Φ800 工字輪臥式收線振動問題的解決方法

錢維華

（貴州鋼繩股份有限公司，貴州遵義 563000）

0 引言

幾年前，貴州鋼繩股份有限公司采購的3 臺LZ10/500 直進式拉絲機，其Φ800 mm 工字輪臥式收線機在生產1.0 mm 左右鋼絲、收線速度800～1000 m/min 時，由于速度高出現的故障較多，主要表現為工字輪和收線機振動大。這樣將造成鋼絲排線質量差、速度上不去，響鋼絲產量和質量。

1 原因分析

1.1 次要原因

（1）頂尖與軸連接的鍵、軸、頂尖容易磨損。由于加工和裝配誤差，收線軸與頂尖的配合主要采用間隙配合，鍵與軸或頂尖的連接松，頂尖磨損后與與工字輪端蓋接觸不良，在高速轉動中產生振動。

（2）工字輪振動大。經過幾年的使用，工字輪產生塑性變形，高速轉動中，動、靜不平衡，機身和工字輪產生振動和噪聲。

（3）收線氣缸漏氣。從動端（有氣缸端）夾緊工字輪力不夠，在高速轉動過程中，在工字輪重量和鋼絲的重力作用下，氣缸活塞收縮，頂尖與工字輪側帶錐度端蓋接觸不全、有間隙，造成工字輪、收線機振動。

1.2 主要原因

從動端滑動套支出懸臂過長，高速轉動時產生振動。裝有頂尖的從動端滑動套與機架的固定就象單懸臂梁支撐，在工字輪和鋼絲的重力作用下產生彎曲，彎曲的位移即撓度（圖1）。從動端滑動套的撓度f 可以由f=PL3/3EI 計算得出。其中，P 為作用集中載荷即工字輪和鋼絲的重量，L 為從動端滑動套簡支梁支撐點到頂尖與工字輪端蓋接觸處的長度，E 為鋼的彈性模量，I 為截面的軸慣性矩。

圖1 從動套受力分析

2 解決方法

2.1 初步解決方法

根據試驗摸索，初步確定解決方案：

（1）把收線主從動軸和頂尖直孔加鍵連接改為同錐度孔加鍵[2]連接，提高頂尖和軸的定位。把頂尖材質45#鋼改為Cr12，表面淬火硬度56～62 HRC，提高頂尖外錐表面硬度，減小主從動軸和頂尖磨損，從而減小工字輪和機身的振動。

（2）及時更換工字輪磨損端蓋，變形嚴重的工字輪規定不準用于中拉收線機，保證工字輪的可靠性。

（3）及時更換氣缸或氣缸密封，保證氣缸動作靈敏到位，保證工字輪的夾緊力、不松動。

通過以上改進但效果不佳。

2.2 主要解決方法

根據撓度的計算公式f=PL3/3EI，原從動端滑動套筒支撐長度等于250 mm。由于鋼的彈性模量E 和截面的軸慣性矩I 是定量不變，鋼絲和工字輪的重量P 也不改變，只有減少簡支梁長度L，同時考慮裝工字輪時的空間長度要求，從動端滑動套筒支撐座加長50 mm，減少滑動套筒支出長度。往工字輪方向移50 mm（圖2），即簡支梁L 減少50 mm 為200 mm。

根據公式f=PL3/3EI，L=250 mm=0.25 m 時，原撓度f1=PL3/3EI=P×0.253/3EI=0.015 625P/3EI≈0.016P/3EI；減少50 mm 后，L=200 mm=0.2 m 時，撓度f2=PL3/3EI=P×0.230/3EI=0.008P/3EI≈0.016P/3EI。這樣，Δf=f1-f2=0.016P/3EI-0.008P/3EI=0.008P/3EI。

通過計算結果可知，當簡支梁L 減少50 mm 時，從動軸頂尖與工字輪端蓋接觸點的撓度減1/2，即工字輪與從動端接觸點的振動振幅只有原來的1/2。增長從動端滑動套的支撐套支出長度，可減少工字輪振動在高速時的振幅。

3 結束語

經過對Φ800 mm 收線機從動端滑動支撐套的改進，可以減少高速運行時工字輪的振幅，減少機故，提高工字輪的排線質量，提高單機產量。

圖2 簡支梁改進前后