張曉彬

（河鋼集團宣鋼公司，河北 宣化 075100）

生產(chǎn)計劃是企業(yè)制造管理的核心，也是生產(chǎn)的開始基礎[1]。在當前鋼絞線行業(yè)競爭激烈的形勢下，資源的浪費、技術(shù)的落后，都會給公司帶來致命的打擊，導致市場環(huán)境惡化，缺乏競爭力。針對以上問題，本文著重對鋼絞線捻股設備振動原因進行分析，旨在將鋼絞線捻股設備的隱患清除，為工業(yè)、制造業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造條件。

1 鋼絞線捻股設備概況

鋼絞線制造設備主要由拉絲機、收線機，以及捻股設備組成。其中拉絲機的作用為將82B盤條拉成半成品絲，供后道工序使用；收線機的作用是調(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)，保證鋼絞線能隨時開停[2]。捻股設備是鋼絞線設備中的重要設備，由捻股機、張力機構(gòu)、收線機構(gòu)等主要部件及起重機、對焊機、切割機等一系列輔機組成，可以確保其具有易安裝、運轉(zhuǎn)慣性小、噪音低等特點，可以適用于各種鋼絞線的捻制。但是，近年來，捻股設備的設計上主要注重機械生產(chǎn)方面，導致設備本體變大，運轉(zhuǎn)慣性變大，對捻股設備的運行造成了不小的影響，成為粗制鋼絞線的主要設備?，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、彎曲度和強度，通過不同的扭力值、彎曲度，以及強度可以將鋼絞線捻制成多種形態(tài)。

2 鋼絞線捻股設備振動原因分析

2.1 捻股機轉(zhuǎn)子不平衡

由于制造業(yè)的發(fā)展前景較好，各個企業(yè)對經(jīng)濟效益的要求越來越高，產(chǎn)量的增加使得鋼絞線捻股設備超負荷運轉(zhuǎn)，導致鋼絞線捻股設備出現(xiàn)異常振動的現(xiàn)象?，F(xiàn)如今的鋼絞線捻股設備為節(jié)約能源，大多數(shù)鋼絞線捻股設備在放線過程中主要采用人工放線，多條鋼絲通過牽引裝置同時從放線盤中放線與收線[3]。并增加制動裝置，防止線軸轉(zhuǎn)動障礙，可以在收線過程中保持鋼絲張力恒定。超負荷運轉(zhuǎn)的情況下，其牽引速度急劇變化，導致捻股設備中的轉(zhuǎn)子不平衡，不能進行制動。在放線過程中，鋼絞線的直徑不斷減小，線軸上鋼絲的重量將會隨之減小。由于牽引速度恒定，鋼絲的張力增加，捻股設備的轉(zhuǎn)子就會失衡，此時鋼絞線捻股設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，鋼絞線捻股設備仍舊會發(fā)生異常振動，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。對于轉(zhuǎn)子平衡狀態(tài)來講，其質(zhì)量可以與鋼絞線的振動速率重合，保證鋼絞線捻股設備的正常運行。但在實際應用中，轉(zhuǎn)子的質(zhì)量不能絕對均勻分布，會由于設計原因、線源缺陷、加工或裝配過程中的錯誤，造成轉(zhuǎn)子質(zhì)量與振動速率不成比例的現(xiàn)象，也就是常見的異常振動。

2.2 鋼絞線捻股設備張力不恒定

鋼絞線捻股設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。采用手動和自動半閉環(huán)控制，可以提高控制精度，鋼絞線捻股設備張力控制圖如圖2所示。

