1、 武汉科技大学硕士学位论文热轧地下卷取机扭矩分析及预测姓名：田凯华申请学位级别：硕士专业：机械工程指导教师：吕勇20120524武 汉 科 技 大 学硕士学位 论文细 致 研 究了生 产 现场 地 下卷 取机的主 要 组 成， 介 绍 了卷 取区 域 的相 关 设 备 及 其作用；分 析 了卷 取工 艺过 程 急 浮 ！瘴 踩 鼋 锥 。 珊 痵 鬿 ， 甌 术， 不在 为气缸控 制 ， 各液 压 缸和 气缸都 有 相 对 应 的压 力 伺 服 控制 和 位 置 伺 服 控制 。 目 前 ，间占 总时 间的 比例 。 因 此， 加 强加 热 炉 前 后、 废 钢 处 理 工序、 卷 取机前 后
2、的 机械 化 程 度 的带 钢 热 连 轧机的 自 动 化 水 平 经 历了 以 下 的 发 展 阶段 ：武 汉 科 技 大 学硕士学位 论文效益 ，重者 将 造成巨大 的经 济损 失 ，并且 有 可 能 造成人 员伤亡。 如年 ，美 国电 站，一台 发 电 机 组 连 续 两 次 发 生 大 轴 断裂 事故； 年 ，陕 西 秦 岭电 厂 ，一台 汽轮机 组 因 扭 振导 致轴 系断为 段 。 在 这 些 事故中 ，由 于 转轴 扭 转振 动引 发 的事故就占 有 一定 的比例 ，其主要 原因 在 于 当转轴 扭 振 时，转轴 的应力 状态 会发 生 周 期 性 地 变 化，引 起转轴 相关
3、零 件 及本 身疲劳 ，出 现故障 ，严 重时出 现转轴 断裂 情 况。 此外，扭 振 还 会破坏 机 器运 行 的平稳性 ，造成其他 一些 不良 影响 。 于 是 ，在 预防机 械 传 动系统故障 中 ，对 转轴 的动态 载荷 特 性 进 行预测 成为 了 一个 重要 手段 。为 了 提高 轧 机 的生 产性 能 ，目 前轧 机 的发 展趋势已经 向着大 型化、高 速 化及 现代 化的方 向发 展，主要 表 现为 轧 机 的驱动功 率 及 其轧 制力 矩 不断增大 ，但 是 轧 机 的机 械 结 构部 件设计 却向着反 方 向发 展，越 来越 经 济。 当时，在 轧 机 设计 时重点考虑 的
4、问题 是 静 态 强度，没有 将 扭 振 计 算考虑 到设 计 范围 ，因 而由 于 扭 振 的原因 造成的破坏 越 来越 频 繁 ，其问题 也变 得 突 出 起来。武 汉 科 技 大 学硕士学位 论文对于 热连轧 设备而 言 ， 要 想 建 立 适 当 的 张力， 设定 合 理 的 扭矩， 那么就必 须 对卷取相关 设备的 结 构 、工作原 理 等 了 解 清 楚 ， 故 这些 都是要 研 究 的 内容 。而 且 卷取张力控制是一个 变 化的 ， 因 而 在 卷取过 程 中 对其干扰的 减小甚 至 排 除 都是要 考虑的 问 题 。的 部分 数 据 进 行 预 测 分 析 ， 给出 工厂要
5、求 下的 部分 规格钢 种卷取过 程 的 扭矩变 化图 像 。后训 练、预 测 ， 给出目 标 规格钢 种卷取过 程 的 最 大 扭矩值 。研 究 的 创 新 点有 ：武 汉 科 技 大 学硕士学位 论文卷取 机相 关介 绍实、卷取 速度 快等 特点。 热轧 带 钢 卷取 机卷取 的 大 都是工业 原 材 料 ， 这些 原 材 料 不 仅用 于钢 厂本 身 大 量 热轧 带 钢 被 用 作冷 轧 的 原 材 料 或 者 制作管 道的 材 料 ， 而 且在 汽 车、船 舶 、航 天、 建 筑 、 化工等 工业 部 门 也 有 非 常 广 泛 的 应用 。 因 此， 在 国 民经济 的 发 展中
