圧延プロセスにおけるチャタリング現象に関する基礎的研究

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09750267
• Research Institution: Oita University
• Principal Investigator: 劉 孝宏 大分大学, 工学部, 助教授 (60230877)
• Keywords: 回転体の振動 / 安定性 / 接触振動 / 時間遅れ系 / 多角形化 / 圧延機 / チャタリング現象

Research Abstract

近年の圧延プロセスでは,圧延速度の高速化や新素材の導入による圧延材の硬質化にともない,チャタリング現象と呼ばれる振動が多発し,多大な損害をもたらしている.チャタリング現象が発生した場合,数10Hz〜数1000Hzの振動をともない,多くの場合,ロール上に周期的なパターンが形成されている.これらの現象は,古くから知られているものの,圧下率を小さくしたり通板速度を下げたりする対策が施されているだけで,根本的なメカニズムの解明は全くなされていない.本研究は,このような接触ロール系に発生するロールのパターン形成現象について,基礎的な再現実験を行うことにより発生メカニズムを実験的に調査,解明することを目的としている.
そこで,圧延機のチャタリング現象の発生メカニズムを解明するための基礎的な実験として,硬質および軟質材から構成される一対の円板状試験片の端面に一定荷重をかけた状態で接触回転させる実験装置を作成した.その実験装置を用いて,一方の試験片をインバータモータにより駆動し,軟質側の試験片の接触面にパターン形成を発生させる.実験を行った結果,実験開始後数分から数十分後に,軟質側の試験片表面に1〜2mmピッチのパターンが形成され,その影響で約2000〜3000Hzの振動が確認された.この振動数は,回転数を変更してもほぼ一定であった.ハンマリングにより固有振動数を調査した結果,系の固有振動数の一部に回転数×角形数の値と一致したものが存在した.このパターン形成現象の発生メカニズム解明のため,振動モードの特定,両試験片間のわずかな滑りの影響および両試験片の平行度の影響等を考慮した実験や,得られた結果をもとにしたモデリングおよび理論解析を今後行う予定である.