專利名稱：基于軋制界面潤滑的抑制高速軋機扭振的裝置及方法
技術領域：
本發明涉及到一種軋制過程中抑制高速軋機扭振的裝置及方法，尤其是涉及一種基于軋制界面潤滑的抑制高速軋機扭振的裝置及方法，屬于軋制潤滑及軋機減振技術領域。
背景技術：
隨著鋼鐵工業的發展，各類軋機及其拖動電機的數量和容量不斷增加，但由于軋機傳動軸系的扭振所引起的軋輥斷裂、連接軸損壞和拖動電機轉子部件的破壞等事故屢有發生，因此長期以來，國內外許多學者致力于軋機扭振的研究，以求揭示其機理、掌握其規律，從而加以控制和利用。
軋機扭轉振動現象是在軋制生產過程中頻繁出現的傳動零部件破壞事故中被逐步認識的，其振動頻率一般在5—20 Hz。軋機主傳動系統是一個扭振系統，當軋機穩定加載時其不會發生振動現象，接軸中的扭矩變化是靜態平穩的；但在突加載荷作用如咬鋼或軋制時，軋機主傳動系統常常發生不穩定的扭轉振動。尤其是軋制打滑時，主傳動機座和主傳動機發生劇烈顫動和嗡嗡聲,導致電動機零件和主傳動系統主要受力零件的應力值超過正常設計值的數倍，從而引發事故如中十字軸接手連接螺栓斷裂、軋輥斷裂、接軸托架地腳螺栓斷裂、接軸托架扭曲變形等。因此軋機傳動系統的扭振會造成軋機設備的破壞，影響生產的正常進行。
目前，國內外專家和學者對軋機扭振的研究主要圍繞傳動軸扭矩發生的變化來展開，而傳動軸扭矩變化的影響因素可從機械、電氣、潤滑等不同的角度綜合考慮。總體來說， 從機械傳動角度、電氣角度，以及機電耦合的角度來研究軋機扭振的較多；從軋制界面潤滑的角度研究軋機扭振的較少。但是這些研究絕大部分只是在理論階段或者是處于實驗階段，真正地應用于實際生產中，抑制軋機扭振的方法較少，基于軋制界面潤滑的抑制高速軋機扭振的裝置及方法振的裝置更是鮮有應用。發明內容
本發明針對現有技術的不足，提出了一種基于軋制界面潤滑的抑制高速軋機扭振的裝置及方法。
本發明解決技術問題所采取的技術方案為如下。
基于軋制界面潤滑的抑制高速軋機扭振的裝置及方法，其結構主要包括軋機設備、動力傳動系統、潤滑裝置、信號采集處理裝置。其中動力傳動設備通過減速箱、聯軸器和軋機設備相連，為高速軋機的軋制提供動力；潤滑裝置安裝軋機設備的機架上，滿足軋制界面軋制過程所需的潤滑油膜的狀態以及起到冷卻軋輥的作用；信號采集處理裝置安裝在軋機動力傳動系統上。
所述的軋機設備包括，上支撐輥、上工作輥、下支撐輥、下工作輥、機架。
所述的動力傳動系統包括上傳動主軸、下傳動主軸、上驅動電機、下驅動電機、減速箱、聯軸器。上驅動電機的輸出軸經減速箱，通過聯軸器和上傳動主軸相連，上傳動主軸通過聯軸器和上工作輥相連；下驅動電機的輸出軸經減速箱，通過聯軸器和下傳動主軸相連，下傳動主軸通過聯軸器和下工作輥相連。上驅動電機和下驅動電機的規格、型號、功率等參數相同。
所述的潤滑裝置包括上潤滑裝置和下潤滑裝置上潤滑裝置由噴嘴、潤滑液調控部件、供水管路、供油管路、潤滑液遮擋板組成，噴嘴安裝在靠近上支撐輥的機架上，噴嘴通過輸油管和潤滑液調控部件的出口相連，供油管路和供水管路分別連接在潤滑液調控部件的入口處，潤滑液遮擋板在安裝在靠近上下工作輥的機架上；下潤滑裝置和上潤滑裝置的結構以及安裝方法完全相同。
所述的信號采集處理裝置包括扭矩檢測部件和信號處理單元扭矩檢測部件是兩個完全相同的扭矩傳感器，分別安裝在上傳動主軸和下傳動主軸上，扭矩檢測部件的作用是實時檢測上傳動主軸和下傳動主軸的扭矩，并將信號傳遞給信號處理部件；信號處理部件一方面接收扭矩檢測部件檢測到的扭矩信號并與正常扭矩值進行比較，另一方面將控制信號傳遞給上下潤滑裝置和上下驅動電機，從而實時的調節潤滑液的噴灑量和驅動電機的扭矩，達到抑制因軋機扭矩波動和過潤滑或欠潤滑而引起的軋機的扭振。
