基于振動分析技術的冶金軋機故障預測分析

趙 強

（天津冶金軋一華信制鋼有限公司，天津 300383）

軋機設備是冶金生產中的主要設備之一，冶金軋機中的鼓形齒接軸因為具有良好的優點，平衡性好、傳遞效率高、傳動噪聲小并且具有較強的承載力，因此在冶金產業中得到了廣泛的應用[1]。在科學技術的影響下，軋機設備具有越來越強的先進性，復雜的程度也在不斷的提高，單純的經驗已經無法滿足現有的需求，所以我們需要依靠更為科學的手段來解決問題，對工作效率進行提升。在實際生產過程中，鼓形齒因為本身的結構缺陷和制造修復工藝等問題，也比較容易出現故障問題，會對生產造成不利影響。

1 鼓形齒接軸的主要組成部分和工作原理

冶金軋機鼓形齒接軸的結構，主要就是由兩側扁頭套以及兩對鼓形齒和接軸本體組成的，當動力從軸端的扁頭套進入時，相應的鼓形齒就會隨著進行轉動，然后內外齒會沿著齒面的曲線進行一定的擺動，最終實現扭矩的傳輸。對于國內的冶金軋機來說，普遍采用的是帶強制性自由潤滑的鼓形齒傳動軸。

2 振動分析技術的主要原理

冶金軋機是鋼鐵冶金產業必不可少的設備，其中軋機的核心部件包括齒輪傳動件、聯軸器、滑動和滾動軸承等等，當這些部件在運行的過程中出現了故障，就要進行及時的修復和處理。經過長期的觀察和實踐可以發現，軋機軸承在出現故障之前，都會表現出異常的響動，因此對這些振動的一般規律進行分析，就能從振動信號中對設備的故障進行識別。振動分析技術主要是振動信號的波形來進行一定的分析，繼而對振動進行一般的識別，這是對機械故障進行檢測和預估的重要技術前提。通過該技術的使用，就可以在設備的運行中或者是不解體設備的情況下，對故障產生的位置和原因進行一定的分析，及早發現故障對及時抑制故障起著重要作用。

3 鼓形齒傳動軸的故障分析

對于冶金軋機來說，運行的時候經常會因為轉速過快、振動過大等原因，在換輥及生產過程出現一定的問題。一般來說，經過檢測，比較常見的問題就是扁頭套晃動比較嚴重，甚至可能還會有開裂的現象，接頭體比較容易脫落，這些都會對整個運行造成不利的影響；輥端的集油罩支撐軸承也比較容易壞，進而導致接軸出現漏油的現象；如果傳動軸的側軸承鎖緊，上下傳動軸的連桿容易斷裂。

（1）扁頭套故障的原因分析。因為換輥操作的需要，所以在對扁頭套軋輥扁頭進行設計的時候，會留有一定的間隙，但由于會出現一些磨損和頻繁換輥的現象，所以間隙可能會出現不斷擴大的趨勢，從而導致在軋制過程中，出現咬鋼沖擊。因此，主傳動會出現比較大幅度的扭振，進而影響到工件的質量，導致疲勞失效的情況。當冷卻水進入到扁頭套的時候，也會對的扁頭造成一定的磨損，因為冷卻水的進入不僅會對滑動面的潤滑效果造成不利的影響，而且較容易造成滑動面的侵蝕。在這樣的環境中，對于扁頭的表面來說，它的磨損形勢呈現出更加復雜的狀況，小面積區域內就可能有各種磨損的情況同時存在。比較常見的磨損現象有顆粒磨損和粘性磨損，顆粒磨損指的就是因為灰塵或者是氧化鐵皮的進入，對扁頭套和扁頭造成較為反復的沖擊和擠壓，經過一段時間之后形成了自有小顆粒，在進行相對滑動時，經過力共同作用之后，這些力會在扁頭的表面產生顆粒磨損。

（2）接軸漏油故障分析。如果回油環處的密封設計存在缺陷，在接軸正常進行旋轉工作的時候，會比較容易出現甩油的現象，進而就會造成接軸漏油的現象。

接軸漏油會增加油品的成本，進而對冶金軋機的潤滑性造成影響，如果出現大量漏油的情況，還會對軋機的循環水系統造成一定的污染。

（3）傳動軸側軸承抱死故障分析。鼓形齒傳動軸的回油環端內部采用的是四點接觸的軸承，一般出現抱死故障的原因主要是稀油潤滑系統出現了損壞的問題，因為潤滑性的缺失導致軸承過熱出現抱死的情況。

（4）傳動軸拐臂故障分析。對于鼓形齒傳動系統來說，在投產之后比較常見的問題就是傳動軸柄臂的故障，不僅會影響到自身設備，還會對周邊設備造成影響，對生產秩序會造成不利的影響。通過對振動分析技術進行利用，能夠對相關問題進行預估，同時也能對問題的原因進行深入的分析。

4 鼓形齒傳動軸故障解決方案

（1）優化扁頭套的工藝和結構。首先，由于傳統的故障修復采用的是電弧堆焊修復的方式，因此可以對修復工藝進行優化。隨著科學技術的發展，可以采用激光熔覆的方式對扁頭進行一定的修復。通過對修復工藝進行優化，能夠更好的加強貼合度，同時也增加了扁頭套的耐磨性和硬度；其次，是要對工作環境進行改善。不僅要注意管路的設計細節，減少冷卻水進入到扁頭套中，同時還要對扁頭套進行補油處理，以增強滑動面的潤滑性；最后是要加強監測分析的力度，要將振動分析技術與點檢進行結合，根據不同的情況，加強記錄和分析，提高故障解決的效果。

（2）改造鼓形齒供回油路。由于現有的密封設計和供回油回路存在問題，比較容易發生漏油情況，因此可以重新選擇更加優質的密封材料進行使用。對密封的耐磨性和耐腐蝕性進行增強，延長密封的使用壽命。

（3）改進接軸連桿的連接方式。對于鼓形齒接軸的連桿結構來說，在進行使用的過程中一般會存在兩個方面的問題，一是出現問題和故障難以檢查，二是因為應力和溫度的問題，焊縫比較容易出現斷裂的現象。對于這兩種問題來說，需要對接軸連桿的連接進行一定的優化，使用帶有螺紋的固定銷來對連接強度進行增強，確保銷不會出現松脫的現象。

（4）嚴格過程控制，確保維護質量。在進行生產的過程中，要對所有的部件進行及時的檢查和維護，對于制造過程中的質量維護也要進行重視，對材料性能差異和加工精度進行重視，避免鼓形齒出現過早的損壞和故障。通過對整個制造修復和工藝維護進行優化，讓每個環節都能得到有效的管控，進而減少故障的發生。

5 結論

綜上所述，采用振動分析技術對冶金軋機設備進行檢測，可以將其中的內容轉化為數字化的內容，因此就有了更為可靠的數據進行支撐，讓診斷結果可以變得更加可靠。同時，對冶金軋機鼓形齒接軸結構進行一定的優化，能夠提升接軸的使用壽命，配合振動分析的檢測技術，能夠加強對設備的監測，還能提高工作人員的檢測效率，也能夠提高設備故障的發現率，對合理安排生產具有重要的意義，能夠為相關的企業帶來更為客觀的效益。