21、联轴器；22、调速电机；23、滚筒机架；24、导轨；25、变频电机；26、联轴器；27、偏心支架；28、下斜楔；29、上斜楔；30、预紧输送滚轮；31、预紧输送滚筒；32、框架；33、丝杆；34、摇柄；35、轧件；36、预紧输送架；37、42、非接触电涡流位移传感器；38、上工作辊；39、上支撑辊；40、下工作辊；41、下支撑辊；43、传感器架；44、轧制机架；45、径向缠绕张紧机构；46、径向滚轮；47、挡板；48、弓形板；49、连杆；50、螺杆；51、卷筒空心轴；52、胀缩卷筒；53、调整支座；54、支座底架；55、纵向滚珠丝杠张力调整机构；56、螺母座；57、滚珠螺母；58、滚珠丝杠；59、联轴器；60、伺服电机；61、编码器；62、滑台；63、导轨；64、减速器；65、减速电机；66、支撑平台；67、十字连接板；131、激振器；132、底板；133、弹簧；134、安装基板；135、导柱；141、弹簧；142、抽屉安装板；143、抽屉侧板；144抽屉挡板。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“设置”、“连接”等术语应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1-15所示，现有技术的轧制装置一般包括两个轧制机架44、可转动的设置于两个轧制机架44之间的上支撑辊39、上工作辊38、下工作辊40、下支撑辊41，轧件35从上工作辊38、下工作辊40之间穿过轧制。轧制装置设置在固定台1上，固定台1设置在支撑平台66上。

本发明的异步轧制体外振动模拟实验平台，是加载在轧制装置之外的一个异步轧制体外振动模拟实验平台，该异步轧制体外振动模拟实验平台最少包括一个体外振动发生装置；所述体外振动发生装置包括供轧件35通过的上滚筒组件和下滚筒组件，作用于上滚筒组件使之沿水平、垂直两个方向振动的水平助动机构13和垂直助动机构11，与水平助动机构13和垂直助动机构11相对应以提供反馈能量的水平抽屉式伸缩机构14和垂直抽屉式伸缩机构12，作用于上滚筒组件使之沿圆周方向扭转振动的电涡流振动器6（电涡流振动器6架设于偏心支座4上，偏心支座4可滑动的设置于导轨24上），直接作用于偏心支座4并使之轴向振动、同时间接作用于固定在该偏心支座4上的电涡流振动器6实现轴向振动或轴向振动与扭转振动叠加的偏心组件，与偏心组件相对应反向作用于偏心支座提供反馈能量的弹簧反馈机构7；所述水平助动机构13、垂直助动机构11、电涡流振动器6、偏心组件或独立、或在不同方向振动耦合或在同方向不同激励处激振组合；当所述轧件35从上滚筒组件和下滚筒组件之间通过时，所述水平助动机构和垂直助动机构作用于上滚筒组件沿水平、垂直方向振动，水平抽屉式伸缩机构14和垂直抽屉式伸缩机构12与水平助动机构13和垂直助动机构11分别对应提供反馈能量，使上滚筒组件在水平、垂直方向上反向振动；电涡流振动器6作用于上滚筒组件沿圆周方向扭转振动，偏心组件激励架设于导轨24上的偏心支座4（电涡流振动器6架设于偏心支座4上），使偏心支座4沿导轨24实现轴向振动，也可以同时实现轴向振动叠加扭转振动，弹簧反馈机构与偏心组件对应提供反馈能量，使偏心支座在轴向上反向振动。

所述上滚筒组件和下滚筒组件包括滚筒机架23、通过轴承20可转动的设置于两个滚筒机架23上的上滚筒15和下滚筒16；且上滚筒15、下滚筒16相对设置，所述上滚筒15的传动侧连接有联轴器21并通过联轴器21连接调速电机22，由调速电机22驱动连接；所述水平助动机构13和垂直助动机构11分别包括激振器131、用于固定激振器131且设置有导向孔的底板132、固定在滚筒机架23上的安装基板134、固定在安装基板134上的导柱135、设置于安装基板134与底板132间且套设于导柱135外周的弹簧133，所述底板132通过导向孔、导柱135的滑动配合可伸缩的设置在安装基板134上；所述水平助动机构13的激振器131在水平方向的一侧作用于上滚筒15使之水平振动，所述垂直助动机构11的激振器131从上滚筒15上方垂直作用于上滚筒15使之垂直振动。

