高线生产线吐丝机机械振动超标的问题探究

摘　要：对高线生产线吐丝机常见的几种机械故障问题进行分析，并提出相关的优化和解决的技术措施。通过规范设备安装步骤、加强设备日常维护以及对设备进行润滑及降温等优化措施，可在一定程度上减少设备的机械振动和磨损，从而减少设备故障发生概率，延长设备的使用寿命。

关键词：高线生产线；吐丝机；机械故障

引言

吐丝机是高速线材生产线中的关键设备，位于精轧机后的水冷段与散卷运输机之间。吐丝机在高速工作状态下，吐丝速度可达到110～160m/s，其出口处温度可高达600℃以上。在高速旋转以及高温工况下，吐丝机难免会出现机械故障问题。比较常见的机械故障问题有振动超标、吐丝盘磨损和轴承失效等，这些机械故障问题都会对吐丝机的正常运行以及线圈产品质量带来影响。通过实施合理的优化措施，可在一定程度上减少设备的机械振动和磨损，从而减少设备故障发生概率。

1　吐丝机的工作原理和吐丝过程分析

1.1吐丝机的工作原理

吐丝机是高线生产线的核心设备之一，主要用于各种直径规格线圈的生产。邯钢高速线材生产线引进英国ASHLOW吐丝机，该吐丝机为卧式结构，直径为1075mm，水平角度为20°，并带有头部定位和震荡功能，保证线圈螺旋质量，可调整集卷长度，便于对线圈产品的集圈、打捆。吐丝机主要由电动机、吐丝盘、吐丝管、传动装置、空心轴以及轴承座等部分组成。吐丝机的基本工作原理是利用高速旋转下的离心力作用，对精轧机轧制出的线材进行再加工，使之成为一定直径规格的连续不断的线圈产品。吐丝机的空心轴在电动机和增速机的带动下，进行高速旋转。高速精轧机轧的线材通过导管和夹送辊送至吐丝机空心轴内，高速转动的空心轴同时带动固定于空心轴上的吐丝盘和吐丝管高速旋转。而进入到空心轴内的线材则会在高速旋转的吐丝盘和吐丝管的离心力作用下，沿着空心轴的圆周切线方向吐出，吐出的线圈在螺旋状吐丝盘的助推作用下，呈圆圈盘叠的线材被逐渐推向和倾倒在运行的运输机上，形成连续不间断的线圈。

1.2吐丝机在吐丝过程中的受力分析

在吐丝机空心轴高速转动的过程中，线材在吐丝管内作相对滑动。在相对运动的惯性、离心力以及线材与吐丝管摩擦力的共同作用下，原本呈直线运动的线材会按照一定的曲率逐渐弯曲成线圈状，并平稳、均匀地倾倒在风冷辊道上。在吐丝机工作的过程中，吐丝机主要受到吐丝盘对线材的推动力及摩擦力、吐丝管对线材的摩擦力、吐丝管高速旋转的离心力以及轧机夹送辊与线材之间的摩擦力。在吐丝机理想的受力状态下，吐丝盘与线材之间不存在任何摩擦，吐丝盘对线材也不存在推动力。吐丝管对线材的离心力、夹送辊对线材的摩擦力和吐丝管对线材的摩擦力等几种作用力达到一种理想的平衡状态，并且线材与吐丝管之间的摩擦力沿着吐丝管垂直切面均匀分布，使吐丝管内壁均匀磨损。但在实际运行中，由于夹送辊和吐丝盘对线材推送力以及相互间摩擦力的存在，特别是在夹送辊输送动力消失之后，线材的受力状态发生很大变化，原有的受力平衡被打破，继而会产生各种各样的不均匀磨损，吐丝机正常的吐丝状态也会被改变，产生大小圈或引起事故。

2　吐丝机振动超标的原因分析

由于强大的离心力作用，吐丝机在运行中出现振动现象难以避免。吐丝机的吐丝盘、吐丝管等部件之间，主要由高强度螺栓、管夹等固定。吐丝机的振动超标的根本原因是由于紧固件松动、机械部件磨损而打破了机械动平衡。

2.1吐丝盘变形严重

在吐丝机运行时，吐丝盘与线材之间存在着一定的摩擦力。在这种摩擦力的作用下，会逐渐导致吐丝盘磨损变形。当吐丝盘发生严重变形时，由于盘面已不再平整，盘上缠绕的线圈在与盘面接触时会导致严重的弹跳现象。同时，由于吐丝盘外圆面的磨损变形，使其在高速旋转时会带动周边的空气形成较为强烈的气流和空气波动，造成吐丝机异常振动。另外，吐丝机线圈的变形程度与吐丝温度存在一定的相关性，吐丝温度越高，则吐丝机线圈变形越严重[1]。