基于軋制界面潤滑的抑制高速軋機扭振的裝置及方法，其抑制扭振的原理依據為軋制板材的生產中，高速軋制界面的潤滑不但可以降低和控制軋制過程中的摩擦磨損，而且能夠引起或影響軋機的扭轉振動。一方面，如果軋制界面處于欠潤滑狀態，會引起軋輥和軋件之間的粘滑條件發生變化，從而改變摩擦系數，形成負阻尼反饋，引起軋機的自激扭轉振動；另一方面，如果軋制界面處于過潤滑狀態，會引起軋輥與軋制板材間的打滑現象，導致軋機的扭振。因此高速軋機軋制界面的潤滑狀態影響軋輥輥縫間的摩擦因數，使軋輥與軋制板材間的阻尼狀態隨摩擦狀態的變化而變化，進而導致軋機主傳動軸扭矩的變化，造成軋機扭轉振動的產生。
本發明的有益效果是本發明提出了基于軋制界面潤滑的抑制高速軋機扭振的裝置及方法，其結構組成簡單，易于維護和維修；采用的原理方法具有科學性和可行性。通過調節軋制界面的潤滑狀態和驅動電機的輸出扭矩，達到抑制高速軋機扭振的目的，從而大大降低了因軋機主傳動系統的不穩定扭轉振動而導致的生產事故的突發頻率，對于軋制板材的實際生產具有重大的實踐意義。


圖I為本發明整體裝置主視圖；圖2為本發明潤滑裝置的示意圖；圖3為本發明抑制高速軋機扭振的方法的圖解；圖中I、上支撐輥，2、上工作輥，3、下支撐輥，4、下工作輥，5、下潤滑裝置，6、扭矩檢測部件，7、下傳動主軸，8、上傳動主軸，9、上驅動電機，10、下驅動電機，11、信號處理單元，12、 上潤滑裝置，13、供水管路，14、供油管路，15、潤滑液調控部件，16、噴嘴，17、潤滑液遮擋板， 18、減速箱，19、聯軸器。
具體實施方式
以下結合附圖對本發明作進一步說明。
基于軋制界面潤滑的抑制高速軋機扭振的裝置及方法，如圖I所示，其裝置主要包括軋機設備、動力傳動系統、潤滑裝置、信號采集處理裝置。其中動力傳動設備通過減速箱、聯軸器和軋機設備相連，為高速軋機的軋制提供動力；潤滑裝置安裝軋機設備上，滿足軋制界面軋制過程所需的潤滑油膜的狀態和以及起到冷卻軋輥的作用；信號采集處理裝置安裝在軋機動力傳動系統的部件上。
如圖1所示，軋機設備包括上支撐輥1，上工作輥2，下支撐輥3，下工作輥4以及機架。
如圖1所示，動力傳動系統包括上傳動主軸8，下傳動主軸7，上驅動電機9，下驅動電機10以及減速箱18、聯軸器19。上驅動電機9的輸出軸經減速箱18，通過聯軸器19 和上傳動主軸8相連，上傳動主軸8通過聯軸器19和上工作輥2相連；下驅動電機10的輸出軸經減速箱18，通過聯軸器19和下傳動主軸7相連，下傳動主軸7通過聯軸器19和下工作輥4相連。上驅動電機9和下驅動電機10的規格、型號、功率等參數相同。
如圖2所示，潤滑裝置包括上潤滑裝置12和下潤滑裝置5 :上潤滑裝置12由噴嘴 16、潤滑液調控部件15、供水管路13、供油管路14、潤滑液遮擋板17組成。噴嘴16安裝在靠近上支撐輥I的機架上，噴嘴16通過輸油管和潤滑液調控部件12的出口相連，供油管路 14和供水管13路分別連接在潤滑液調控部件15的入口處，潤滑液遮擋板17安裝在靠近上下工作輥的機架上，潤滑液遮擋板17能夠防止軋制界面的潤滑油的飛濺，造成潤滑油的浪費；下潤滑裝置5和上潤滑裝置12的結構完全相同。
如圖1所示，信號采集處理裝置包括扭矩檢測部件6和信號處理單元11 :扭矩檢測部件6是兩個完全相同的扭矩傳感器，分別安裝在上傳動主軸8和下傳動主軸7上，扭矩檢測部件6的作用是實時地檢測上下兩傳動主軸的扭矩，并將信號傳遞給信號處理單元 11 ;信號處理單元11 一方面接收扭矩檢測部件6檢測到的扭矩信號并行比較，另一方面將控制信號傳遞給上潤滑裝置、下潤滑裝置和上驅動電機、下驅動電機，從而實時的調節潤滑液的噴灑量和驅動電機的扭矩，達到抑制扭矩波動和軋制界面的過潤滑或欠潤滑而引起的軋機的扭振。
基于軋制界面潤滑的抑制高速軋機扭振的裝置及方法，其抑制高速軋機扭振的方法如下。
