鋼絞線捻股設(shè)備振動(dòng)原因分析

張曉彬

（河鋼集團(tuán)宣鋼公司，河北 宣化 075100）

生產(chǎn)計(jì)劃是企業(yè)制造管理的核心，也是生產(chǎn)的開始基礎(chǔ)[1]。在當(dāng)前鋼絞線行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)激烈的形勢(shì)下，資源的浪費(fèi)、技術(shù)的落后，都會(huì)給公司帶來(lái)致命的打擊，導(dǎo)致市場(chǎng)環(huán)境惡化，缺乏競(jìng)爭(zhēng)力。針對(duì)以上問(wèn)題，本文著重對(duì)鋼絞線捻股設(shè)備振動(dòng)原因進(jìn)行分析，旨在將鋼絞線捻股設(shè)備的隱患清除，為工業(yè)、制造業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造條件。

1 鋼絞線捻股設(shè)備概況

鋼絞線制造設(shè)備主要由拉絲機(jī)、收線機(jī)，以及捻股設(shè)備組成。其中拉絲機(jī)的作用為將82B盤條拉成半成品絲，供后道工序使用；收線機(jī)的作用是調(diào)整鋼絞線收集角度，使鋼絞線整齊有序，鋼絞線的放線與收線均可隨意調(diào)節(jié)，保證鋼絞線能隨時(shí)開停[2]。捻股設(shè)備是鋼絞線設(shè)備中的重要設(shè)備，由捻股機(jī)、張力機(jī)構(gòu)、收線機(jī)構(gòu)等主要部件及起重機(jī)、對(duì)焊機(jī)、切割機(jī)等一系列輔機(jī)組成，可以確保其具有易安裝、運(yùn)轉(zhuǎn)慣性小、噪音低等特點(diǎn)，可以適用于各種鋼絞線的捻制。但是，近年來(lái)，捻股設(shè)備的設(shè)計(jì)上主要注重機(jī)械生產(chǎn)方面，導(dǎo)致設(shè)備本體變大，運(yùn)轉(zhuǎn)慣性變大，對(duì)捻股設(shè)備的運(yùn)行造成了不小的影響，成為粗制鋼絞線的主要設(shè)備?，F(xiàn)今常用鋼絞線捻制截面如圖1所示。

圖1 鋼絞線截面圖

如圖1所示，為鋼絞線橫截面，鋼絞線是將一根或多根不同規(guī)格的鋼絲按一定規(guī)律絞合而成的一種鋼絞線。鋼絞線分為油涂層、鋁鍍鋅層、光面鋼絲等多種類型，截面為特殊型，常用為1×7，圓形截面鋼絲有許多不同扭力值、彎曲度和強(qiáng)度，通過(guò)不同的扭力值、彎曲度，以及強(qiáng)度可以將鋼絞線捻制成多種形態(tài)。

2 鋼絞線捻股設(shè)備振動(dòng)原因分析

2.1 捻股機(jī)轉(zhuǎn)子不平衡

由于制造業(yè)的發(fā)展前景較好，各個(gè)企業(yè)對(duì)經(jīng)濟(jì)效益的要求越來(lái)越高，產(chǎn)量的增加使得鋼絞線捻股設(shè)備超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，導(dǎo)致鋼絞線捻股設(shè)備出現(xiàn)異常振動(dòng)的現(xiàn)象。現(xiàn)如今的鋼絞線捻股設(shè)備為節(jié)約能源，大多數(shù)鋼絞線捻股設(shè)備在放線過(guò)程中主要采用人工放線，多條鋼絲通過(guò)牽引裝置同時(shí)從放線盤中放線與收線[3]。并增加制動(dòng)裝置，防止線軸轉(zhuǎn)動(dòng)障礙，可以在收線過(guò)程中保持鋼絲張力恒定。超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，其牽引速度急劇變化，導(dǎo)致捻股設(shè)備中的轉(zhuǎn)子不平衡，不能進(jìn)行制動(dòng)。在放線過(guò)程中，鋼絞線的直徑不斷減小，線軸上鋼絲的重量將會(huì)隨之減小。由于牽引速度恒定，鋼絲的張力增加，捻股設(shè)備的轉(zhuǎn)子就會(huì)失衡，此時(shí)鋼絞線捻股設(shè)備線軸的速度不能保持與放線速度一致，就算在張力恒定的前提下，鋼絞線捻股設(shè)備仍舊會(huì)發(fā)生異常振動(dòng)，影響鋼絞線的捻制效果。轉(zhuǎn)子平衡的狀態(tài)下，其質(zhì)量分布均勻，幾何形狀也較為規(guī)則。對(duì)于轉(zhuǎn)子平衡狀態(tài)來(lái)講，其質(zhì)量可以與鋼絞線的振動(dòng)速率重合，保證鋼絞線捻股設(shè)備的正常運(yùn)行。但在實(shí)際應(yīng)用中，轉(zhuǎn)子的質(zhì)量不能絕對(duì)均勻分布，會(huì)由于設(shè)計(jì)原因、線源缺陷、加工或裝配過(guò)程中的錯(cuò)誤，造成轉(zhuǎn)子質(zhì)量與振動(dòng)速率不成比例的現(xiàn)象，也就是常見(jiàn)的異常振動(dòng)。