从图1中还可以看出，轴承20安装在轴承座19上，其中上滚筒组件的轴承座19的两端安装有轴承端盖18，轴承座19、轴承20以组件的形式安装在滚筒机架23上，上滚筒15和下滚筒16穿设在轴承19上。滚筒机架23在顶端穿设有调节丝杆17且该调节丝杆17与上滚筒组件的轴承座19相抵来调节上滚筒15和下滚筒16之间的间隙，以与不同厚度的轧件35相适配。

所述水平抽屉式伸缩机构14和垂直抽屉式伸缩机构12分别包括固定在滚筒机架23上的抽屉安装板142、固定在抽屉安装板142一端的抽屉侧板143、可滑动的设置于抽屉安装板142间的抽屉挡板144、套设于抽屉侧板143外且位于抽屉安装板142与抽屉挡板144间的弹簧141；所述水平抽屉式伸缩机构14在水平助动机构13对侧，所述垂直抽屉式伸缩机构12在垂直助动机构11对侧；当所述水平助动机构13和垂直助动机构11作用在上滚筒15振动时，所述水平抽屉式伸缩机构14和垂直抽屉式伸缩机构12中的弹簧141在受到对侧助动机构的振动后被压缩，提供反馈振动能量。

所述电涡流振动器6通过联轴器10与上滚筒15的操作侧同轴连接，所述电涡流振动器6通过支撑架5安装固定在偏心支座4上；所述偏心组件位于偏心支座4一侧，包括两个偏心支架27、通过轴承可转动的设置于两个偏心支架27上的偏心轴3、固定设置于偏心轴3上的偏心轮2，所述偏心轮2在转动时外周作用于偏心支座4产生轴向振动，进而使偏心支座4及在其上架设的电涡流振动器6产生同步轴向振动；固定台1在偏心组件的对侧设置有弹簧反馈机构7，所述弹簧反馈机构7包括弹簧安装板9、设置于弹簧安装板9与偏心支座4之间的弹簧8，当所述偏心轮2作用于偏心支座4产生轴向振动时，振动位移被设置于固定台1固定位置的弹簧安装板9所限制，弹簧8在受到偏心支座4的轴向振动后被压缩，提供反馈能量，为偏心支座4在该方向的振动提供能量。所述偏心组件还包括与偏心轴3同轴传动连接的联轴器26、与联轴器26同轴传动连接的变频电机25。

所述异步轧制体外振动模拟实验平台还包括设置于体外振动发生装置后且对轧件35进行预紧的中间刚度预紧输送装置；所述中间刚度预紧输送装置包括预紧输送架36、设置于预紧输送架上的框架32、固定于框架32上且位于轧件下方的可转动的下预紧输送滚筒组件、位于轧件35上方的可转动的上预紧输送滚筒组件，所述上预紧输送滚筒组件设置于下斜楔28的底部且与下预紧输送滚筒组件位置相对，所述下斜楔28的上方设置有上斜楔29以与下斜楔28组成斜楔结构；当所述上斜楔29与下斜楔28相对滑动时，所述下斜楔28底部的下预紧输送滚筒组件对轧件35施加预紧力。

所述上斜楔29、下斜楔28设置于连接板形成的框架27内，所述框架27固定设置在预紧输送架36上；所述框架27在一侧设置有带摇柄34的丝杆33以与上斜楔29相抵并作用于上斜楔29施加预紧力；所述上预紧输送滚筒组件、下预紧输送滚筒组件包括预紧输送滚轮30和固定在预紧输送滚轮30上的预紧输送滚筒31，上预紧输送滚筒组件的预紧输送滚筒31通过预紧输送滚轮30可转动的设置于下斜楔28的底部，下预紧输送滚筒组件的预紧输送滚筒31通过预紧输送滚轮31可转动的设置于框架27的底部。

