高線生產(chǎn)線吐絲機機械振動超標(biāo)的問題探究
2023-06-20摘 要：對高線生產(chǎn)線吐絲機常見的幾種機械故障問題進(jìn)行分析，并提出相關(guān)的優(yōu)化和解決的技術(shù)措施。通過規(guī)范設(shè)備安裝步驟、加強設(shè)備日常維護以及對設(shè)備進(jìn)行潤滑及降溫等優(yōu)化措施，可在一定程度上減少設(shè)備的機械振動和磨損，從而減少設(shè)備故障發(fā)生概率，延長設(shè)備的使用壽命。
關(guān)鍵詞：高線生產(chǎn)線；吐絲機；機械故障
引言
吐絲機是高速線材生產(chǎn)線中的關(guān)鍵設(shè)備，位于精軋機后的水冷段與散卷運輸機之間。吐絲機在高速工作狀態(tài)下，吐絲速度可達(dá)到110～160m/s，其出口處溫度可高達(dá)600℃以上。在高速旋轉(zhuǎn)以及高溫工況下，吐絲機難免會出現(xiàn)機械故障問題。比較常見的機械故障問題有振動超標(biāo)、吐絲盤磨損和軸承失效等，這些機械故障問題都會對吐絲機的正常運行以及線圈產(chǎn)品質(zhì)量帶來影響。通過實施合理的優(yōu)化措施，可在一定程度上減少設(shè)備的機械振動和磨損，從而減少設(shè)備故障發(fā)生概率。
1 吐絲機的工作原理和吐絲過程分析
1.1吐絲機的工作原理
吐絲機是高線生產(chǎn)線的核心設(shè)備之一，主要用于各種直徑規(guī)格線圈的生產(chǎn)。邯鋼高速線材生產(chǎn)線引進(jìn)英國ASHLOW吐絲機，該吐絲機為臥式結(jié)構(gòu)，直徑為1075mm，水平角度為20°，并帶有頭部定位和震蕩功能，保證線圈螺旋質(zhì)量，可調(diào)整集卷長度，便于對線圈產(chǎn)品的集圈、打捆。吐絲機主要由電動機、吐絲盤、吐絲管、傳動裝置、空心軸以及軸承座等部分組成。吐絲機的基本工作原理是利用高速旋轉(zhuǎn)下的離心力作用，對精軋機軋制出的線材進(jìn)行再加工，使之成為一定直徑規(guī)格的連續(xù)不斷的線圈產(chǎn)品。吐絲機的空心軸在電動機和增速機的帶動下，進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn)。高速精軋機軋的線材通過導(dǎo)管和夾送輥送至吐絲機空心軸內(nèi)，高速轉(zhuǎn)動的空心軸同時帶動固定于空心軸上的吐絲盤和吐絲管高速旋轉(zhuǎn)。而進(jìn)入到空心軸內(nèi)的線材則會在高速旋轉(zhuǎn)的吐絲盤和吐絲管的離心力作用下，沿著空心軸的圓周切線方向吐出，吐出的線圈在螺旋狀吐絲盤的助推作用下，呈圓圈盤疊的線材被逐漸推向和傾倒在運行的運輸機上，形成連續(xù)不間斷的線圈。
1.2吐絲機在吐絲過程中的受力分析
在吐絲機空心軸高速轉(zhuǎn)動的過程中，線材在吐絲管內(nèi)作相對滑動。在相對運動的慣性、離心力以及線材與吐絲管摩擦力的共同作用下，原本呈直線運動的線材會按照一定的曲率逐漸彎曲成線圈狀，并平穩(wěn)、均勻地傾倒在風(fēng)冷輥道上。在吐絲機工作的過程中，吐絲機主要受到吐絲盤對線材的推動力及摩擦力、吐絲管對線材的摩擦力、吐絲管高速旋轉(zhuǎn)的離心力以及軋機夾送輥與線材之間的摩擦力。在吐絲機理想的受力狀態(tài)下，吐絲盤與線材之間不存在任何摩擦，吐絲盤對線材也不存在推動力。吐絲管對線材的離心力、夾送輥對線材的摩擦力和吐絲管對線材的摩擦力等幾種作用力達(dá)到一種理想的平衡狀態(tài)，并且線材與吐絲管之間的摩擦力沿著吐絲管垂直切面均勻分布，使吐絲管內(nèi)壁均勻磨損。但在實際運行中，由于夾送輥和吐絲盤對線材推送力以及相互間摩擦力的存在，特別是在夾送輥輸送動力消失之后，線材的受力狀態(tài)發(fā)生很大變化，原有的受力平衡被打破，繼而會產(chǎn)生各種各樣的不均勻磨損，吐絲機正常的吐絲狀態(tài)也會被改變，產(chǎn)生大小圈或引起事故。
