Экспериментальные исследования динамики центробежной литейной машины для производства прокатных валков
Loading...
Date
2017
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Днепропетровский национальный университет железнодорожного транспорта имени академика В. Лазаряна, Днипро
Abstract
RU: Цель. Основной целью экспериментальных исследований является установка адекватности разработанных математических моделей колебаний машины и фактических параметров вибрации машины. Практически все литейные машины для производства прокатных валков имеют уникальные конструкции и рабочие характеристики, поэтому дополнительная цель настоящей работы предполагает сопоставление уровня вибрации литейной машины с требованиями действующих стандартов вибрационной активности новых технологических машин. С целью установки дефектов изготовления, ошибок монтажа вращающихся деталей машины и их влияния на динамику машины предусматривается выполнение частотного анализа колебаний машины. Методика. Измерение параметров вибрации было выполнено на подвижных частях роликовых опор машины. Для замеров амплитуд ускорений в трех взаимно перпендикулярных направлениях были использованы пьезоэлектрические датчики с магнитным креплением. Электрические сигналы от датчиков были записаны на магнитную ленту. Дальнейший анализ колебаний выполнялся и был визуализирован с помощью специализированного частотного анализатора. Частотный анализатор реализует алгоритм быстрого преобразования Фурье, а также интегрирование входного сигнала датчика. После первого интегрирования получаются данные для построения спектрограммы виброскоростей, а результатом второго интегрирования являются данные спектрограммы виброперемещений опор машины. Результаты. Представлены результаты экспериментальных исследований колебаний центробежной литейной машины для производства двухслойных прокатных валков. Получены и проанализированы спектрограммы ускорений, скоростей и перемещений подвижных частей верхних и нижних роликовых опор. Работа машины сопряжена с прохождением расчетных значений критических частот и кратковременным развитием резонансных колебаний ротора и роликовых опор. Научная новизна. Автором впервые получены частотные спектры вибрации промышленного образца литейной машины. Обнаружены колебания с частотами, которые отличаются от основной роторной частоты. Практическая значимость. По итогам эксперимента определены фактические параметры вибрации машины в установившемся режиме при испытаниях без заливки формы металлом. Установлена адекватность математических моделей динамики машины и ее промышленного образца. Методом одного тона получены коэффициенты искажения виброскорости роторной гармоники, указывающие на нелинейные преобразования в системе «ротор–опоры». Экспериментально установлено, что параметры вибрации машины находятся в допустимых диапазонах значений, регламентируемых стандартами для виброактивных машин.
UK: Мета. Основною метою експериментальних досліджень є встановлення адекватності розроблених математичних моделей коливань машини та фактичних параметрів вібрації машини. Практично всі ливарні машини для виробництва прокатних валків мають унікальні конструкції та робочі характеристики, тому додаткова мета цієї роботи передбачає порівняння рівня вібрації ливарної машини з вимогами діючих стандартів вібраційної активності нових технологічних машин. З метою встановлення дефектів виготовлення, помилок монтажу обертових деталей машини та їх вплив на динаміку машини передбачається виконання частотного аналізу коливань машини. Методика. Вимірювання параметрів вібрації було виконано на рухомих частинах роликових опор машини. Для вимірювань амплітуд прискорень у трьох взаємно перпендикулярних напрямках були використані п'єзоелектричні датчики з магнітним кріпленням. Електричні сигнали від датчиків були записані на магнітну стрічку. Подальший аналіз коливань виконувався й був візуалізований за допомогою спеціалізованого частотного аналізатора. Частотний аналізатор реалізує алгоритм швидкого перетворення Фур'є, а також інтегрування вхідного сигналу датчика. Після першого інтегрування отримуємо дані для побудови спектрограми віброшвидкостей, а результатом другого інтегрування є дані для спектрограми вібропереміщень опор машини. Результати. Представлені результати експериментальних досліджень коливань відцентрової ливарної машини для виробництва двошарових прокатних валків. Отримані та проаналізовані спектрограми прискорень, швидкостей і переміщень рухомих частин верхніх та нижніх роликових опор. Робота машини пов'язана з проходженням розрахункових значень критичних частот і короткочасним розвитком резонансних коливань ротора та роликових опор. Наукова новизна. Автором вперше отримані частотні спектри вібрації промислового зразка ливарної машини. Виявлені коливання з частотами, які відрі- зняються від основної роторної частоти. Практична значимість. За висновками експерименту визначені фактичні параметри вібрації машини в сталому режимі при дослідженнях без заливання форми металом. Встановлена адекватність математичних моделей динаміки машини та її промислового зразка. Методом одного тону отримані коефіцієнти спотворення віброшвидкості роторної гармоніки, що вказують на нелінійні перетворення в системі «ротор-опори». Експериментально встановлено, що параметри вібрації машини знаходяться в припустимих діапазонах значень, регламентованих стандартами для віброактивних машин.
