機(jī)電一體化技術(shù)在軋鋼技術(shù)中的應(yīng)用

吳方

摘要 軋鋼機(jī)械在我國(guó)鋼鐵生產(chǎn)制造領(lǐng)域有著極其重要的作用，隨著機(jī)電一體化技術(shù)在工業(yè)制造領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，越來越多的機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用在軋鋼技術(shù)中，并取得了良好的效果。本文針對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)在軋鋼技術(shù)中的應(yīng)用進(jìn)行分析與研究，描述軋鋼機(jī)械中的電氣技術(shù)的應(yīng)用，并分析相應(yīng)的軋鋼設(shè)備中的機(jī)電一體化技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，有利于生產(chǎn)技術(shù)人員在軋鋼生產(chǎn)加工過程中快速應(yīng)用機(jī)電一體化設(shè)備，提高軋鋼的生產(chǎn)加工效率。

【關(guān)鍵詞】軋鋼 機(jī)電一體化 故障 分析

本文結(jié)合機(jī)電一體化技術(shù)在軋鋼機(jī)械的機(jī)械振動(dòng)故障的分析與控制，分析振動(dòng)故障產(chǎn)生的原因，并結(jié)合具體的原因，通過傳感器技術(shù)與計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)對(duì)軋鋼設(shè)備提出相應(yīng)的維護(hù)和管理措施，使設(shè)備操作人員和維護(hù)人員在工作中快速且有針對(duì)性的對(duì)軋鋼設(shè)備進(jìn)行維護(hù)和管理，對(duì)提高軋件質(zhì)量和延長(zhǎng)軋鋼設(shè)備的使用壽命具有十分重要的意義。

1 影響軋鋼技術(shù)中軋件精度的機(jī)械因素

1.1 設(shè)備制造精度

軋鋼設(shè)備屬于中大型機(jī)械加工設(shè)備，相對(duì)于精密制造加工而言，其設(shè)計(jì)精度較低，對(duì)設(shè)備中各個(gè)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(duì)其精度有一定的要求，否則無法滿足生產(chǎn)加工的要求。在軋鋼設(shè)備的核心零部件（精軋機(jī)、精調(diào)設(shè)備）的加工過程中由于零件的精度沒有達(dá)到設(shè)計(jì)要求，在軋鋼設(shè)備的高壓高負(fù)載工作條件下，影響軋鋼設(shè)備的整體精度，由此導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)機(jī)械振動(dòng)，影響設(shè)備的正常使用。

1.2 傳動(dòng)系統(tǒng)異常

軋鋼設(shè)備的動(dòng)力從電機(jī)傳送至軋機(jī)的過程中，需經(jīng)過傳動(dòng)鏈的多級(jí)傳送才能實(shí)現(xiàn)，例如，動(dòng)力傳輸鏈為電機(jī)→減速器→傳動(dòng)鏈→軋機(jī)，其中電機(jī)的精度和減速器中各個(gè)零件的精度對(duì)軋鋼設(shè)備的振動(dòng)影響最大。電機(jī)旋轉(zhuǎn)過程中由于轉(zhuǎn)子安裝對(duì)中精度不夠，電機(jī)旋轉(zhuǎn)中轉(zhuǎn)矩不平衡，導(dǎo)致的振動(dòng)，減速器中通常是通過齒輪傳動(dòng)降低轉(zhuǎn)速，提高設(shè)備的轉(zhuǎn)矩，增大軋機(jī)的壓力，由于減速機(jī)中的齒輪由于長(zhǎng)期工作在高溫高壓環(huán)境中，導(dǎo)致精度降低、傳動(dòng)系統(tǒng)出現(xiàn)異常，導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)振動(dòng)。

1.3 裝配精度降低

設(shè)備的裝配精度直接影響設(shè)備的工作狀態(tài)下的振動(dòng)情況，由于設(shè)備設(shè)計(jì)之初時(shí)各個(gè)零件的裝配精度設(shè)計(jì)不合理，導(dǎo)致在設(shè)備使用過程中產(chǎn)生各運(yùn)動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)關(guān)系發(fā)生改變，在設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過程中喪失了動(dòng)力傳動(dòng)的精度和各個(gè)部件的位置精度，無法保證設(shè)備在高負(fù)載環(huán)境下工作的平穩(wěn)性，產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)，影響軋件的質(zhì)量。