2.2 鋼絞線捻股設(shè)備張力不恒定

鋼絞線捻股設(shè)備的放線裝置主要由放線輪(工字輪)、張力傳感器、控制器、執(zhí)行器等組成。采用手動(dòng)和自動(dòng)半閉環(huán)控制，可以提高控制精度，鋼絞線捻股設(shè)備張力控制圖如圖2所示。

圖2 鋼絞線張力控制圖

如圖2所示，在鋼絞線捻股設(shè)備張力控制過(guò)程中，張力傳感器可以通過(guò)檢測(cè)鋼絞線的張力，將鋼絞線捻股設(shè)備的物理信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，通過(guò)控制器對(duì)信號(hào)進(jìn)行校正發(fā)送到控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)中。而后，通過(guò)無(wú)線傳輸模塊對(duì)鋼絞線的捻制過(guò)程進(jìn)行補(bǔ)償校正，控制器結(jié)合線徑值的大小，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，然后輸出控制信號(hào)卷的閉環(huán)張力，使張力控制過(guò)程中鋼絞線張力值可以實(shí)現(xiàn)在線測(cè)量和顯示。因此，鋼絞線的張力控制是捻股設(shè)備的重要步驟。鋼絞線捻股設(shè)備的張力參數(shù)如表1所示。

表1 張力傳感器的技術(shù)參數(shù)

如表1所示，為高速運(yùn)行的鋼絞線捻股設(shè)備的張力參數(shù)，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的工作，機(jī)筒的捻制過(guò)程中殘余力將會(huì)逐漸釋放并重新分布，導(dǎo)致機(jī)筒發(fā)生形變，機(jī)體中的各個(gè)軸度也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化，使?jié)L道附近產(chǎn)生磨損，張力誤差將會(huì)引起徑向跳動(dòng)，進(jìn)而導(dǎo)致鋼絞線捻股設(shè)備不規(guī)則振動(dòng)。

2.3 萬(wàn)向軸異步振動(dòng)

