應用“機械故障形成及其特性分析”原則,對精軋機典型故障進行分析診斷的探討

摘 要:本文應用“機械故障形成及特性分析”原則，闡述了精軋機技術狀態的變化及其故障形成的一般過程，分析了精軋機燒輥箱故障的原因，指出了該類典型機械故障研究中應考慮的問題，對開展精軋機故障分析診斷及維修實踐具有一定的指導意義。

關鍵詞:功能參數 技術狀態 故障特性 精軋機 輥箱

中圖分類號:TG33文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)11(c)-0044-01

精軋機是高速線材生產中的關鍵設備，一旦出現故障會對生產造成嚴重的影響，新余鋼鐵集團公司高速線材生產線在近八年的生產實踐中就遭遇過精軋機輥箱被燒壞的設備事故，一度嚴重影響了正常生產的組織，所以對這類故障進行深入的分析診斷，避免重復故障的發生有著極其深遠的意義。

1 機械故障形成機理及其特性分析原則

1.1 機械使用與技術狀態的變化

機械在使用中受到各種能量的作用，這些能量的作用主要包括:(1)周圍介質能量的作用，包括執行任務的操作人員、修理人員和環境條件的作用;(2)與機械運轉以及各機構工作有關的內部能量，如各種載荷、振動、溫度等;(3)在制造和裝配中集聚在機械材料和零部件內的潛伏能量。

1.2 機械故障形成的一般過程

若機械輸出參數隨時間變化的規律用X(t)表示，損傷程度隨時間的變化用U(t)表示，則X(t)與U(t)之間的變化既可能是一致的，也可能有很大區別。因為其間存在著反映機械產品結構、用途和作用原理的X＝f(U(t))的過渡關系。

1.3 機械故障的特性分析

機械故障是與磨損、腐蝕、疲勞、老化等機理分不開的，根據機械故障形成的一般過程，機械故障主要有以下一些特性:

(1)潛在性。(2)漸發性。(3)耗損性。(4)模糊性。(5)多樣性。

2 精軋機輥箱被燒壞的常見現象

從我廠幾次精軋機燒輥箱的現場調查發現有如下幾種失效現象。

(1)輥箱的單根輥軸及其油膜軸承被燒損，一般表現為上下油膜軸承被燒毀，軋輥軸在油膜軸承位置可以明顯看見發藍，油膜軸承的油孔位置出現了移動，而另一根軸完好無損。

(2)輥箱的兩根軸及油膜軸承被燒，其中一根的損壞現象與單根輥軸及油膜軸承被燒的現象一樣，而另一根的現象是:上油膜軸承被燒毀，且軸在其上油膜軸位置的中間處出現了周向裂紋。

(3)輥箱的單根輥軸軸頭斷裂及油膜軸承被燒，偏芯套同時被燒壞。

3 精軋機輥箱被燒壞的原因分析

3.1 精軋機使用與技術狀態的變化分析

(1)介質能量的作用分析:操作人員的作業質量直接影響精軋機的使用與技術狀態的變化，如裝輥人員作業不認真不仔細，錐套錐面清洗不干凈，裝輥壓力不夠，容易造成輥箱運轉的的聲音異常，振動值偏大，嚴重的則直接引起燒輥。

(2)內部能量的作用分析:在生產過程中由于一味追求產量，軋線操作人員會放料軋制或進精軋機紅坯料形控制不好，由此帶來各種沖擊載荷造成傳動軸系產生振動及溫度升高。

(3)潛伏能量的作用分析:如軋輥軸在加工制造過程中殘留在內部的金屬加工應力、熱處理應力及金相組織內部的缺陷，在運轉過程中產生疲勞，先是使零件的結構參數(如油膜的變化等)發生變化進而影響性能參數，使缺陷逐漸擴展，最后軋輥軸在交變因素的作用下斷裂，最后導致燒輥箱;輥箱離線裝配過程中因間隙調整不當或螺絲緊固力矩不符合要求形成內應力，在使用過程中對機構的反復作用最后導致機構參數的缺陷。

3.2 精軋機輥箱被燒壞的特性分析

(1)漸發性:輥箱被燒壞一般都有一個漸進的過程，如隨著磨損過程的不斷深入，油膜軸承配合間隙及向心推力軸承于阻尼墊間的軸向間隙逐漸增大，此時各種零件的結構參數逐漸劣化，如果檢查監控到位可以通過調整來緩解劣化的趨勢，延長整個劣化過程，如不然環境條件一旦惡化，輥箱的損壞過程就迅速加快，最后造成設備事故。

(2)潛在性:輥箱的一些零件在運行過程中會產生某些損傷，如油膜軸承的磨損，阻尼墊的磨損，當磨損達到一定的程度時，間隙量超標使得某些結構參數發生變化，輥箱的這種潛在的變化不象其他設備的潛在故障可以通過潤滑、緊固、調整來緩解消除其擴展，而會在較短的時間內迅速發展最后導致功能性故障，必須及時更換輥箱，離線更換損壞件，重新調整方能恢復其技術狀態。

(3)模糊性:精軋機的故障也有其模糊性，如28架(即成品機架)油膜軸承的運行溫度經常高于設定的標準(110℃)，通常情況下認為是問題必須停機檢查，但實際的運行結果是各種結構參數正常，因為造成這種變化的因素相對比較分散，必須通過確認其他的一些相關狀態參數，進行綜合考慮。

(4)多樣性:精軋機輥箱的故障表現出多種形式，如因油膜軸承的磨損導致功能性故障，再如輥軸本身存在的內部組織缺陷及各種加工應力，還有壓下調整裝置的故障，輥箱的被燒壞有時是其中的一個因素引起，有時是多個因素交織在一起同時發生，這需要我們對事故現場進行認真仔細的調查，對幾中存在的因素逐一分析確認。

4 機械故障形成機理及其特性分析原則在我廠應用效果

4.1 根據機械故障發生的特性我們對精軋機的維護采取了一系列有效措施

(1)制訂并嚴格執行落實“精軋機輥環裝配的技術操作”，規程規定了錐套、輥軸、輥環及鎖緊裝置的清洗要求及輥環裝配的技術要求，規程明確了軋輥軸及鎖緊裝置維護的技術標準，規范了精裝班人員作業行為，從故障形成的漸發性著手緩解輥箱劣化的趨勢，延長其劣過程從而延長輥箱的使用壽命。

(2)制訂并嚴格執行落實“精軋機日常檢查規定”，該規定詳細明確了對精軋機運行中各項參數的檢查監控要求，對發現的一些異常或偏離現象進行及時消除或調整，從故障形成的漸發性、模糊性和多樣性方面綜合分析，以達到緩解輥箱劣化趨勢延長輥箱使用壽命的目的。

(3)制訂并嚴格執行落實“精軋機輥箱離線修理技術要求”，明確了各零件的檢測標準及軸系裝配標準，從故障形成的潛在性特點著手精心調整裝配，消除輥箱的潛在隱患。

4.2 取得的效果

通過采取系列有效措施，2009年以來精軋機故障大幅度減少，有效減少并杜絕了燒輥箱。

從中可以看出機械故障形成機理及其特性分析原則在我廠的應用取得了較大成效。

5 結語

通過不斷組織人員對“機械故障形成機理及其特性分析原則”的學習，反復應用其中的原理對精軋機故障進行分析，有針對性的對各項影響因素制定出有效的防范措施，使我廠的精軋機能夠長期安全穩定地運行，故障率逐年減少，2009年至今未發生一起燒輥箱事故，取得了良好的效果。

參考文獻

[1]劉章.機械故障的形成及特性分析[J].新疆有色金屬，2008.