機電一體化技術在軋鋼技術中的應用

吳方

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，隨著機電一體化技術在工業制造領域的廣泛應用，越來越多的機電一體化技術應用在軋鋼技術中，并取得了良好的效果。本文針對機電一體化技術在軋鋼技術中的應用進行分析與研究，描述軋鋼機械中的電氣技術的應用，并分析相應的軋鋼設備中的機電一體化技術的優勢，有利于生產技術人員在軋鋼生產加工過程中快速應用機電一體化設備，提高軋鋼的生產加工效率。

【關鍵詞】軋鋼 機電一體化 故障 分析

本文結合機電一體化技術在軋鋼機械的機械振動故障的分析與控制，分析振動故障產生的原因，并結合具體的原因，通過傳感器技術與計算機管理系統對軋鋼設備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的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 影響軋鋼技術中軋件精度的機械因素

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，在制造加工過程中對其精度有一定的要求，否則無法滿足生產加工的要求。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最大。電機旋轉過程中由于轉子安裝對中精度不夠，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，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時的運轉較為穩定，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，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。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 電氣技術在設備維護中的應用

2.1 利用傳感器技術對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，將傳感器的數據傳送至計算機控制系統中，計算機控制系統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最大振動源，并根據振動源的狀態通過計算機控制系統中的算法給與設備管理人員合理控制振動的措施。

2.2 定期檢查和更換零件

根據計算機控制系統對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工作。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行的范圍，則根據維護手冊更換相應的零件，使設備始終運行平穩，減少設備由于機械原因引起的振動現象。

2.3 利用傳感器技術對設備工作環境管理

由于現階段設備的精度與設備周圍環境的關系十分密切，因此，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。在軋鋼設備周圍安裝溫度與濕度傳感器，測量軋鋼設備周圍環境中的溫濕度，在軋鋼設備的維護和管理工作中，根據傳感器的數據控制設備周圍的環境，是設備的運行情況和加工質量滿足要求，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。

2.4 控制技術在軋鋼技術中的應用

隨著PLC、運動控制卡等控制技術的發展，針對軋鋼技術中的從電機到軋鋼設備末端執行位置的傳動鏈各個減速箱與減速設備可直接通過在運動控制卡與工控機中設置相應的電子齒輪比或電子凸輪比實現，減少了動力傳送過程中各個機械零件的磨損，使自動控制技術在軋鋼技術中得到應用，減少由于純機械傳動帶來的設備振動與磨損問題，縮短設備的動力傳動鏈，延長設備的使用周期。

3 結論

通過上述的分析，本文針對軋鋼機械生產加工過程中由于機械原因產生的振動進行分析，并利用機電一體化技術對故障進行診斷與檢測，提出相應的軋鋼設備的維護和管理措施，有利于設備操作人員提高軋件的生產效率，減少軋件的不合格率。

參考文獻

[1]田彩麗，淺談機電一體化技術在鋼鐵工業中的應用[J].商品與質量·建筑與發展，2014（01）：138-138.

[2]周志剛，淺析機電一體化技術的發展及其在鋼鐵行業中的應用[J].科技創新與應用，2014 （17）：83-83.

[3]張寒松，淺析機電一體化技術的發展及其在鋼鐵行業中的應用[J].機械制造，2012，50 （12）：83-8 3.