所述异步轧制体外振动模拟实验平台还包括设置于中间刚度预紧输送装置后方的张力调整装置，所述张力调整装置包括径向缠绕张紧机构45与沿轧件轧制方向能进行全程张力调整的纵向滚珠丝杠张力调整机构55；所述纵向滚珠丝杠张力调整机构55包括调整支座53、用于固定调整支座53的支座底架54、固定于支座底架54下的螺母座56、嵌设于螺母座56上的滚珠螺母57、与滚珠螺母57传动连接的滚珠丝杆58、与滚珠丝杆58连接的联轴器59（弹性联轴器）、与联轴器59（弹性联轴器）连接的伺服电机60；当伺服电机60工作时，伺服电机60旋转带动联轴器59（弹性联轴器），从而带动滚珠丝杆58、滚珠螺母57、螺母座56动作，然后通过支座底架54带动调整支座53移动，以沿轧件轧制方向能进行全程张力调整；所述径向缠绕张紧机构包括可转动的设置于调整支座53上的卷筒空心轴51、与卷筒空心轴51可转动连接的螺杆50、与螺杆50传动连接的十字连接板67、套设于卷筒空心轴51上的挡板47、位于挡板47外侧且套设于卷筒空心轴51的胀缩卷筒52、胀缩卷筒52与十字连接板67固定连接，所述胀缩卷筒52的外周铰接的连杆49、所述连杆49铰接有弓形板48；所述挡板47在径向设置有弓形板48通过的空位槽，所述弓形板48一端穿过空位槽，所述弓形板48在位于挡板47的两侧设置有径向滚轮46；所述卷筒空心轴51在位于径向缠绕张紧机构的对侧设置有减速器64以及与减速器64传动连接的减速电机65；当所述螺杆50动作时，螺杆50带动十字连接板67固定连接的胀缩卷筒52移动，进而通过胀缩卷筒52周部铰接的连杆49带动弓形板48相对于卷筒空心轴51在径向上移动，以调整轧件35缠绕层间的松紧程度；当所述减速电机65转动时，减速电机65通过减速器64带动卷筒空心轴51转动，进而带动整个径向缠绕张紧机构，实现对轧件35的缠绕。

所述异步轧制体外振动模拟实验平台还包括支撑平台66，设置于支撑平台66上的固定台1，两个偏心支架27、两个滚筒机架23、预紧输送架36、变频电机、调速电机固定在固定台1上，所述偏心支座4与固定台1之间设置有导轨滑动机构以支持偏心支座与固定台的相对位移，支座底架54与支撑平台66之间设置有导轨滑动机构，以支持调整支座53与支撑平台66的相对位移。其中偏心支座4与固定台1之间的导轨滑动机构由设置于偏心支座4下的滑槽与镶设于固定台1上的导轨24组成，支座底架54与支撑平台66之间的导轨滑动机构由设置于支座底架54下的滑台62和镶设于固定台1上的导轨63组成。

所述异步轧制体外振动模拟实验平台还包括传感器架43，传感器架43设置于轧制机架44上，所述传感器架43的上面在轧件35的入轧侧与出轧侧设置有非接触电涡流位移传感器37、42以检测轧件35在垂直方向的悬垂度；所述纵向滚珠丝杠机构55连接的伺服电机60尾部设置有编码器61以反馈该伺服电机60的转速。电涡流位移传感器37、42采集探测轧件35在垂直方向悬垂度数据，反馈给控制算法器来调整滚珠丝杠58转动的圈数，实现调整支座53在导轨63上相对于中间预紧输送装置固定端的行程变化，达到张力调整的目的；在丝杠58驱动电机60相连接的电机尾部有编码器61来反馈电机实际转速。

以图14为例，该发明的异步轧制体外振动模拟实验平台的整个大致过程是这样的：轧件35由最左侧开卷装置输出经过体外振动发生装置、中间刚度预紧输送装置进入张力调整装置中的缠绕结构，在此过程中研究体外振动发生装置对轧件35成型质量的影响。水平助动机构13对上滚筒15施加水平振动，垂直助动机构11对上滚筒15施加垂直振动，电涡流振动器6控制上滚筒15沿圆周方向扭转振动，偏心组件激励架设于导轨24上的偏心支座4（电涡流振动器6架设于偏心支座4上），使偏心支座4沿导轨24实现轴向振动，也可以同时实现轴向振动叠加扭转振动，弹簧反馈机构与偏心组件对应提供反馈能量，使偏心支座在轴向上反向振动。