萬(wàn)向軸作為鋼絞線捻股設(shè)備的機(jī)械傳動(dòng)補(bǔ)償部件，可以實(shí)現(xiàn)鋼絞線與捻股設(shè)備之間線性傳遞，具有補(bǔ)償鋼絞線與捻股設(shè)備之間受力位移的傳動(dòng)作用。在很大程度上有效地保證了鋼絞線捻股設(shè)備的運(yùn)行質(zhì)量。如果鋼絞線捻股設(shè)備在正常運(yùn)行過(guò)程中，萬(wàn)向軸出現(xiàn)嚴(yán)重故障，導(dǎo)致萬(wàn)向輪主軸自身的傳動(dòng)平衡能力超標(biāo)，直接影響萬(wàn)向軸異常振動(dòng)[4]。當(dāng)萬(wàn)向軸中的滑動(dòng)軸承發(fā)生滑動(dòng)，導(dǎo)致其滑動(dòng)力載荷時(shí)，軸頸的滑動(dòng)位置會(huì)隨著滑動(dòng)載荷的位置變化而發(fā)生變化，位置發(fā)生變化的同時(shí)會(huì)直接產(chǎn)生慣性力，導(dǎo)致動(dòng)態(tài)負(fù)載，也是引起萬(wàn)向軸異步振動(dòng)的主要原因。在外力和載荷的推動(dòng)作用下，軸頸也相對(duì)沿著軸承方向移動(dòng)一定量的位移，繼續(xù)施加擾動(dòng)力，軸頸中心將再次改變位置，最終回到原來(lái)的位置或達(dá)到新的平衡，但是由于鋼絞線捻股設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)，導(dǎo)致其沒(méi)有充足的時(shí)間達(dá)到新的平衡，因此，異步振動(dòng)現(xiàn)象頻發(fā)。在這種情況下，鋼絞線捻股設(shè)備中的萬(wàn)向軸的振動(dòng)情況不能趨近于穩(wěn)定，也就是常見(jiàn)的突變現(xiàn)象。因?yàn)殇摻g線捻股設(shè)備中萬(wàn)向軸的平均傳動(dòng)流速，是轉(zhuǎn)軸的偏角平均速度的一半，所以萬(wàn)向軸油膜的轉(zhuǎn)速為半速，在捻股設(shè)備高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，油膜支撐著軸頸，此時(shí)，油膜振動(dòng)頻率幾乎等于一個(gè)轉(zhuǎn)子的固有頻率，并且會(huì)發(fā)生油膜共振，即萬(wàn)向軸異步振動(dòng)。

2.4 脹緊連接強(qiáng)度差

脹緊連接是鋼絞線捻股設(shè)備的傳動(dòng)連接方式，屬于通用的基礎(chǔ)設(shè)施，一般使用一個(gè)加長(zhǎng)型的套筒進(jìn)行連接，套筒連接的方式使它具有特殊性[5]。由于脹緊連接與鋼絞線捻股設(shè)備相連接的轉(zhuǎn)軸，是軸承相嚙合處的重要連接，可以使鋼絞線捻股設(shè)備轉(zhuǎn)動(dòng)間隙小、制造容易，以及裝卸清洗具有便捷的特點(diǎn)。在機(jī)械過(guò)載時(shí)具有保護(hù)機(jī)器免受損壞的功能。加長(zhǎng)套筒連接可以代替軸轂連接，也可以代替壓配式連接，主要負(fù)責(zé)連接、傳遞負(fù)載扭矩和驅(qū)動(dòng)負(fù)載。因此，脹緊連接能同時(shí)承受較大沖擊動(dòng)力載荷，與較大的軸向傳動(dòng)力，抗疲勞傳動(dòng)性能好，常用于鋼絞線捻股設(shè)備的長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行中。但是，隨著使用時(shí)間的增加，脹緊連接會(huì)出現(xiàn)連接強(qiáng)度差的現(xiàn)象，不能適用于高負(fù)載。此時(shí)，脹緊連接的膨脹套會(huì)開始松動(dòng)，滑動(dòng)螺栓墊圈會(huì)產(chǎn)生自主向上的摩擦力，通過(guò)內(nèi)外部墊圈的張力作用，使摩擦力傳遞到主軸向，進(jìn)而加重主軸向的負(fù)載力，使鋼絞線捻股設(shè)備超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，引起設(shè)備振動(dòng)。

3 結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)，隨著制造業(yè)的發(fā)展，企業(yè)對(duì)鋼絞線的需求量呈持續(xù)性增長(zhǎng)，鋼絞線企業(yè)也得到了快速的發(fā)展。因此，各企業(yè)更加熱衷于提高生產(chǎn)水平，對(duì)鋼絞線捻股設(shè)備的使用時(shí)間逐漸增加，導(dǎo)致設(shè)備超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，產(chǎn)生異常振動(dòng)的現(xiàn)象比比皆是，本文通過(guò)對(duì)鋼絞線捻股設(shè)備異常振動(dòng)的分析，旨在加強(qiáng)企業(yè)對(duì)鋼絞線捻股設(shè)備的管理，為企業(yè)的發(fā)展提供參考。