2.2吐丝管内壁磨损严重

吐丝管内壁长时间与高温吐丝摩擦接触，容易产生过量磨损、异常磨损。过量磨损一般都是在正常的磨损状态下，由于吐丝管生产线材质量过大或者是长时间反复磨损而导致吐丝管内壁磨损超限。这种磨损现象多发生于规模较小但较为频繁的生产过程。异常磨损是在连续生产不同规格线材的情况下，由于吐丝直径规格不同、吐丝速度不一等原因，而导致的吐丝管内壁不同程度的磨损。异常磨损主要表现为吐丝管内壁截面呈“Ｗ”形。当吐丝管内壁严重磨损时，线材在吐丝机内的轨迹容易出现比较严重的偏移现象。这样不仅会导致线材卷的形状不合格，影响到吐丝产品质量，而且也会加剧设备的振动与磨损[2]。

2.3吐丝机出?处托板位置偏移

吐丝机工作时，线圈会与吐丝机出口处托板产生一定的摩擦，以保证线圈出吐丝机后能够与下一个生产阶段良好衔接。但磨损问题会导致吐丝机出口处的托板位置发生偏移，使托板位置过高或是过低。如果托板位置过低，会影响线圈翻转。如果托板位置过高，则会影响线圈进入到下一生产阶段，导致线圈在托板上出现弹跳。此外，托板位置偏移还会影响到线圈的形状，使其向较低的部位偏转，不利于线圈产品质量。

2.4导致吐丝机振动超标的其他原因

吐丝机生产连续性较强，且长时间处于高温磨损的工况环境下。这一特点也导致吐丝机在工作时容易出现磨损加剧乃至热变形的问题，并导致吐丝机失去原有的动平衡出现异常振动。此外，高线生产线上的线材在较大的动能作用下还具有较强的冲击作用。若吐丝机刚性较大且不能根据生产节奏调整自身形变，也会导致吐丝机振动超标。

3　降低吐丝机减震的措施

3.1规范设备安装步骤

规范严谨的安装是保证吐丝机平稳运行和避免吐丝机异常振动的根本要旨[3]。这就需要设备安装人员在安装设备时必须规范操作，保证吐丝盘、吐丝管等部件的安装精度。在安装吐丝管时，应保证管口中心与吐丝机外圆盘盘面间距不小于28cm，以确保在设备运行时避免外圆盘面与线圈接触和磨损，防止因此而产生的振动超标。在设备安装时，还要确保各部件（特别是一些转动部件）牢固结合，吐丝机外圆盘上座管与吐丝管必须保证各部件相互吻合，如不能吻合，则应更换其他吐丝管进行安装，切忌采用强制措施。

3.2加强设备日常维护

设备的日常维护是降低磨损和振动、保证设备机械良好运行的关键。首先，应做好对吐丝机振动值的实时监测，密切关注其振动情况。当振动值超过8mm/s时，应检查设备，并对吐丝机转子的动态平衡进行重新调节，以有效控制其振动，防止振动增大。其次，根据生产节奏和设备运行情况，每隔几天对吐丝机外圆盘保护罩与外圆盘之间的间隙进行检查测量，并将测量值与正常标准值进行比对。如果该间隙水平超过3mm，说明两者间隙过大，可能引起振动超标，需要及时对外圆盘的偏心量进行修复性调整，并重新设定吐丝机的动力平衡。第三，如果检查发现吐丝管使用周期已达到规定年限，应更换吐丝管。更换后要检测吐丝机的振动值，并采取调整措施，保证设备的动平衡，将吐丝机振动水平降至。

3.3做好对设备的润滑及降温

良好的润滑是保证机械设备平顺运行和消除不良磨损的重要措施。应根据吐丝机的型号和使用要求，选用高温黏性的润滑油，对吐丝机轴承等部位进行润滑维护，确保轴承得到良好的润滑，提高吐丝机运行的稳定性。另外，为了防止设备运行时温度过高而导致的线圈变形、润滑失效等问题，还应配置相应的冷却降温设施，防止设备过热。实际操作过程中，多采用水冷降温。使用时，应注意冷却水的清洁度以及pH值，避免对设备造成腐蚀和污染。合理设置冷却水流量和压力，保证良好的冷却效果。

参考文献

[1]王文彬.高线吐丝机振动原因分析及预防措施[J].安徽冶金，2019（3）：16-17.

[2]肖国伟.高线吐丝机故障原因分析及控制措施[J].天津冶金，2015（6）：49-52.

[3]吴海乐.高速线材厂吐丝机振动原因分析及对策[J].南钢科技与管理，2016（4）：65.

（来源：钢铁交流）