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第３０卷第１期

２０２０年１月

　　　　　　

ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｎｈｕｉＶｏｃａｔｉｏｎａｌＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭｅｔａｌｌｕｒｇｙａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ

安徽冶金科技职业学院学报

　　　　　　

Ｖｏｌ．３０．Ｎｏ．１

Ｊａｎ．２０２０

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）

摘　要：

以马钢１７２０冷连轧机液压系统振动防治为研究目标，在对其液压系统的配置和原理进行分析的基础上，对关键

元件：液压泵、伺服阀、压上缸进行振动实验研究，得到元件的一些关键实验参数，为系统现场的抑振提供了理论依据，也为

轧机液压系统的研究工作提供了支撑。

关键词：

冷轧轧机；液压系统；振动；实验研究

中图分类号：ＴＨ１３７．５：ＴＧ３３３．１　文献标识码：Ｂ　文章编号：１６７２

－

９９９４（２０２０）０１

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００１８

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０３

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１４９Ｈｚ的优

势频率。电机转速为９８６ｒｐｍ，柱塞泵为９个，因此

泵输出端理论转频为１４８Ｈｚ（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１４８Ｈｚ

４

＃

泵为１．９３ｍｍ／ｓ，１

＃

泵振动最大。

下的幅值为５．３２ｍｍ／ｓ，３

＃

泵的幅值为２．８８ｍｍ／ｓ，

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。

２　伺服阀振动

　　当Ｆ２轧制速度恒定在２００ｒｐｍ时，采集的振

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１４８Ｈｚ发生了微小的变化。伺服阀出口压

７０Ｈｚ、９４Ｈｚ、１１６Ｈｚ、１５６Ｈｚ、１８６Ｈｚ、２３２Ｈｚ、２５６

致的原因有两点：

动谱图如图３所示。此时伺服阀入口存在１４８Ｈｚ

　　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。

图１　液压泵测试现场

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１４５ｍｐｍ。

　　此时由于存在转频激励，来自辊系的振动（优

势频率１３２Ｈｚ，幅值约为０．１８ｍｍ／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１３２Ｈｚ优势频率。而伺服阀入出

口同样都存在１４８Ｈｚ的频率，其中阀入口较为明

显，出口略微弱。

力波动的频率成分非常丰富，数值为２４Ｈｚ、４６Ｈｚ、

Ｈｚ、２７８Ｈｚ．．．约为２４Ｈｚ倍频。其与入口频率不一

　　由于阀芯在工作时处于颤振状态，入口油压经

收稿日期：２０１９

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１２

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２０

作者简介：徐　宁（１９８１

－

），男，马钢集团重机公司，工程师。

总第８７期　　　　　　　　　　　　　徐　宁，郑　圆：轧机液压系统振动实验研究

·１９·

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１４５ｍｐｍ时Ｆ２伺服阀压力波动与阀芯位移振动谱图

·２０·

安徽冶金科技职业学院学报　　　　　　　　　　　　２０２０年第１期

　　当转速达到１５４ｍｐｍ时，振动谱图如图５所

１４０Ｈｚ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

示。此时情况与前者相似：辊系振动的优势频率

服阀油压（图５约为０．０１５ＭＰａ），此时Ｆ２操作侧

还存在一个相对较弱的优势频率１４８Ｈｚ，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１５４ｍｐｍ时Ｆ２伺服阀压力波动与阀芯位移振动谱图

４　总结

２＃轧机动态响应性能异常，并且轧机在转速变化

时，均保持１４８Ｈｚ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。

参考文献

［１］　张建华．王占林液压系统故障诊断处理方法研究

［Ｊ］．１９９８，５

［２］　顾瑞龙．控制理论及电液控制系统［Ｍ］．北京：机械

工业出版社，１９８４

［３］　梁启宏．中板轧机液压压下计算机厚度控制系统

［Ｊ］．轧钢，１９９４，１０

［４］　刘安平．１７００ｍｍ精轧机组液压ＡＧＣ程序包变量监

控［Ｊ］．武钢技术，２００３，４

［５］　费庆．计算机实时系统在武钢２８００轧机ＨＡＧＣ上的

应用［Ｊ］．北京理工大学学报２００２，３

［６］　刘金混．先进ＰＩＤ控制及其ＭＡＴＬＢＡ仿真［Ｍ］．北

京：电子工业出版社，２００３

　　基于轧机ＡＧＣ系统振动试验的研究，发现了

ＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌＳｔｕｄｙｏｎＶｉｂｒａｔｉｏｎｏｆＲｏｌｌｉｎｇＭｉｌｌＨｙｄｒａｕｔｉｄＳｙｓｔｅｍ

ＸＵＮｉｎｇ，ＺＨＥＮＧＹｕａｎ

　　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｍａｓｔｅｅｌ１７２０ｃｏｌｄｔａｎｄｅｍｍｉｕｖｉｂｒａｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｈｙｄｒａｕｔｉｃｓｙｓｔｅｍａｓｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｔａｎ⁃

ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｏｆｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓ，ｐｒｏｖｉｄｅｒｓａｔｈｅｏｒｅｔｉａｌｂａｓｉｓｆｏｒｔｈｅｓｃｅｎｅｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｒｍｖｉｂｒａ⁃

ｔｉｏｎｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎ，ａｎｄｗｏｒｋｔｏｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｆｒｏｌｌｉｎｇｍｉｌｌｈｙｄｒａｕｌｉｃｓｙｓｔｅｍｐｒｏｖｉｄｅｓｓｕｐｐｏｒｔ．

　　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｏｌｄｒｏｌｔｖｉｎｇｍｉｌｌ；ｔｈｅｈｙｄｒａｕｔｉｃｓｙｓｔｅｍ；ｖｉｂｒａｔｉｏｎ；ｅｘｐｅｒｉｍｅｒｔａｌｓｔｕｄｙ

ｇｅｒ，ｉｎｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎａｎｄｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｉｔｓｈｙｄｒａｕｌｉｃｓｙｓｔｅｍ，ｏｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆｔｈｅｒｅｙ

ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ．ｈｙｄｒａｕｔｉｃｐｕｍｐ，ｓｅｒｖｏｖａｌｖｅ，ｐｒｅｓｓｕｒｅｏｎｔｈｅｃｙｌｉｎｄｅｒｖｉｂｒａｔｉｏｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ，ｇｅｔｓｏｍｅｋｅｙ