轧机液压系统振动实验研究

徐 宁,郑 圆

(马鞍山钢铁集团重机公司 安徽马鞍山 243000)

1 液压泵振动

液压泵采用的是三菱柱塞泵，柱塞个数为9个，为获取其振动状况，对现场3台泵(泵1、泵3与泵4)采取临时测试，获取其振动状况。传感器放在柱塞泵出口位置，采集的振动谱图如图2所示。图2中可看出1#泵与3#泵均存在149 Hz的优势频率。电机转速为986 rpm，柱塞泵为9个，因此泵输出端理论转频为148 Hz(转速乘以柱塞个数)，由此可以判定该频率即为电机转速在9个柱塞泵作用下形成的优势频率。其中1#泵在148 Hz下的幅值为5.32 mm/s，3#泵的幅值为2.88 mm/s，4#泵为1.93 mm/s，1#泵振动最大。

2 伺服阀振动

当F2轧制速度恒定在200 rpm时，采集的振动谱图如图3所示。此时伺服阀入口存在148 Hz的优势频率，该频率与一章中在液压泵处测得的优势频率基本一致，可以判断为液压泵处传来的振动，由于管道以及周围工况环境的原因，使得液压泵处的148 Hz发生了微小的变化。伺服阀出口压力波动的频率成分非常丰富，数值为24 Hz、46 Hz、70 Hz、94 Hz、116 Hz、156 Hz、186 Hz、232 Hz、256 Hz、278 Hz...约为2 4Hz倍频。其与入口频率不一致的原因有两点：

由于阀芯在工作时处于颤振状态，入口油压经过伺服阀阀芯后两种不同频率会发生组合，形成一个或一系列新的频率。

图1 液压泵测试现场

轧机垂直振动也会通过AGC油缸无杆腔的油体，以一定频率的压力波动形式返回至伺服阀，与阀芯颤振频率组合从而近一步改变频率成分。

3 转频激励下辊系振动对液压系统的影响

轧机在提速过程中，存在于转动频率相关的激励时，其振动谱图如图4所示，此时转速为145 mpm。

此时由于存在转频激励，来自辊系的振动(优势频率132 Hz，幅值约为0.18 mm/s)直接通过AGC油缸无杆腔的活塞传给液压系统，导致伺服阀入出口均存在132 Hz优势频率。而伺服阀入出口同样都存在148 Hz的频率，其中阀入口较为明显，出口略微弱。

图2 1#泵、3#泵与4#泵振动谱图

图3 F2伺服阀压力波动与阀芯位移振动谱图

图4 转速145 mpm时F2伺服阀压力波动与阀芯位移振动谱图

当转速达到154 mpm时，振动谱图如图5所示。此时情况与前者相似：辊系振动的优势频率140 Hz传至液压系统，使得伺服阀前后均有该频率。然而，由于此时伺服阀出口油压波动远大于伺服阀油压(图5约为0.015 MPa)，此时F2操作侧还存在一个相对较弱的优势频率148 Hz，由此可知液压回路的系统同样也会影响辊系，这一点在下一节将详细介绍。

图5 转速154 mpm时F2伺服阀压力波动与阀芯位移振动谱图

4 总结

基于轧机AGC系统振动试验的研究，发现了2#轧机动态响应性能异常，并且轧机在转速变化时，均保持148 Hz的优势频率，此时轧机共振的激励为液压系统中的油压波动，液压泵处由电机转速与柱塞泵个数共同作用下产生的频率经过液压油传至伺服阀入口，经过伺服阀最终传到AGC油缸，通过活塞杆作用在辊系上，而该频率频率与轧机固有频率刚好一致，因而诱发轧机发生共振。