軋機液壓系統(tǒng)振動實驗研究

徐 寧,鄭 圓

(馬鞍山鋼鐵集團重機公司 安徽馬鞍山 243000)

1 液壓泵振動

液壓泵采用的是三菱柱塞泵，柱塞個數(shù)為9個，為獲取其振動狀況，對現(xiàn)場3臺泵(泵1、泵3與泵4)采取臨時測試，獲取其振動狀況。傳感器放在柱塞泵出口位置，采集的振動譜圖如圖2所示。圖2中可看出1#泵與3#泵均存在149 Hz的優(yōu)勢頻率。電機轉速為986 rpm，柱塞泵為9個，因此泵輸出端理論轉頻為148 Hz(轉速乘以柱塞個數(shù))，由此可以判定該頻率即為電機轉速在9個柱塞泵作用下形成的優(yōu)勢頻率。其中1#泵在148 Hz下的幅值為5.32 mm/s，3#泵的幅值為2.88 mm/s，4#泵為1.93 mm/s，1#泵振動最大。

2 伺服閥振動

當F2軋制速度恒定在200 rpm時，采集的振動譜圖如圖3所示。此時伺服閥入口存在148 Hz的優(yōu)勢頻率，該頻率與一章中在液壓泵處測得的優(yōu)勢頻率基本一致，可以判斷為液壓泵處傳來的振動，由于管道以及周圍工況環(huán)境的原因，使得液壓泵處的148 Hz發(fā)生了微小的變化。伺服閥出口壓力波動的頻率成分非常豐富，數(shù)值為24 Hz、46 Hz、70 Hz、94 Hz、116 Hz、156 Hz、186 Hz、232 Hz、256 Hz、278 Hz...約為2 4Hz倍頻。其與入口頻率不一致的原因有兩點：

由于閥芯在工作時處于顫振狀態(tài)，入口油壓經(jīng)過伺服閥閥芯后兩種不同頻率會發(fā)生組合，形成一個或一系列新的頻率。

圖1 液壓泵測試現(xiàn)場

軋機垂直振動也會通過AGC油缸無桿腔的油體，以一定頻率的壓力波動形式返回至伺服閥，與閥芯顫振頻率組合從而近一步改變頻率成分。

3 轉頻激勵下輥系振動對液壓系統(tǒng)的影響

軋機在提速過程中，存在于轉動頻率相關的激勵時，其振動譜圖如圖4所示，此時轉速為145 mpm。

此時由于存在轉頻激勵，來自輥系的振動(優(yōu)勢頻率132 Hz，幅值約為0.18 mm/s)直接通過AGC油缸無桿腔的活塞傳給液壓系統(tǒng)，導致伺服閥入出口均存在132 Hz優(yōu)勢頻率。而伺服閥入出口同樣都存在148 Hz的頻率，其中閥入口較為明顯，出口略微弱。

圖2 1#泵、3#泵與4#泵振動譜圖

圖3 F2伺服閥壓力波動與閥芯位移振動譜圖

圖4 轉速145 mpm時F2伺服閥壓力波動與閥芯位移振動譜圖

當轉速達到154 mpm時，振動譜圖如圖5所示。此時情況與前者相似：輥系振動的優(yōu)勢頻率140 Hz傳至液壓系統(tǒng)，使得伺服閥前后均有該頻率。然而，由于此時伺服閥出口油壓波動遠大于伺服閥油壓(圖5約為0.015 MPa)，此時F2操作側還存在一個相對較弱的優(yōu)勢頻率148 Hz，由此可知液壓回路的系統(tǒng)同樣也會影響輥系，這一點在下一節(jié)將詳細介紹。

圖5 轉速154 mpm時F2伺服閥壓力波動與閥芯位移振動譜圖

4 總結

基于軋機AGC系統(tǒng)振動試驗的研究，發(fā)現(xiàn)了2#軋機動態(tài)響應性能異常，并且軋機在轉速變化時，均保持148 Hz的優(yōu)勢頻率，此時軋機共振的激勵為液壓系統(tǒng)中的油壓波動，液壓泵處由電機轉速與柱塞泵個數(shù)共同作用下產(chǎn)生的頻率經(jīng)過液壓油傳至伺服閥入口，經(jīng)過伺服閥最終傳到AGC油缸，通過活塞桿作用在輥系上，而該頻率頻率與軋機固有頻率剛好一致，因而誘發(fā)軋機發(fā)生共振。