2 吐絲機振動超標(biāo)的原因分析
由于強大的離心力作用，吐絲機在運行中出現(xiàn)振動現(xiàn)象難以避免。吐絲機的吐絲盤、吐絲管等部件之間，主要由高強度螺栓、管夾等固定。吐絲機的振動超標(biāo)的根本原因是由于緊固件松動、機械部件磨損而打破了機械動平衡。
2.1吐絲盤變形嚴(yán)重
在吐絲機運行時，吐絲盤與線材之間存在著一定的摩擦力。在這種摩擦力的作用下，會逐漸導(dǎo)致吐絲盤磨損變形。當(dāng)吐絲盤發(fā)生嚴(yán)重變形時，由于盤面已不再平整，盤上纏繞的線圈在與盤面接觸時會導(dǎo)致嚴(yán)重的彈跳現(xiàn)象。同時，由于吐絲盤外圓面的磨損變形，使其在高速旋轉(zhuǎn)時會帶動周邊的空氣形成較為強烈的氣流和空氣波動，造成吐絲機異常振動。另外，吐絲機線圈的變形程度與吐絲溫度存在一定的相關(guān)性，吐絲溫度越高，則吐絲機線圈變形越嚴(yán)重[1]。
2.2吐絲管內(nèi)壁磨損嚴(yán)重
吐絲管內(nèi)壁長時間與高溫吐絲摩擦接觸，容易產(chǎn)生過量磨損、異常磨損。過量磨損一般都是在正常的磨損狀態(tài)下，由于吐絲管生產(chǎn)線材質(zhì)量過大或者是長時間反復(fù)磨損而導(dǎo)致吐絲管內(nèi)壁磨損超限。這種磨損現(xiàn)象多發(fā)生于規(guī)模較小但較為頻繁的生產(chǎn)過程。異常磨損是在連續(xù)生產(chǎn)不同規(guī)格線材的情況下，由于吐絲直徑規(guī)格不同、吐絲速度不一等原因，而導(dǎo)致的吐絲管內(nèi)壁不同程度的磨損。異常磨損主要表現(xiàn)為吐絲管內(nèi)壁截面呈“Ｗ”形。當(dāng)吐絲管內(nèi)壁嚴(yán)重磨損時，線材在吐絲機內(nèi)的軌跡容易出現(xiàn)比較嚴(yán)重的偏移現(xiàn)象。這樣不僅會導(dǎo)致線材卷的形狀不合格，影響到吐絲產(chǎn)品質(zhì)量，而且也會加劇設(shè)備的振動與磨損[2]。
2.3吐絲機出?處托板位置偏移
吐絲機工作時，線圈會與吐絲機出口處托板產(chǎn)生一定的摩擦，以保證線圈出吐絲機后能夠與下一個生產(chǎn)階段良好銜接。但磨損問題會導(dǎo)致吐絲機出口處的托板位置發(fā)生偏移，使托板位置過高或是過低。如果托板位置過低，會影響線圈翻轉(zhuǎn)。如果托板位置過高，則會影響線圈進(jìn)入到下一生產(chǎn)階段，導(dǎo)致線圈在托板上出現(xiàn)彈跳。此外，托板位置偏移還會影響到線圈的形狀，使其向較低的部位偏轉(zhuǎn)，不利于線圈產(chǎn)品質(zhì)量。
2.4導(dǎo)致吐絲機振動超標(biāo)的其他原因
