1 前言

      紙機是典型的旋轉類機械，在紙機系統中有上百個輥子旋轉實現由紙漿到紙張的制作過程。紙機機架的振動特性直接影響紙張的品質。然而對于大型紙機，想要讓機架固有頻率避開所有不同直徑輥子的激振頻率是困難的，這時只要滿足該機架的最大振動振幅小于許可值，我們也認為這個機架的振動屬性是合格的。利用ansys軟件，建立有限元模型，將單位力施加到機架輥子處，進行諧響應分析，得到頻率與位移幅值曲線，經過fortran編程或excel將導出的數值進行轉換，結合由輥子精度等級計算得到的不平衡力，得到車速（即輥子的轉動線速度）與振動速度曲線，最后將各個不同直徑輥子的振動幅值疊加得到最終的振動曲線。與規定的標準值進行比較，從而可以判斷出該機架是否合格。

      本文以一臺正在運營的紙機為例（圖1所示），基于以上原理說明ansys諧響應分析在紙機網部振動診斷中的應用。該紙機網部在運行車速900轉/分鐘左右時，流漿箱處存在明顯的振動，從完成部出來的紙的品質也不好。為了找到原因，建立網部的有限元模型，從而判斷出哪些因素對振動的貢獻最大。

                

2 振動測試

      圖2為現場實測得到的流漿箱處的振動瀑布圖，測試范圍是需關心的車速在700m/min至1000m/min，頻率為0Hz至20Hz區間段。結果顯示，大約在5Hz時流漿箱沿紙機方向出現第一階振動幅值，該振動主要是由950/975mm輥子引起（可以由輥子直徑與轉速計算與瀑布圖對比得到），振幅為4.5mm/s，超過了相關文獻規定的許可值。

                 

3 有限元分析

      為了更好理解該紙機網部的振動，建立以梁單元與質量單元為主的有限元模型，如圖3所示。它將用來判斷激勵主要來自哪幾個輥子，也用來判斷減小振動措施的有效性。

      從圖3與圖4可以看出，有限元模型模態與自然頻率與現場振動測試結果非常吻合，只是有限元分析的振動強度比測試結果小，為了使有限元結果達到測試結果的振動水平，將525/562mm及950/975mm幾個輥子的不平衡力放大2到3倍，使得有限元模型振動水平與實際紙機情況一致，其實這也證明了這些輥子精度等級沒有達標，需重新校正。

      考慮到基礎也影響紙機的振動，建模時將水泥基礎也加入到有限元模型中。從圖3可以看出，有限元模型沿紙機方向的一階頻率為5.2Hz。圖4為網部流漿箱處的振動幅值與紙機車速的對應圖，從圖可以看出，在車速900m/min左右出現振動幅值，該幅值是由950/975mm的輥子引起的。

                

                 

3.1僅輥子平衡

      假設輥子校正后，則由輥子精度等級換算得到的最大不平衡力進行計算，得到合格輥子時應該的振動幅值，由圖5可以看出，振動幅值，4.5mm/s降到2.1mm/s。振動強度下降了一半多，說明輥子不平衡是振動的主要原因。

                

3.2僅基礎增強

      為了探尋基礎的影響，以在基礎部分增加兩面墻為例，說明基礎對紙機的影響。由圖6可以看出，網部的一階頻率由5.2Hz上升到7.8Hz。圖7顯示，振動幅值有之前的4.5mm/s降到3mm/s，共振已變為由525/562mm這兩個輥子引起。

                 

                 

3.3以上兩因素合并考慮

      將輥子校正后及基礎增強這兩個因素同時考慮時，得到如圖8所示的振動幅值與車速圖。從圖中可以看出，振動幅值已經下降到1.1Hz左右，達到標準規定的要求，說明了這兩個措施是有效的。

                  

4 結論

      由以上分析，我們可以得出以下結論：

     （1）一些輥子需要重新進行校正平衡，包括安裝或本身的不平衡。（主要是直徑為950/975mm輥子）

     （2）網部的基礎剛度太弱，需要加強網部的基礎。（如在水泥柱之間砌墻）

5 結束語

      本文結合實際現場情況，利用ansys軟件，成功找出了紙機網部產生振動大的根源，并給出了指導性的意見，對生產實踐有著十分重要的意義。（轉）