EN: Purpose. The main purpose of experimental studies is to establish the adequacy of the developed mathematical models of machine fluctuations and the actual parameters of machine vibration. Almost all casting machines for the production of mill rolls have a unique design and performances. The additional aim of this work is to compare the vibration level of the casting machine with the requirements of the current vibration standards for new technological machines. Frequency analysis of the oscillations allows establishing defects in workmanship, errors of rotating parts installation and their influence on the dynamics of the machine. Methodology. Measurement of vibration parameters was performed on the moving parts of roller bearings of the machine. To measure the amplitudes of accelerations in three mutually perpendicular directions piezoelectric sensors with magnetic mount were used. Electrical signals from the sensors were recorded on magnetic tape. Further analysis of the oscillations was carried out and visualized using specialized frequency analyzer. The frequency analyzer implements the algorithm of fast Fourier transformation and/or integration of sensor input signal. After the first integration the data for plotting the vibration velocity spectrogram were obtained and as a result of the second integration there are the data of vibration displacements spectrogram of the machine supports. Findings. The results of experimental studies of centrifugal casting machine vibrations for the production of two-layer rolls were presented. There were obtained and analyzed the spectrograms of accelerations, velocities and displacements of moving parts of the upper and lower roller supports. The work of the machine is associated with the calculated values passing of critical frequencies and the short-term development of resonance oscillations of the rotor and roller bearings. Originality. For the first time the author obtained the frequency spectra of vibration of an industrial sample of a casting machine. The oscillations with frequencies that differ from the basic rotor frequency were detected. Practical value. Based on the results of the experiment, the actual vibration parameters of the machine in steady state when testing without die-casting the metal were determined. The adequacy of mathematical models of the dynamics of the machine and its industrial model was established. Using the method of one tone the coefficients of vibration velocity distortion of the rotor harmonic, indicating the nonlinear transformations in the system "rotor - bearings" were obtained. It was experimentally established that the vibration parameters of the machine are within the acceptable ranges, regulated by standards for vibroactive machines.