6、， 卷取 机有 着举 足轻重的 地 位 。热轧带钢 卷 取 机 是热 连 轧机 、 炉 卷 轧机 等轧钢 器件 的 配 套 设 备， 形式 众多 ， 包 括 地上叵 戮砣 淖 槌蒼。 刮图 卷 取 机 整 体布 置 图图 卷 取 液压 控 制 图输 出辊 道些辊 子 都 由 变频 控 制电机进 行 控 制， 并且分别 由 单 独的三相异 步电机逐 个 驱 动 。为 了 保证 与 精轧机同 步旋转 和输 送 辊 道 上 的带 钢 头 部和尾 部的 平 滑穿 带 ， 辊 道 采用了引前 速度 控 制和滞 后 速度 控 制， 并且根 据 卷取 机相应 的给 定 值 控 制精轧出口 的带 钢 头 尾
7、的轧制速 度 ， 从 而 保证 了 卷取 的顺 利 进 行 。此 外， 在 带 钢 尾 部离 开 精轧机之 后 ， 尾 部会 根 据跟 踪 结 果自动 减 速。移 动 。在 啪 砣 暗 牟嗟及 灏 艘 桓銎 叫 凶爸 煤 兔 坎飧 饕桓 龅那 阈 弊爸 茫辉 号和笥 ， 其 作用在 于 引起带 钢 弹 性 弯曲变形， 改变板 带 走 向 ， 引导 带 钢 正常绕 进 卷筒 ， 保证 卷取 过程 顺 利 进 行 。为 了 使 带 钢 进 入斜 槽 时 有 正确 的导 向 ， 同 时 增 加弯曲变形，一般采 用上 夹 送 辊 向 带 钢 运动 方向 对下 夹 送 辊 偏移 一个 距 离， 即辊 缝
8、 。目前 较 为 先进 的第 页卷 取 机工 艺 过 程 的体现主 要是 由 上 述设 备 的协调工 作 来 完 成 的。 根据 各个 设 备 的情 况可 以 将卷 取 过 程 分 为三 个 阶 段 ： 准 备 阶 段 、正 常 卷 取 阶 段 和 收 卷 阶 段 。准 备 阶 段武 汉 科 技 大 学硕士学位 论文卷 前 的准 备 工 作 就完 成 了。正 常 卷 取 状 态念。图 。 图 测试系 统 框 图硗 扭 矩 传 感 器鞔 变速箱 缍 制 动 器图 卷 筒主 传 动 系 统 测点 布 置 图第 页由于 轧钢厂环 境 复杂 ， 传 动 设备 器 件 繁多， 找 到 一 个 合 适的传
9、 动 测 试 器 件 就 显 得 十 分重要。通 过 现 场 实 际 考 察 ， 选 取 靠近 减速 箱 的主 传 动 连 接轴 作为 测 试 地点 。测 试 轧制 时 的主 扭矩 时 采用电 阻 应 变片作 为 接收 传 感器 。贴 片位 置 如图 所 示。信 号 由集 流 环 输出 ， 送 至动 态 应 变仪， 经 其 放大 后 ， 由计 算机 记 录结 果 。测 试 完 成后 得 到 的是 关 于扭矩 的电 信 号 ，再通 过 对 电 信 号 的转 换 得 到 时 间 扭矩 图 像 。志 砗慷 鹊 燃 ， 卷取 温 度 卷取带 钢 过 程中 需要 保 持 稳 定的 张力 作用 ， 当 存
10、 在张力 时 ， 卷筒 主轴会因 张力 作用 产生张力 矩 鸠； 带钢 弯 曲 卷取缠 绕 上 卷筒 ， 需要 提供 弯 曲 力 矩 帆使带钢 弯 曲 变 形 ， 否 则不能正常卷取； 带钢 卷取时 由 于 前 后 速度变 化大 ， 造 成卷筒 转速变 化比 较显著 ， 导 致 卷筒 加 减 速时 角加 速度值很大 ， 因 而整 个传动 系 统会产 生很大 的 动 力 矩 鸩 ； 另 外 ， 传动 系 统各支承 处 会产 生摩 擦 力 矩 帆。 则卷取总力 矩 可表示 为 ：“式中， 总 转 动 惯 量；荷 转 速变化，表达式为 丢 罝 ；耶删叫垆巡幽诉球 筹式 中 带 钢卷径 ；是 由美国公 司 开发 的 一 种 高科 技 计 算 环 境 ，其和 、号 处理 工 具箱 等 ，为用 户 提 供 了大 量 方 便 且实用 的 处理 工 具；峁 以便 完 成代 码 集成或 与 其他 仿真 程 序相 连接 ；可 调 用 ，完成结果 的 分析 并 使 其 可 视 化 。由 于转角。和 卷径之 间存 在 关系，最 终的 扭矩 又 与卷径密 切相 关，要 想 得 到正确的 扭系：
