加热炉推钢机系统的振动分析

　　某钢厂加热炉推钢机系统长期以来一直存在振动问题.现场观察发现,推钢机推钢坯时产生振动,钢坯尺寸为290mm×380mm×7950mm,共57根,质量约375t,且振动有间歇现象.振动最初来自推钢机,引发与减速机产生共振,最终导致加热炉振动.本文就加热炉推钢机系统的振动问题进行分析研究.

　　1　加热炉推钢机系统工作原理

　　如图1所示,推杆上的齿条与齿轮的往复运动带动推头将钢坯不断地送进加热炉,每次推钢坯两根,推头最大行程为2·5m.

　　2　推钢机推力校核计算及分析

　　原始参数:钢坯断面尺寸280mm×380mm;钢坯长度7950mm;数量57根;质量约375t;许用推力2647kN.

　　2·1　按钢坯质量计算

　　推力计算式

式中,G为钢坯质量,kg;g为重力加速度,g=9·81m/s²;f为滑动摩擦系数,f=0·8;k1为考虑轨道不平、受热变形等因素的影响系数,k1=1·1-1·3.

　　摩擦系数的大小对推力产生直接的影响,而摩擦系数的大小主要取决于钢坯温度,钢坯温度对摩擦系数影响为:常温时,f=0·2,300℃时,f=0·3 ,400-500℃时,f=0·4-0·5 ,600-800℃时,f=0·6-0·8 ,大于800℃时,f=0·8-1·0 .由此可见,钢坯温度越高,摩擦系数越大.

　　加热炉四个加热段的温度及加热段内钢坯数量如表1所示.

　　预热段摩擦系数取值为0·6,后三加热段摩擦系数取值为0·8,k1=1·1 ,则推力计算结果为F=3080kN>2647kN

　　由此可见,钢坯温度对摩擦系数的影响造成推钢机推力超载.

　　2·2　根据推钢机瞬间电流峰值(600A)计算

　　基本参数:电流I=600A,电压V=440V,转速n=375r/min,传动轴直径Φ=380mm,减速机速比i=123·8,输出轴上许用扭矩M=469kNm,电机传动效率η1=0·9,减速机传动效率η2=0·9.

　　减速机输出轴转矩计算得

　　T= 674kNm>469kNm

　　推力计算结果为

　　F=3371kN>2647kN

　　由此可见,推钢机瞬间电流峰值造成推钢机推力超载.

　　3　产生共振的原因

　　由于加热炉推钢机的推力大于许用推力,造成推钢机的超载产生振动,而推钢机传动采用三环减速器,振动较大,在重载下尤为突出,这样产生共振,加重了整个系统的振动.其原因:(1)当减速机环板机构过死点位置时,高速轴受到水平方向的双向冲击及垂直方向冲击力作用,导致各板承载不均,从而影响冲击激振力由此产生振动.(2)不环板过死点位置时,水平与垂直方向都存在加速度冲击.反映有冲击力存在;箱体振动也有明显的周期冲击激励特征.振动与载荷与正比,功率越大,啮合力越大,冲击峰越高;转速越高,冲击脉宽越小,激振力带宽越宽.因此,减速机传递功率较大,速度较高时,产生的宽带与较强能量的激振更容易激发减速机及其推钢机的共振,从而产生强烈振动.特别是推动环板死点的冲击力矩将造成减速机箱体及推钢机的强烈振动.