高配彬，杜曉鐘，伊曉琳，蔣惠波，翟會賓

（1.太原科技大學 山西省冶金設備設計理論與技術重點實驗室，山西 太原 030024；2.山東省膠東調(diào)水工程平度管理處，山東 青島 266700）

0 引言

在板帶軋制過程中軋機常常會出現(xiàn)多種形式的振動，其中最常見的是機座的垂振和傳動系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)振動［1］。軋機的振動，尤其是其在垂直方向上的振動，往往直接影響輥縫的開口度，對帶材的尺寸精度造成影響，導致軋件表面出現(xiàn)或深或淺、等距或不等距的條紋狀振痕。這不僅降低了產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量，還會加速軋機設備的損壞。因此，全面了解軋制設備的固有特性和響應特性，對改善軋機結構設計和預防軋機振動具有重要的作用［2－4］。

1 四輥軋機有限元模型的建立

在建模過程中，根據(jù)軋機各組成部分的結構特點，對其進行合理簡化，略去對模態(tài)影響不大的零部件。四輥冷軋機垂直振動系統(tǒng)包括機架、電動壓下部分、上下支承輥、上下工作輥、支承輥軸承座和工作輥軸承座。四輥軋機的三維結構模型如圖1所示。其工作輥直徑為Φ100mm，輥身長度為350mm；支承輥直徑為Φ320mm，輥身長度為350 mm；機架立柱截面積為203mm×182.5mm；輥縫設置為2mm。

綜上所述，本研究建立的UPLC-MS/MS法簡便、快速、專屬性強，可用于大鼠肝微粒體孵育體系中ZG02質(zhì)量濃度的測定及其體外代謝穩(wěn)定性的研究。新型胰島素增敏劑ZG02在NADPH和UDPGA聯(lián)合啟動的兩相孵育體系中的代謝穩(wěn)定性較差，且代謝反應可能以UGT酶介導的葡萄糖醛酸化結合反應為主。后續(xù)本課題組將借助高分辨質(zhì)譜、波譜等手段確證ZG02的代謝產(chǎn)物，并結合體內(nèi)外研究進一步闡明其代謝過程及特征，以期為其開發(fā)利用提供更多的參考。

圖1 四輥冷軋機三維結構模型

Workbench 中 提 供 了Bonded、No Separation、Frictionless、Rough、Frictional五種接觸類型。其中前兩種為線性接觸，本文采用線性分析，軋機各零件實體間的接觸根據(jù)實際情況設置為Bonded（綁定）或No Separation（不分離）［5］。

由于模型較復雜，網(wǎng)格劃分采用Workbench默認的10節(jié)點四面體單元Solid187。整個模型共劃分為112 486個單元，184 116個節(jié)點。模型各部分材料屬性見表1。

6、12、13、16階振型中工作輥雖然是Y 向同相振動，但是上下工作輥振幅大小不同，造成輥縫改變較大。15、18、19階振型包含工作輥的異相振動，這種振動模態(tài)通常直接改變輥縫大小而影響帶材質(zhì)量。對垂直振動而言，15階模態(tài)是最為重要的模態(tài)，當軋機在該頻率段工作時，工作輥做垂直方向上的異相振動，影響帶材厚度，還會使支承輥產(chǎn)生壓痕。

表1 各部分材料屬性

2 基于Workbench的四輥軋機動力學分析

2.1 四輥軋機有限元模態(tài)分析

為確保軋機在振動環(huán)境中具有良好的動態(tài)性能，必須對軋機進行動態(tài)設計。而結構模態(tài)分析是結構動態(tài)設計的核心，通過模態(tài)分析得到固有頻率和振型等模態(tài)參數(shù)，為系統(tǒng)的振動特性分析和結構優(yōu)化設計提供依據(jù)［6］。建好四輥冷軋機有限元模型后，對機架與軌座相連部分（地腳螺栓處）施加Fixed Support約束。計算得到的四輥軋機前20階固有振動頻率和模態(tài)振型見表2。軋機的部分典型振型圖如圖2所示。