还以图14为例，本发明的异步轧制体外振动模拟实验平台具体工作过程如下：轧件35经过体外振动发生装置上滚筒15、下滚筒16，水平助动机构13对上滚筒15施加水平振动，上滚筒15接触到水平抽屉式伸缩机构14的抽屉挡板144，弹簧141在受到其对边水平助动机构13的振动后被压缩，提供反馈能量，并进一步为上滚筒15在该方向的振动提供能量，从而完成对上滚筒15在水平方向的振动，得到上滚筒15水平方向的振动对轧件35成型质量的影响；垂直助动机构11对上滚筒15产生垂直振动，上滚筒15接触到垂直抽屉式伸缩机构12的抽屉挡板144、弹簧141在受到其对边助动机构11的振动后被压缩，提供反馈能量，并进一步为上滚筒15在该方向的振动提供能量，从而完成对上滚筒15在垂直方向的振动，得到上滚筒15垂直方向的振动对轧件35成型质量的影响；上滚筒15的轴端连接设有控制上滚筒15沿圆周方向扭转振动的电涡流振动器6，电涡流振动器6与上滚筒端15的操作侧通过同轴设置的联轴器10连接，联轴器10的左端部与电涡流振动器6连接，联轴器10的右端部与上滚筒15轴端连接，从而得到体外扭转振动对轧件35成型质量的影响；偏心轮2设在电涡流振动器6的偏心支座4底处，控制偏心支座4连同电涡流振动器6与同轴相连接的上滚筒15沿轴向振动，偏心轴3与尾部变频电机25通过联轴器26（套筒式联轴器）连接，联轴器26（套筒式联轴器）的左端部与变频电机25相连，联轴器26（套筒式联轴器）的右端部与偏心轴3相连，偏心轮2装在偏心轴3上旋转时，偏心轮2的外周与电涡流振动器6下的偏心支座4接触，偏心支座4沿轴向振动，当偏心轮2对电涡流振动器6下的偏心支座4产生轴向振动时，弹簧8在受到偏心支座4的振动后被压缩，提供反馈能量，并进一步为偏心支座4在该方向的振动提供能量，从而完成对偏心支座4的轴向振动，实现上滚筒15沿轴向振动，进而研究体外轴向振动对轧件35成型质量的影响。轧件35由中间刚度预紧输送装置中的预紧输送滚轮30、预紧输送滚筒31进行输送，且预紧输送滚轮30与滚筒预紧输送31对轧件35进行预紧刚度，并设有上斜楔结构29调整与适应变化的轧件35的厚度。轧制装置入轧侧与出口侧分别设有两个非接触电涡流位移传感器37、42，用来检测轧件35在垂直方向的悬垂度，反馈轧件35实际张力的变化程度；张力调整装置上设有径向缠绕张紧机构45、与沿轧件35轧制方向能进行全程张力调整的纵向滚珠丝杠张力调整机构55，以探测轧件35在垂直方向悬垂度的电涡流位移传感器37、42的采集数据，反馈给控制算法器来调整纵向滚珠丝杠58转动的圈数，实现调整支座53在导轨63上相对于中间预紧输送装置固定端的行程变化，达到张力调整的目的,同时在驱动丝杠58的伺服电机60相连接的电机尾部有编码器61来反馈伺服电机60实际转速；径向缠绕张紧机构45设在张力调整装置上，其径向缠绕功能由与卷筒空心轴51相配合的螺杆50在卷筒空心轴51内的转动实现径向移动，从而带动联接的连杆49实现弓形板48相对于卷筒空心轴51在径向上的距离的伸长与回缩(进而调整对轧件35缠绕的圈与圈之间的层间的松紧调整)；卷筒空心轴51穿透挡板47后与减速器64的伸出轴相连，减速器64的输入端联接减速电机65；减速电机65旋转后，通过减速器64减速，带动与整个缠绕功能相连的卷筒空心轴51旋转，实现对轧件35的缠绕；当连杆49带动弓形板48在径向移动过程中，通过挡板47上与弓形板48相连的径向滚轮46起支撑和减摩作用，放松挡板47和连杆49对弓形板48的约束。可以实现体外振动发生装置中，上滚筒的水平振动、垂直振动、扭转振动、轴向振动，几类振动型式可以相互独立，也可以按研究需要实现不同方向的振动耦合，甚至同方向不同激励处的不同频率的激振组合，通过科学研究平台的搭建和功能完善，有助于揭示轧制振动时对轧件轧制成型质量的影响，明确体外振动与轧件成型质量的相互作用规律，同时为上述研究提供有效的实验数据。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种异步轧制体外振动模拟实验平台，其特征在于，最少包括一个体外振动发生装置；所述体外振动发生装置包括供轧件通过的上滚筒组件和下滚筒组件，作用于上滚筒组件使之沿水平、垂直两个方向振动的水平助动机构和垂直助动机构，作用于上滚筒组件使之沿圆周方向扭转振动的电涡流振动器，直接作用于偏心支座并使之轴向振动、同时间接作用于固定在该偏心支座上的电涡流振动器实现轴向振动或轴向振动与扭转振动叠加的偏心组件；所述水平助动机构、垂直助动机构、电涡流振动器、偏心组件或独立、或在不同方向振动耦合或在同方向不同激励处激振组合；当所述轧件从上滚筒组件和下滚筒组件之间通过时，所述水平助动机构和垂直助动机构作用于上滚筒组件沿水平、垂直方向振动，电涡流振动器作用于上滚筒组件沿圆周方向扭转振动，偏心组件直接作用于偏心支座并使之轴向振动、同时间接作用于固定在该偏心支座上的电涡流振动器实现轴向振动或轴向振动与扭转振动叠加。