圖2 鋼絞線張力控制圖

如圖2所示，在鋼絞線捻股設備張力控制過程中，張力傳感器可以通過檢測鋼絞線的張力，將鋼絞線捻股設備的物理信號轉(zhuǎn)化為電信號，通過控制器對信號進行校正發(fā)送到控制執(zhí)行機構(gòu)中。而后，通過無線傳輸模塊對鋼絞線的捻制過程進行補償校正，控制器結(jié)合線徑值的大小，進行數(shù)據(jù)處理，然后輸出控制信號卷的閉環(huán)張力，使張力控制過程中鋼絞線張力值可以實現(xiàn)在線測量和顯示。因此，鋼絞線的張力控制是捻股設備的重要步驟。鋼絞線捻股設備的張力參數(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，為高速運行的鋼絞線捻股設備的張力參數(shù)，經(jīng)過長時間的工作，機筒的捻制過程中殘余力將會逐漸釋放并重新分布，導致機筒發(fā)生形變，機體中的各個軸度也會發(fā)生相應的變化，使?jié)L道附近產(chǎn)生磨損，張力誤差將會引起徑向跳動，進而導致鋼絞線捻股設備不規(guī)則振動。

2.3 萬向軸異步振動

萬向軸作為鋼絞線捻股設備的機械傳動補償部件，可以實現(xiàn)鋼絞線與捻股設備之間線性傳遞，具有補償鋼絞線與捻股設備之間受力位移的傳動作用。在很大程度上有效地保證了鋼絞線捻股設備的運行質(zhì)量。如果鋼絞線捻股設備在正常運行過程中，萬向軸出現(xiàn)嚴重故障，導致萬向輪主軸自身的傳動平衡能力超標，直接影響萬向軸異常振動[4]。當萬向軸中的滑動軸承發(fā)生滑動，導致其滑動力載荷時，軸頸的滑動位置會隨著滑動載荷的位置變化而發(fā)生變化，位置發(fā)生變化的同時會直接產(chǎn)生慣性力，導致動態(tài)負載，也是引起萬向軸異步振動的主要原因。在外力和載荷的推動作用下，軸頸也相對沿著軸承方向移動一定量的位移，繼續(xù)施加擾動力，軸頸中心將再次改變位置，最終回到原來的位置或達到新的平衡，但是由于鋼絞線捻股設備的運行時間較長，導致其沒有充足的時間達到新的平衡，因此，異步振動現(xiàn)象頻發(fā)。在這種情況下，鋼絞線捻股設備中的萬向軸的振動情況不能趨近于穩(wěn)定，也就是常見的突變現(xiàn)象。因為鋼絞線捻股設備中萬向軸的平均傳動流速，是轉(zhuǎn)軸的偏角平均速度的一半，所以萬向軸油膜的轉(zhuǎn)速為半速，在捻股設備高速運轉(zhuǎn)時，油膜支撐著軸頸，此時，油膜振動頻率幾乎等于一個轉(zhuǎn)子的固有頻率，并且會發(fā)生油膜共振，即萬向軸異步振動。

2.4 脹緊連接強度差

脹緊連接是鋼絞線捻股設備的傳動連接方式，屬于通用的基礎設施，一般使用一個加長型的套筒進行連接，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備轉(zhuǎn)動間隙小、制造容易，以及裝卸清洗具有便捷的特點。在機械過載時具有保護機器免受損壞的功能。加長套筒連接可以代替軸轂連接，也可以代替壓配式連接，主要負責連接、傳遞負載扭矩和驅(qū)動負載。因此，脹緊連接能同時承受較大沖擊動力載荷，與較大的軸向傳動力，抗疲勞傳動性能好，常用于鋼絞線捻股設備的長時間運行中。但是，隨著使用時間的增加，脹緊連接會出現(xiàn)連接強度差的現(xiàn)象，不能適用于高負載。此時，脹緊連接的膨脹套會開始松動，滑動螺栓墊圈會產(chǎn)生自主向上的摩擦力，通過內(nèi)外部墊圈的張力作用，使摩擦力傳遞到主軸向，進而加重主軸向的負載力，使鋼絞線捻股設備超負荷運轉(zhuǎn)，引起設備振動。

3 結(jié)語

近年來，隨著制造業(yè)的發(fā)展，企業(yè)對鋼絞線的需求量呈持續(xù)性增長，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，對鋼絞線捻股設備的使用時間逐漸增加，導致設備超負荷運轉(zhuǎn)，產(chǎn)生異常振動的現(xiàn)象比比皆是，本文通過對鋼絞線捻股設備異常振動的分析，旨在加強企業(yè)對鋼絞線捻股設備的管理，為企業(yè)的發(fā)展提供參考。