吐絲機生產(chǎn)連續(xù)性較強，且長時間處于高溫磨損的工況環(huán)境下。這一特點也導(dǎo)致吐絲機在工作時容易出現(xiàn)磨損加劇乃至熱變形的問題，并導(dǎo)致吐絲機失去原有的動平衡出現(xiàn)異常振動。此外，高線生產(chǎn)線上的線材在較大的動能作用下還具有較強的沖擊作用。若吐絲機剛性較大且不能根據(jù)生產(chǎn)節(jié)奏調(diào)整自身形變，也會導(dǎo)致吐絲機振動超標(biāo)。
3 降低吐絲機減震的措施
3.1規(guī)范設(shè)備安裝步驟
規(guī)范嚴(yán)謹(jǐn)?shù)陌惭b是保證吐絲機平穩(wěn)運行和避免吐絲機異常振動的根本要旨[3]。這就需要設(shè)備安裝人員在安裝設(shè)備時必須規(guī)范操作，保證吐絲盤、吐絲管等部件的安裝精度。在安裝吐絲管時，應(yīng)保證管口中心與吐絲機外圓盤盤面間距不小于28cm，以確保在設(shè)備運行時避免外圓盤面與線圈接觸和磨損，防止因此而產(chǎn)生的振動超標(biāo)。在設(shè)備安裝時，還要確保各部件（特別是一些轉(zhuǎn)動部件）牢固結(jié)合，吐絲機外圓盤上座管與吐絲管必須保證各部件相互吻合，如不能吻合，則應(yīng)更換其他吐絲管進(jìn)行安裝，切忌采用強制措施。
3.2加強設(shè)備日常維護
設(shè)備的日常維護是降低磨損和振動、保證設(shè)備機械良好運行的關(guān)鍵。首先，應(yīng)做好對吐絲機振動值的實時監(jiān)測，密切關(guān)注其振動情況。當(dāng)振動值超過8mm/s時，應(yīng)檢查設(shè)備，并對吐絲機轉(zhuǎn)子的動態(tài)平衡進(jìn)行重新調(diào)節(jié)，以有效控制其振動，防止振動增大。其次，根據(jù)生產(chǎn)節(jié)奏和設(shè)備運行情況，每隔幾天對吐絲機外圓盤保護罩與外圓盤之間的間隙進(jìn)行檢查測量，并將測量值與正常標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比對。如果該間隙水平超過3mm，說明兩者間隙過大，可能引起振動超標(biāo)，需要及時對外圓盤的偏心量進(jìn)行修復(fù)性調(diào)整，并重新設(shè)定吐絲機的動力平衡。第三，如果檢查發(fā)現(xiàn)吐絲管使用周期已達(dá)到規(guī)定年限，應(yīng)更換吐絲管。更換后要檢測吐絲機的振動值，并采取調(diào)整措施，保證設(shè)備的動平衡，將吐絲機振動水平降至。
3.3做好對設(shè)備的潤滑及降溫
良好的潤滑是保證機械設(shè)備平順運行和消除不良磨損的重要措施。應(yīng)根據(jù)吐絲機的型號和使用要求，選用高溫黏性的潤滑油，對吐絲機軸承等部位進(jìn)行潤滑維護，確保軸承得到良好的潤滑，提高吐絲機運行的穩(wěn)定性。另外，為了防止設(shè)備運行時溫度過高而導(dǎo)致的線圈變形、潤滑失效等問題，還應(yīng)配置相應(yīng)的冷卻降溫設(shè)施，防止設(shè)備過熱。實際操作過程中，多采用水冷降溫。使用時，應(yīng)注意冷卻水的清潔度以及pH值，避免對設(shè)備造成腐蝕和污染。合理設(shè)置冷卻水流量和壓力，保證良好的冷卻效果。
參考文獻(xiàn)
[1]王文彬.高線吐絲機振動原因分析及預(yù)防措施[J].安徽冶金，2019（3）：16-17.
[2]肖國偉.高線吐絲機故障原因分析及控制措施[J].天津冶金，2015（6）：49-52.
[3]吳海樂.高速線材廠吐絲機振動原因分析及對策[J].南鋼科技與管理，2016（4）：65.
（來源：鋼鐵交流）