2.根据权利要求1所述的异步轧制体外振动模拟实验平台，其特征在于：所述体外振动发生装置还包括水平抽屉式伸缩机构、垂直抽屉式伸缩机构、弹簧反馈机构；水平抽屉式伸缩机构和垂直抽屉式伸缩机构与水平助动机构和垂直助动机构分别对应提供反馈能量，使上滚筒组件在水平、垂直方向上反向振动，弹簧反馈机构与偏心组件对应提供反馈能量，使偏心支座在轴向上反向振动。

3.根据权利要求2所述的异步轧制体外振动模拟实验平台，其特征在于：所述上滚筒组件和下滚筒组件包括滚筒机架、通过轴承可转动的设置于两个滚筒机架上的上滚筒和下滚筒，所述上滚筒和下滚筒相对设置；所述上滚筒的传动侧连接有联轴器并通过联轴器连接调速电机，由调速电机驱动连接；所述水平助动机构和垂直助动机构分别包括激振器、用于固定激振器且设置有导向孔的底板、固定在滚筒机架上的安装基板、固定在安装基板上的导柱、设置于安装基板与底板间且套设于导柱外周的弹簧，所述底板通过导向孔、导柱的滑动配合可伸缩的设置在安装基板上；所述水平助动机构的激振器在水平方向的一侧作用于上滚筒使之水平振动，所述垂直助动机构的激振器从上滚筒上方垂直作用于上滚筒使之垂直振动。

4.根据权利要求3所述的异步轧制体外振动模拟实验平台，其特征在于：所述水平抽屉式伸缩机构和垂直抽屉式伸缩机构分别包括固定在滚筒机架上的抽屉安装板、固定在抽屉安装板一端的抽屉侧板、可滑动的设置于抽屉安装板间的抽屉挡板、套设于抽屉侧板外且位于抽屉安装板与抽屉挡板间的弹簧；所述水平抽屉式伸缩机构在水平助动机构的对侧、所述垂直抽屉式伸缩机构在垂直助动机构的对侧，当所述水平助动机构和垂直助动机构作用在上滚筒振动时，所述水平抽屉式伸缩机构和垂直抽屉式伸缩机构中的弹簧在受到对侧助动机构的振动后被压缩，提供反馈振动能量。

5.根据权利要求3所述的异步轧制体外振动模拟实验平台，其特征在于：所述电涡流振动器通过联轴器与上滚筒的操作侧同轴连接，所述电涡流振动器通过支撑架安装固定在偏心支座上；所述偏心组件位于偏心支座一侧，包括两个偏心支架、通过轴承可转动的设置于偏心支架上的偏心轴、固定设置于偏心轴上的偏心轮，所述偏心轮在转动时外周作用于偏心支座产生轴向振动，进而使偏心支座及在其上架设的电涡流振动器产生同步轴向振动；所述弹簧反馈机构位于偏心支座的另一侧并与偏心组件相对应，所述弹簧反馈机构包括弹簧安装板、设置于弹簧安装板与偏心支座之间的弹簧，当所述偏心轮作用于偏心支座使之产生轴向振动时，弹簧在受到偏心支座的的轴向振动后被压缩，提供反馈能量，为偏心支座在该方向的振动提供能量。

