鋼絞線捻股設備振動原因分析

張曉彬

（河鋼集團宣鋼公司，河北 宣化 075100）

生產計劃是企業制造管理的核心，也是生產的開始基礎[1]。在當前鋼絞線行業競爭激烈的形勢下，資源的浪費、技術的落后，都會給公司帶來致命的打擊，導致市場環境惡化，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、制造業的發展創造條件。

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節，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、收線機構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方面，導致設備本體變大，運轉慣性變大，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。現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格的鋼絲按一定規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。

2 鋼絞線捻股設備振動原因分析

2.1 捻股機轉子不平衡

由于制造業的發展前景較好，各個企業對經濟效益的要求越來越高，產量的增加使得鋼絞線捻股設備超負荷運轉，導致鋼絞線捻股設備出現異常振動的現象。現如今的鋼絞線捻股設備為節約能源，大多數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，防止線軸轉動障礙，可以在收線過程中保持鋼絲張力恒定。超負荷運轉的情況下，其牽引速度急劇變化，導致捻股設備中的轉子不平衡，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生異常振動，影響鋼絞線的捻制效果。轉子平衡的狀態下，其質量分布均勻，幾何形狀也較為規則。對于轉子平衡狀態來講，其質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，轉子的質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，造成轉子質量與振動速率不成比例的現象，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、執行器等組成。采用手動和自動半閉環控制，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化為電信號，通過控制器對信號進行校正發送到控制執行機構中。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，控制器結合線徑值的大小，進行數據處理，然后輸出控制信號卷的閉環張力，使張力控制過程中鋼絞線張力值可以實現在線測量和顯示。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如表1所示。

表1 張力傳感器的技術參數

如表1所示，為高速運行的鋼絞線捻股設備的張力參數，經過長時間的工作，機筒的捻制過程中殘余力將會逐漸釋放并重新分布，導致機筒發生形變，機體中的各個軸度也會發生相應的變化，使滾道附近產生磨損，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量。如果鋼絞線捻股設備在正常運行過程中，萬向軸出現嚴重故障，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生變化，位置發生變化的同時會直接產生慣性力，導致動態負載，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，異步振動現象頻發。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定，也就是常見的突變現象。因為鋼絞線捻股設備中萬向軸的平均傳動流速，是轉軸的偏角平均速度的一半，所以萬向軸油膜的轉速為半速，在捻股設備高速運轉時，油膜支撐著軸頸，此時，油膜振動頻率幾乎等于一個轉子的固有頻率，并且會發生油膜共振，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軸，是軸承相嚙合處的重要連接，可以使鋼絞線捻股設備轉動間隙小、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，脹緊連接會出現連接強度差的現象，不能適用于高負載。此時，脹緊連接的膨脹套會開始松動，滑動螺栓墊圈會產生自主向上的摩擦力，通過內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，引起設備振動。

3 結語

近年來，隨著制造業的發展，企業對鋼絞線的需求量呈持續性增長，鋼絞線企業也得到了快速的發展。因此，各企業更加熱衷于提高生產水平，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，產生異常振動的現象比比皆是，本文通過對鋼絞線捻股設備異常振動的分析，旨在加強企業對鋼絞線捻股設備的管理，為企業的發展提供參考。