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淺談軋鋼機械振動故障的原因
2023-09-08
彭鐵龍
（首鋼京唐鋼鐵聯合有限責任公司）
摘 要：軋鋼機械在我國鋼鐵生產制造領域有著極其重要的作用，本文針對軋鋼機械在其生產加工過程中產生的機械振動進行分析，分析產生機械振動的原因，并提出相應的軋鋼設備的維護和管理措施，有利于維護人員在生產加工過程中快速找到產生振動故障的原因，避免影響正常的生產加工過程。
關鍵詞：軋鋼；機械振動；故障原因
0 引言
軋鋼機械在其生產加工中往往承受較重的載荷，且由于加工精度和裝配精度的原因，導致軋鋼機械在生產過程中產生一定的振動[1]。軋鋼機械的振動故障如果不被解除將影響軋件的質量，導致軋件軋縫和軋件的平面形狀產生質量問題，無法滿足生產加工的需求。本文通過軋鋼機械的機械振動故障，分析振動故障產生的原因，并結合具體的原因，提出相應的維護和管理措施，使設備操作人員和維護人員在工作中快速且有針對性地對軋鋼設備進行維護和管理，對提高軋件質量和延長軋鋼設備的使用壽命具有十分重要的意義。
1 振動故障原因分析
1.1設備制造精度
軋鋼設備屬于中大型機械加工設備，相對于精密制造加工而言，其設計精度較低，對設備中各個零件精度要求不高，但由于要保證軋件的形狀和精度，在制造加工過中對其精度有一定的要求，否則無法滿足生產加工的要求[2]。在軋鋼設備的核心零部件（精軋機、精調設備）的加工過程中由于零件的精度沒有達到設計要求，在軋鋼設備的高壓高負載工作條件下，影響軋鋼設備的整體精度，由此導致設備出現機械振動，影響設備的正常使用。
1.2傳動系統異常
軋鋼設備的動力從電機傳送至軋機的過程中，需經過傳動鏈的多級傳送才能實現，例如，動力傳輸鏈為電機→ 減速器 → 傳動鏈 → 軋機，其中電機的精度和減速器中各個零件的精度對軋鋼設備的振動影響。電機旋轉過程中由于轉子安裝對中精度不夠[3]，電機旋轉中轉矩不平衡，導致的振動，減速器中通常是通過齒輪傳動降低轉速，提高設備的轉矩，增大軋機的壓力，由于減速機中的齒輪由于長期工作在高溫高壓環境中，導致精度降低、傳動系統出現異常，導致設備出現振動。
1.3裝配精度降低
設備的裝配精度直接影響設備的工作狀態下的振動情況[4]，由于設備設計之初時各個零件的裝配精度設計不合理，導致在設備使用過程中產生各運動件的運動關系發生改變，在設備運轉過程中喪失了動力傳動的精度和各個部件的位置精度，無法保證設備在高負載環境下工作的平穩性，產生機械振動，影響軋件的質量。
1.4設備精度保持性
軋鋼設備在使用初始階段的運轉較為穩定，隨著使用時間的增加，設備出現振動的頻率持續增加，這是由于軋鋼設備的精度保持性較差。由于軋鋼機械長期工作在高溫、高壓、高負載的環境中，軋鋼設備的零件產生變形和磨損，設備的傳動精度、定位精度與設備使用初始階段相比有較大的差距，導致設備在工作時產生較大的振動，影響軋件的質量。
1.5零件磨損
機械設備的磨損也是導致軋鋼設備出現振動的重要原因。設備在工作時，用于傳動的關鍵零件的磨損會嚴重影響機械設備的運轉平穩性，如軸承和齒輪的磨損。軸承是設備旋轉過程中的關鍵零件，但由于負載和工作環境的影響，導致軸承發生磨損和變形，如圖1所示，軸承的滾珠和滾子在軸承內圈和外圈中的運動位置發生變化，在傳動過程中出現回轉精度低，運轉出現振動。如圖2所示，齒輪的磨損，導致減速器在運轉時內部嚙合傳動的齒輪出現傳動精度偏差，無法保持平穩性，設備的振動隨著傳動鏈從動力源到執行件不斷被放大，導致軋鋼設備在末端執行位置時的振動現象尤為明顯。
2 設備維護和管理
2.1設備零件精度和安裝精度控制
在設備各個零件的設計之初，根據實際的需求合理設計各個零件的加工精度，并在制造過程嚴格按照設計圖紙的要求進行加工。所有零件加工完成后，再根據設備的裝配要求，對設備進行裝配，此過程必須按照裝配要求進行裝配，保證設備的安裝和裝配精度。
2.2設備關鍵零件狀態檢測
根據第一節中的故障原因分析，在設備的關鍵部位安裝加速度計用于檢測設備的各個部位的振動情況，如設備的軸承安裝位置、減速機位置，末端執行件位置。分別檢測軋鋼設備在待機運轉和正常工作狀態下的振動情況，并分析傳感器測量的數據，根據傳感器數據判斷設備各個部位的振動情況，找到影響設備末端振動的振動源，并根據振動源的狀態選擇合理地控制振動的措施。
2.3定期檢查和更換零件
在根據傳感器的檢測數據分析得到故障源后，對相關的零件進行更換。定期檢查各個零件的運轉情況，若零件的振動程度超出了平穩運?的范圍，則根據維護手冊更換相應的零件，使設備始終運行平穩，減少設備的振動現象。
2.4設備工作環境管理
維護設備需要從各個方面考慮，對于高精密的加工設備，設備周圍環境的溫度、濕度等都影響著設備的加工精度[5]。在軋鋼設備的維護和管理工作中，需控制設備周圍的環境，根據設備的運行情況和加工質量的要求，將設備安裝在溫度適中、空氣濕度適中的位置，盡量避免設備由于周圍環境導致設備的精度降低。
2.5設備零部件維護
根據各個零部件對設備的影響程度，對各個零部件進行定期維護。例如，定期更換減速機中的潤滑油，對各個位置的軸承進行維護，保證外界雜物不進入軸承和減速機內部，影響軸承的使用壽命。對于電機的維護也至關重要，由于電機長期工作在高溫、高負載的環境中，導致電機轉子位置發生偏移，高速運行時出現失衡，產生抖動。因此，改善電機的工作環境，保證電機的散熱性，對提高電機旋轉精度和延長電機使用壽命十分重要。
3 結語
通過上述的分析，本文針對軋鋼機械在其生產加工過程中產生的機械振動進行分析，分析產生機械振動的原因，并提出相應的軋鋼設備的維護和管理措施，有利于維護人員在生產加工過程中快速找到產生振動故障的原因，避免影響正常的生產加工過程。
來源：自動化應用
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