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高線生產(chǎn)線吐絲機(jī)機(jī)械振動(dòng)超標(biāo)的問題探究

發(fā)布時(shí)間：2023-06-20

摘　要：對高線生產(chǎn)線吐絲機(jī)常見的幾種機(jī)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(qiáng)設(shè)備日常維護(hù)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(jī)械振動(dòng)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(jī)；機(jī)械故障

引言

吐絲機(jī)是高速線材生產(chǎn)線中的關(guān)鍵設(shè)備，位于精軋機(jī)后的水冷段與散卷運(yùn)輸機(jī)之間。吐絲機(jī)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(jī)難免會(huì)出現(xiàn)機(jī)械故障問題。比較常見的機(jī)械故障問題有振動(dòng)超標(biāo)、吐絲盤磨損和軸承失效等，這些機(jī)械故障問題都會(huì)對吐絲機(jī)的正常運(yùn)行以及線圈產(chǎn)品質(zhì)量帶來影響。通過實(shí)施合理的優(yōu)化措施，可在一定程度上減少設(shè)備的機(jī)械振動(dòng)和磨損，從而減少設(shè)備故障發(fā)生概率。

1　吐絲機(jī)的工作原理和吐絲過程分析

1.1吐絲機(jī)的工作原理

吐絲機(jī)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(jī)，該吐絲機(jī)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(jī)主要由電動(dòng)機(jī)、吐絲盤、吐絲管、傳動(dòng)裝置、空心軸以及軸承座等部分組成。吐絲機(jī)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(jī)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(jī)的空心軸在電動(dòng)機(jī)和增速機(jī)的帶動(dòng)下，進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn)。高速精軋機(jī)軋的線材通過導(dǎo)管和夾送輥送至吐絲機(jī)空心軸內(nèi)，高速轉(zhuǎn)動(dòng)的空心軸同時(shí)帶動(dòng)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(huì)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(yùn)行的運(yùn)輸機(jī)上，形成連續(xù)不間斷的線圈。

1.2吐絲機(jī)在吐絲過程中的受力分析

在吐絲機(jī)空心軸高速轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中，線材在吐絲管內(nèi)作相對滑動(dòng)。在相對運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)的線材會(huì)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(jī)工作的過程中，吐絲機(jī)主要受到吐絲盤對線材的推動(dòng)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(jī)夾送輥與線材之間的摩擦力。在吐絲機(jī)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(dòng)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(shí)際運(yùn)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(dòng)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(huì)產(chǎn)生各種各樣的不均勻磨損，吐絲機(jī)正常的吐絲狀態(tài)也會(huì)被改變，產(chǎn)生大小圈或引起事故。

2　吐絲機(jī)振動(dòng)超標(biāo)的原因分析

由于強(qiáng)大的離心力作用，吐絲機(jī)在運(yùn)行中出現(xiàn)振動(dòng)現(xiàn)象難以避免。吐絲機(jī)的吐絲盤、吐絲管等部件之間，主要由高強(qiáng)度螺栓、管夾等固定。吐絲機(jī)的振動(dòng)超標(biāo)的根本原因是由于緊固件松動(dòng)、機(jī)械部件磨損而打破了機(jī)械動(dòng)平衡。

2.1吐絲盤變形嚴(yán)重

在吐絲機(jī)運(yùn)行時(shí)，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(huì)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(shí)，由于盤面已不再平整，盤上纏繞的線圈在與盤面接觸時(shí)會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的彈跳現(xiàn)象。同時(shí)，由于吐絲盤外圓面的磨損變形，使其在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)帶動(dòng)周邊的空氣形成較為強(qiáng)烈的氣流和空氣波動(dòng)，造成吐絲機(jī)異常振動(dòng)。另外，吐絲機(jī)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(jī)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(shí)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(shí)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(shí)，線材在吐絲機(jī)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(huì)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(huì)加劇設(shè)備的振動(dòng)與磨損[2]。

2.3吐絲機(jī)出?處托板位置偏移

吐絲機(jī)工作時(shí)，線圈會(huì)與吐絲機(jī)出口處托板產(chǎn)生一定的摩擦，以保證線圈出吐絲機(jī)后能夠與下一個(gè)生產(chǎn)階段良好銜接。但磨損問題會(huì)導(dǎo)致吐絲機(jī)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(huì)影響線圈翻轉(zhuǎn)。如果托板位置過高，則會(huì)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(huì)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(jī)振動(dòng)超標(biāo)的其他原因

吐絲機(jī)生產(chǎn)連續(xù)性較強(qiáng)，且長時(shí)間處于高溫磨損的工況環(huán)境下。這一特點(diǎn)也導(dǎo)致吐絲機(jī)在工作時(shí)容易出現(xiàn)磨損加劇乃至熱變形的問題，并導(dǎo)致吐絲機(jī)失去原有的動(dòng)平衡出現(xiàn)異常振動(dòng)。此外，高線生產(chǎn)線上的線材在較大的動(dòng)能作用下還具有較強(qiáng)的沖擊作用。若吐絲機(jī)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(huì)導(dǎo)致吐絲機(jī)振動(dòng)超標(biāo)。

3　降低吐絲機(jī)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(jī)平穩(wěn)運(yùn)行和避免吐絲機(jī)異常振動(dòng)的根本要旨[3]。這就需要設(shè)備安裝人員在安裝設(shè)備時(shí)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(shí)，應(yīng)保證管口中心與吐絲機(jī)外圓盤盤面間距不小于28cm，以確保在設(shè)備運(yùn)行時(shí)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(dòng)超標(biāo)。在設(shè)備安裝時(shí)，還要確保各部件（特別是一些轉(zhuǎn)動(dòng)部件）牢固結(jié)合，吐絲機(jī)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(qiáng)制措施。

3.2加強(qiáng)設(shè)備日常維護(hù)

設(shè)備的日常維護(hù)是降低磨損和振動(dòng)、保證設(shè)備機(jī)械良好運(yùn)行的關(guān)鍵。首先，應(yīng)做好對吐絲機(jī)振動(dòng)值的實(shí)時(shí)監(jiān)測，密切關(guān)注其振動(dòng)情況。當(dāng)振動(dòng)值超過8mm/s時(shí)，應(yīng)檢查設(shè)備，并對吐絲機(jī)轉(zhuǎn)子的動(dòng)態(tài)平衡進(jìn)行重新調(diào)節(jié)，以有效控制其振動(dòng)，防止振動(dòng)增大。其次，根據(jù)生產(chǎn)節(jié)奏和設(shè)備運(yùn)行情況，每隔幾天對吐絲機(jī)外圓盤保護(hù)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(dòng)超標(biāo)，需要及時(shí)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(jī)的動(dòng)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(jī)的振動(dòng)值，并采取調(diào)整措施，保證設(shè)備的動(dòng)平衡，將吐絲機(jī)振動(dòng)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(jī)械設(shè)備平順運(yùn)行和消除不良磨損的重要措施。應(yīng)根據(jù)吐絲機(jī)的型號和使用要求，選用高溫黏性的潤滑油，對吐絲機(jī)軸承等部位進(jìn)行潤滑維護(hù)，確保軸承得到良好的潤滑，提高吐絲機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性。另外，為了防止設(shè)備運(yùn)行時(shí)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(shí)際操作過程中，多采用水冷降溫。使用時(shí)，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(jī)振動(dòng)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(jī)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(jī)振動(dòng)原因分析及對策[J].南鋼科技與管理，2016（4）：65.

（來源：鋼鐵交流）