6.根据权利要求2所述的异步轧制体外振动模拟实验平台，其特征在于：所述异步轧制体外振动模拟实验平台还包括设置于体外振动发生装置后且对轧件进行预紧的中间刚度预紧输送装置；所述中间刚度预紧输送装置包括预紧输送架、设置于预紧输送架上的框架、固定于框架上且位于轧件下方的可转动的下预紧输送滚筒组件、位于轧件上方的可转动的上预紧输送滚筒组件，所述上预紧输送滚筒组件设置于下斜楔的底部且与下预紧输送滚筒组件相对，所述下斜楔的上方设置有上斜楔以与下斜楔组成斜楔结构；当所述上斜楔与下斜楔相对滑动时，所述下斜楔底部的下预紧输送滚筒组件对轧件施加预紧力。

7.根据权利要求6所述的异步轧制体外振动模拟实验平台，其特征在于：所述上斜楔、下斜楔设置于连接板形成的框架内，所述框架固定设置在预紧输送架上；所述框架在一侧设置有带摇柄的丝杆以与上斜楔相抵并作用于上斜楔施加预紧力；所述上预紧输送滚筒组件、下预紧输送滚筒组件包括预紧输送滚轮和固定在预紧输送滚轮上的预紧输送滚筒，上预紧输送滚筒组件的预紧输送滚筒通过预紧输送滚轮可转动的设置于下斜楔的底部，下预紧输送滚筒组件的预紧输送滚筒通过预紧输送滚轮可转动的设置于框架的底部。

8.根据权利要求1所述的异步轧制体外振动模拟实验平台，其特征在于：所述异步轧制体外振动模拟实验平台还包括设置于中间刚度预紧输送装置后方的张力调整装置；所述张力调整装置包括径向缠绕张紧机构与沿轧件轧制方向能进行全程张力调整的纵向滚珠丝杠张力调整机构；所述纵向滚珠丝杠张力调整机构包括调整支座、用于固定调整支座的支座底架、固定于支座底架下的螺母座、嵌设于螺母座上的滚珠螺母、与滚珠螺母传动连接的滚珠丝杆、与滚珠丝杆连接的联轴器、与联轴器连接的伺服电机；当伺服电机工作时，伺服电机旋转带动联轴器，从而带动滚珠丝杆、滚珠螺母、螺母座动作，然后通过支座底架带动调整支座移动，以沿轧件轧制方向能进行全程张力调整；所述径向缠绕张紧机构包括可转动的设置于调整支座上的卷筒空心轴、与卷筒空心轴可转动连接的螺杆、与螺杆传动连接的十字连接板、套设于卷筒空心轴上的挡板、位于挡板外侧且套设于卷筒空心轴的胀缩卷筒、胀缩卷筒与十字连接板固定连接，所述胀缩卷筒的外周铰接有连杆、所述连杆铰接有弓形板；所述挡板位于减速电机的对侧且在径向设置有弓形板通过的空位槽，所述弓形板一端穿过空位槽，所述弓形板在位于挡板的两侧设置有径向滚轮；所述卷筒空心轴在位于径向缠绕张紧机构的对侧设置有减速器以及与减速器传动连接的减速电机；当所述螺杆动作时，螺杆带动十字连接板固定连接的胀缩卷筒移动，进而通过胀缩卷筒周部铰接的连杆带动弓形板相对于卷筒空心轴在径向上移动，以调整轧件缠绕层间的松紧程度；当所述减速电机转动时，减速电机通过减速器带动卷筒空心轴转动，进而带动整个径向缠绕张紧机构，实现对轧件的缠绕。

9.根据权利要求8所述的异步轧制体外振动模拟实验平台，其特征在于：所述异步轧制体外振动模拟实验平台还包括支撑平台，设置于支撑平台上的固定台，两个偏心支架、两个滚筒机架、预紧输送架、变频电机、调速电机固定在固定台上，所述偏心支座与固定台之间设置有导轨滑动机构以支持偏心支座与固定台的相对位移，调整支座与支撑平台之间设置有导轨滑动机构，以支持调整支座与支撑平台的相对位移。

10.根据权利要求1所述的异步轧制体外振动模拟实验平台，其特征在于：所述异步轧制体外振动模拟实验平台还包括传感器架，所述传感器架在轧件的入轧侧与出轧侧设置有非接触电涡流位移传感器以检测轧件在垂直方向的悬垂度；所述纵向滚珠丝杠机构连接的电机尾部设置有编码器以反馈该电机的转速。