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青岛爱博瑞·轧辊磨床弹性隔振系统
轧辊磨床弹性隔振系统
      轧辊磨床为金属切削机床,由床身、头架、尾架、托架、纵横拖板、磨头、测量架及电气数控系统组成,分为承载系统驱动系统、磨削系统、测量系统和控制系统五个子系统。工件由头架、尾架和托架支撑,并由头架驱动旋转。数控系统根据轧辊表面母线的数学模型,控制机床做多轴复合运动,在运动过程中实现砂轮对辊面金属的磨削。在线测量系统实时地将测量数据反馈给磨床系统,并由控制系统对机床出闭环控制,从而完成对工件的精密加工。
      磨床是钢材板材轧制生产线的重要配套设备,其磨削精度和磨削效率直接影响钢板的轧制质量与生产效率。轧辊在钢板轧制过程中因高温氧化和机械磨损等原因会导致辊面几何精度损坏,需要周期性的对辊面进行磨削修复。而为了满足对板形控制的工艺要求,轧辊辊面母线需按照不同的工艺要求,加工成所需的各种特殊高次方曲线,同时工作辊与支承辊的辊面母线相互还要按一定的要求实现耦合匹配,因此加工的难度较高。
      轧辊磨床主要装备在钢厂、铝厂与造纸厂中,用来磨制轧钢、轧铝与轧纸用的轧辊。轧辊磨床加工精度要求很高(见表一),轧辊的表面不允许存在任何震颤纹路,其要求的振动控制值非常苛刻。但在轧钢厂、铝厂与造纸厂中机器很多,它们会干扰轧辊磨床的正常工作,甚至天车的行走、附近道路经过的重型卡车都会引起轧辊磨床砂轮的震颤,造成轧辊不能达到加工精度要求。
       虽然在实际工作当中轧辊磨床距动力设备通常会有一定距离,但振动在土壤中的衰减比人们想象的要小的多,在常见的40~100m的距离内,衰减理论上只有2~10倍,因此在大部分的情况下,轧辊磨床工作场地的振动仍然会超标,这时最有效的办法就是采取隔振措施。
轧辊磨床弹性隔振
 一、振动隔离的基本原理
       为了便于理解振动隔离的基本原理,我们以回转机械为例来加以介绍。设备采用弹性基础,隔振系统简化为单自由度系统,由质量m,阻尼c和弹簧k组成,设备回转部分mr,偏心距为e,转动角速度为w0,由于偏心引起的垂直激振力F为一正弦函数:
       通过推导,可以得出单质量—单自由度振动系统的稳态的振动传递函数表达式如下:
      由图可见,当调谐比(激振频率与系统固有频率之比)大于√2时,传递率小于1,这时随着激振频率的增加传递率减小,当调谐比小于√2时,传递比总是大于1,因此调谐比大于√2时为隔振区 ,调谐比小于  √2时,为放大区。由于机器激振频率不可改变,要实现振动隔离,只有改变系统的固有频率,使其满足调谐比大于√2,这样才能达到减小传递率的目的。工程实践中一般把调谐比取在2.5~5范围内。
       单纯从隔振观点来说,阻尼的增加会降低隔振效果,但是在机器的实际工作过程中,外界的激励,除简谐型外还可能包含一些不规则的冲击,由于冲击会引起设备较大振幅的自由振动,增加阻尼的目的就是能使自由振动很快消失,尤其是当隔振对象在启动及停车而经过共振区时,阻尼就显得更加重要。
二、隔振方式及材料对比
1、隔振方式对比
(1)传统隔振方式:砂垫层 、挖防振沟、调高垫铁、橡胶垫板、垫枕木等,这些都不能从根本上解决振动源的传播和危害。振动依然通过设备基础-地基-土壤向周围传播,影响周围的人员和设备的工作,同时还会引发建筑楼板及墙壁振动,发出结构噪声,即二次噪声(见图二)。
(2)爱博瑞公司轧辊磨床隔振系统:轧辊磨床隔振系统由轧辊磨床、水泥块、弹簧隔振器、下支撑面等结构组成。由于轧辊磨床的工件部分和砂轮部分各自独立,需要在下面设置水泥台座将各部分连成整体,同时也增加了系统的刚度。在水泥基础的下面安装弹簧阻尼隔振器,轧辊磨床隔振体系受到地面的振动激振后,传到磨床台座结构的振动会得到有效的衰减。
2、隔振材料对比
      轧辊磨床所采用的隔振材料有空气弹簧隔振器、橡胶隔振器、弹簧阻尼隔振器三大类:空气弹簧隔振器虽然减振效果好,但它使用寿命短(1-5年)、故障率高、承载力小、造价高;橡胶隔振器只在高频范围内起作用、隔振效率差(隔振效率只有30%-50%)、寿命短(2-3年),而且存在设备静态及动态的相关参数无法准确计算的缺点。

      轧辊磨床所采用的阻尼材料有摩擦阻尼、微隙阻尼、粘滞阻尼三大类:摩擦阻尼参数不稳定、变形曲线为非线性、小振幅不起作用;微隙阻尼易磨损、寿命短、需要经常维护;粘滞阻尼性能稳定、耐老化、线性好、计算准确、阻尼系数大、结构紧凑。