UK: Мета. Основною метою експериментальних досліджень є встановлення адекватності розроблених математичних моделей коливань машини та фактичних параметрів вібрації машини. Практично всі ливарні машини для виробництва прокатних валків мають унікальні конструкції та робочі характеристики, тому додаткова мета цієї роботи передбачає порівняння рівня вібрації ливарної машини з вимогами діючих стандартів вібраційної активності нових технологічних машин. З метою встановлення дефектів виготовлення, помилок монтажу обертових деталей машини та їх вплив на динаміку машини передбачається виконання частотного аналізу коливань машини. Методика. Вимірювання параметрів вібрації було виконано на рухомих частинах роликових опор машини. Для вимірювань амплітуд прискорень у трьох взаємно перпендикулярних напрямках були використані п'єзоелектричні датчики з магнітним кріпленням. Електричні сигнали від датчиків були записані на магнітну стрічку. Подальший аналіз коливань виконувався й був візуалізований за допомогою спеціалізованого частотного аналізатора. Частотний аналізатор реалізує алгоритм швидкого перетворення Фур'є, а також інтегрування вхідного сигналу датчика. Після першого інтегрування отримуємо дані для побудови спектрограми віброшвидкостей, а результатом другого інтегрування є дані для спектрограми вібропереміщень опор машини. Результати. Представлені результати експериментальних досліджень коливань відцентрової ливарної машини для виробництва двошарових прокатних валків. Отримані та проаналізовані спектрограми прискорень, швидкостей і переміщень рухомих частин верхніх та нижніх роликових опор. Робота машини пов'язана з проходженням розрахункових значень критичних частот і короткочасним розвитком резонансних коливань ротора та роликових опор. Наукова новизна. Автором вперше отримані частотні спектри вібрації промислового зразка ливарної машини. Виявлені коливання з частотами, які відрі- зняються від основної роторної частоти. Практична значимість. За висновками експерименту визначені фактичні параметри вібрації машини в сталому режимі при дослідженнях без заливання форми металом. Встановлена адекватність математичних моделей динаміки машини та її промислового зразка. Методом одного тону отримані коефіцієнти спотворення віброшвидкості роторної гармоніки, що вказують на нелінійні перетворення в системі «ротор-опори». Експериментально встановлено, що параметри вібрації машини знаходяться в припустимих діапазонах значень, регламентованих стандартами для віброактивних машин.
EN: Purpose. The main purpose of experimental studies is to establish the adequacy of the developed mathematical models of machine fluctuations and the actual parameters of machine vibration. Almost all casting machines for the production of mill rolls have a unique design and performances. The additional aim of this work is to compare the vibration level of the casting machine with the requirements of the current vibration standards for new technological machines. Frequency analysis of the oscillations allows establishing defects in workmanship, errors of rotating parts installation and their influence on the dynamics of the machine. Methodology. Measurement of vibration parameters was performed on the moving parts of roller bearings of the machine. To measure the amplitudes of accelerations in three mutually perpendicular directions piezoelectric sensors with magnetic mount were used. Electrical signals from the sensors were recorded on magnetic tape. Further analysis of the oscillations was carried out and visualized using specialized frequency analyzer. The frequency analyzer implements the algorithm of fast Fourier transformation and/or integration of sensor input signal. After the first integration the data for plotting the vibration velocity spectrogram were obtained and as a result of the second integration there are the data of vibration displacements spectrogram of the machine supports. Findings. The results of experimental studies of centrifugal casting machine vibrations for the production of two-layer rolls were presented. There were obtained and analyzed the spectrograms of accelerations, velocities and displacements of moving parts of the upper and lower roller supports. The work of the machine is associated with the calculated values passing of critical frequencies and the short-term development of resonance oscillations of the rotor and roller bearings. Originality. For the first time the author obtained the frequency spectra of vibration of an industrial sample of a casting machine. The oscillations with frequencies that differ from the basic rotor frequency were detected. Practical value. Based on the results of the experiment, the actual vibration parameters of the machine in steady state when testing without die-casting the metal were determined. The adequacy of mathematical models of the dynamics of the machine and its industrial model was established. Using the method of one tone the coefficients of vibration velocity distortion of the rotor harmonic, indicating the nonlinear transformations in the system "rotor - bearings" were obtained. It was experimentally established that the vibration parameters of the machine are within the acceptable ranges, regulated by standards for vibroactive machines.
Description
П. Анофриев: ORCID 0000-0001-7997-3523
Keywords
центробежная литейная машина, производство двухслойных прокатных валков, экспериментальные исследования колебаний, параметры вибрации, відцентрова ливарна машина, виробництво двошарових прокатних валків, експериментальні дослідження коливань, параметри вібрації, centrifugal casting machine, production of double-layer mill rolls, experimental studies of fluctuations, vibration parameters, КПММ
Citation
Анофриев, П. Г. Экспериментальные исследования динамики центробежной литейной машины для производства прокатных валков / П. Г. Анофриев // Наука та прогрес транспорту. – 2017. – № 3 (69). – С. 112–120. – doi 10.15802/stp2017/104555.