軸承的磨損以及其本身質(zhì)量問題和裝配、潤滑不當都會引起軸承座的振動，從而導致軋機振動［7］。在上支承輥操作側(cè)軸承座上施加激勵，進行諧響應分析，模擬軸承問題引起的振動。圖3為施加激勵時工作輥中間部分、傳動側(cè)、操作側(cè)振動幅值的大小。

表2 四輥軋機前20階固有頻率和模態(tài)振型

圖2 軋機的部分振型圖

蠕蟲狀鏈一直是分析DNA等生物大分子常用的模型,也是半剛性和剛性鏈高分子較為通用的模型.本工作對蠕蟲狀鏈模型作一介紹,并對均方末端距推導過程中存在的問題加以分析,最后提出解決方法.

2.2 軸承座激勵時工作輥垂直位移響應的軸向分布

由于軋機由多個零部件組成，振動情況很復雜，在前20階振型中，共有3類振動形式：①1、2、3、4、5、7、8、9、10、11、17、20階振型主要由軋機機架振動控制，包括機架擺動、機架立柱彎曲及機架繞Y 軸的扭轉(zhuǎn)，由機架主導的振型中，軋輥的相對位移值較小，對輥縫大小的改變很??；②6、12、14、16階振型既有機架振動又有輥系振動；③13、15、18、19階振型只包括工作輥的振動。后兩類振動中，在固有頻率處工作輥的振型均是簡單的拋物線形，既有同相振動也有異相振動。因為工作輥與板帶直接接觸，其工作狀態(tài)對帶材質(zhì)量有直接影響，所以包含工作輥振動的振型應受到重視。

圖3 施加激勵時工作輥中間部分、傳動側(cè)、操作側(cè)頻響曲線

由圖3可以看出，當對上支承輥操作側(cè)軸承座激勵時，工作輥在低頻區(qū)的振幅很小，垂直方向上的振動幅值沿軸向大致相同。在530 Hz左右，軋輥的中部、傳動側(cè)和操作側(cè)在垂直方向上均出現(xiàn)了最大振幅，但是軋輥中部的振幅要大于兩側(cè)，與圖2（b）第6階振型相符。在630 Hz時軋輥傳動側(cè)和操作側(cè)部分均有0.05mm 左右的振動峰值，軋輥中部振動幅值僅有0.012mm。850Hz左右時中部的振動幅值要比兩側(cè)大0.025mm。這說明軋輥在某些頻率處垂直方向上位移響應沿軸向不同，而這勢必會導致帶鋼厚度在寬度方向上的波動，影響帶鋼質(zhì)量。

式中，w/c是初始水灰比；α是反應程度；VHD和VLD分別是高密度和低密度C-S-H體積分數(shù)，由方程(17)知，兩類C-S-H凝膠的體積分數(shù)與水灰比和水化程度密切相關。

3 結論

在軋機前20階模態(tài)中，第15階固有頻率處工作輥在垂向上做反向振動，屬于關鍵模態(tài)，對板帶厚度影響較大。當對軋機操作側(cè)上軸承座施加激勵時，從垂直方向上沿軸向來看，工作輥的振動幅值不同。在軋機垂直振動研究中，軋輥沿輥身方向的動態(tài)信息是不可忽略的。

［1］ 鄒家祥，徐樂江.冷連軋機系統(tǒng)振動控制［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，1998.

［2］ 劉曉星，李平.板帶軋機垂直振動的研究分析［J］.昆明理工大學學報，1999，24（3）：97－101.

［3］ 朱才朝，王鴻恩，龔劍霄.4200厚板軋機機座垂直方向振動的研究［J］.重慶大學學報，1993（6）：51－57.

［4］ 武京偉，蔡玉強，張雪雁，等.4200軋機垂直振動分析［J］.機械設計與制造，2011（5）：213－215.

［5］ 浦 廣 益.ANSYS Workbench 12 基 礎 教 程 與 實 例 詳 解［M］.北京：中國水利水電出版社，2010.

［6］ 許本文，焦群英.機械振動與模態(tài)分析基礎［M］.北京：機械工業(yè)出版社，1998.

［7］ Guo Remn－Ming.Analysis of chater vibration phenomena of rolling mills using finite element methods［J］.Iron and Steel Engineer，1993（1）：29－39.