如圖3所示，圖中N1是扭矩檢測部件6中的扭矩傳感器檢測到的上主傳動軸8的扭矩信號，N是上主傳動軸8的靜態扭矩，在高速軋機正常平穩運轉時，靜態扭矩值N的大小基本保持不變。安裝在上主傳動軸8上的扭矩檢測部件6，實時地檢測到上主傳動軸8的扭矩值N1，并將檢測到的扭矩信號NI傳遞給信號處理單元11，通過信號處理單元11中的比較器對扭矩信號N1與靜態扭矩N進行比較當O. 8N彡N1彡1. 5N時，說明上主傳動軸8的扭矩值在軋機正常平穩運轉時的范圍內，此時，上潤滑裝置和上驅動電機不需調節，信號處理單元11繼續接收并處理扭矩檢測部件6檢測到的下一扭矩信號；當N1M. 5N時，說明出上主傳動軸的扭矩值過大，軋機在非平穩運轉，軋制界面處于欠潤滑狀態，此時，信號處理單元發出信號，上潤滑裝置12動作，增加潤滑液的噴灑量，同時上驅動電機9動作，增大輸出扭矩，之后信號處理單元11繼續接收并處理扭矩檢測部件6檢測到的下一扭矩信號；當 N,O. 8 N時，說明出上主傳動軸8的扭矩值過小，軋機在非平穩運轉，軋制界面處于過潤滑狀態，此時，信號處理單元發出信號，上潤滑裝置12動作，減小潤滑液的噴灑量，同時上驅動電機9動作，減小輸出扭矩，之后信號處理單元11繼續接收并處理扭矩檢測部件6檢測到的下一扭矩信號。
通過上主傳動軸8的扭矩N1的大小，來確定上潤滑裝置和上驅動電機的動作，從而調節軋制界面的潤滑狀態和上驅動電機的輸出扭矩，達到抑制高速軋機扭振的目的。
同樣的原理和方法，通過下主傳動軸7的扭矩的大小，來確定下潤滑裝置和下驅動電機的動作，從而調節軋制界面的潤滑狀態和下驅動電機的輸出扭矩，達到抑制高速軋機扭振的目的。
權利要求
1.基于軋制界面潤滑的抑制高速軋機扭振的裝置及方法，其結構主要包括軋機設備、動力傳動系統、潤滑裝置、信號采集處理裝置；其中動力傳動設備通過減速箱、聯軸器和軋機設備相連；潤滑裝置安裝軋機設備的機架上，滿足軋制界面軋制過程所需的潤滑油膜的狀態以及起到冷卻軋輥的作用；信號采集處理裝置安裝在軋機動力傳動系統上。
2.根據權利要求1，所述的軋機設備包括，上支撐輥、上工作輥、下支撐輥、下工作輥、機架；所述的動力傳動系統包括上傳動主軸、下傳動主軸、上驅動電機、下驅動電機、減速箱、聯軸器；上驅動電機的輸出軸經減速箱，通過聯軸器和上傳動主軸相連，上傳動主軸通過聯軸器和上工作輥相連；下驅動電機的輸出軸經減速箱，通過聯軸器和下傳動主軸相連，下傳動主軸通過聯軸器和下工作輥相連；上驅動電機和下驅動電機的規格、型號、功率等參數相同；所述的潤滑裝置包括上潤滑裝置和下潤滑裝置上潤滑裝置由噴嘴、潤滑液調控部件、供水管路、供油管路、潤滑液遮擋板組成；噴嘴安裝在靠近上支撐輥的機架上，噴嘴通過輸油管和潤滑液調控部件的出口相連，供油管路和供水管路分別連接在潤滑液調控部件的入口處，潤滑液遮擋板在安裝在靠近上下工作輥的機架上；下潤滑裝置和上潤滑裝置的結構以及安裝方法完全相同；所述的信號采集處理裝置包括扭矩檢測部件和信號處理單元扭矩檢測部件是兩個完全相同的扭矩傳感器，分別安裝在上傳動主軸和下傳動主軸上，扭矩檢測部件的作用是實時檢測上傳動主軸和下傳動主軸的扭矩，并將信號傳遞給信號處理部件。
全文摘要
本發明公開了一種基于軋制界面潤滑的抑制高速軋機扭振的裝置及方法，其結構主要包括軋機設備、動力傳動系統、潤滑裝置、信號采集處理裝置；其中動力傳動設備通過減速箱、聯軸器和軋機設備相連，為高速軋機的軋制提供動力；潤滑裝置安裝軋機設備的機架上，滿足軋制界面軋制過程所需的潤滑油膜的狀態以及起到冷卻軋輥的作用；信號采集處理裝置安裝在軋機動力傳動系統上。本發明通過調節軋制界面的潤滑狀態和驅動電機的輸出扭矩，達到抑制高速軋機扭振的目的，從而大大降低了因軋機主傳動系統的不穩定扭轉振動而導致的生產事故的突發頻率，對于軋制板材的實際生產具有重大的實踐意義。
文檔編號B21B35/12GK102974618SQ201210456110
公開日2013年3月20日 申請日期2012年11月14日 優先權日2012年11月14日
發明者高瑞進 申請人:高瑞進