1.4 設(shè)備精度保持性

軋鋼設(shè)備在使用初始階段時(shí)的運(yùn)轉(zhuǎn)較為穩(wěn)定，隨著使用時(shí)間的增加，設(shè)備出現(xiàn)振動(dòng)的頻率持續(xù)增加，這是由于軋鋼設(shè)備的精度保持性較差。由于軋鋼機(jī)械長(zhǎng)期工作在高溫、高壓、高負(fù)載的環(huán)境中，軋鋼設(shè)備的零件產(chǎn)生變形和磨損，設(shè)備的傳動(dòng)精度、定位精度與設(shè)備使用初始階段相比有較大的差距，導(dǎo)致設(shè)備在工作時(shí)產(chǎn)生較大的振動(dòng)，影響軋件的質(zhì)量。

1.5 零件磨損

機(jī)械設(shè)備的磨損也是導(dǎo)致軋鋼設(shè)備出現(xiàn)振動(dòng)的重要原因。設(shè)備在工作時(shí)，用于傳動(dòng)的關(guān)鍵零件的磨損會(huì)嚴(yán)重影響機(jī)械設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性，如軸承和齒輪的磨損。軸承是設(shè)備旋轉(zhuǎn)過程中的關(guān)鍵零件，但由于負(fù)載和工作環(huán)境的影響，導(dǎo)致軸承發(fā)生磨損和變形，軸承的滾珠和滾子在軸承內(nèi)圈和外圈中的運(yùn)動(dòng)位置發(fā)生變化，在傳動(dòng)過程中出現(xiàn)回轉(zhuǎn)精度低，運(yùn)轉(zhuǎn)出現(xiàn)振動(dòng)。齒輪的磨損，導(dǎo)致減速器在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)內(nèi)部嚙合傳動(dòng)的齒輪出現(xiàn)傳動(dòng)精度偏差，無法保持平穩(wěn)性，設(shè)備的振動(dòng)隨著傳動(dòng)鏈從動(dòng)力源到執(zhí)行件不斷被放大，導(dǎo)致軋鋼設(shè)備在末端執(zhí)行位置時(shí)的振動(dòng)現(xiàn)象尤為明顯。

2 電氣技術(shù)在設(shè)備維護(hù)中的應(yīng)用

2.1 利用傳感器技術(shù)對(duì)設(shè)備關(guān)鍵零件狀態(tài)檢測(cè)

根據(jù)第一節(jié)中的故障原因分析，在設(shè)備的關(guān)鍵部位安裝加速度計(jì)用于檢測(cè)設(shè)備的各個(gè)部位的振動(dòng)情況，如設(shè)備的軸承安裝位置、減速機(jī)位置，末端執(zhí)行件位置。分別檢測(cè)軋鋼設(shè)備在待機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)和正常工作狀態(tài)下的振動(dòng)情況，將傳感器的數(shù)據(jù)傳送至計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)分析傳感器測(cè)量的數(shù)據(jù)，根據(jù)傳感器數(shù)據(jù)判斷設(shè)備各個(gè)部位的振動(dòng)情況，找到影響設(shè)備末端振動(dòng)的最大振動(dòng)源，并根據(jù)振動(dòng)源的狀態(tài)通過計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的算法給與設(shè)備管理人員合理控制振動(dòng)的措施。

2.2 定期檢查和更換零件

根據(jù)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)對(duì)傳感器的檢測(cè)數(shù)據(jù)分析得到故障源后，對(duì)相關(guān)的零件進(jìn)行更換工作。定期檢查各個(gè)零件的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，若零件的振動(dòng)程度超出了平穩(wěn)運(yùn)行的范圍，則根據(jù)維護(hù)手冊(cè)更換相應(yīng)的零件，使設(shè)備始終運(yùn)行平穩(wěn)，減少設(shè)備由于機(jī)械原因引起的振動(dòng)現(xiàn)象。

2.3 利用傳感器技術(shù)對(duì)設(shè)備工作環(huán)境管理

由于現(xiàn)階段設(shè)備的精度與設(shè)備周圍環(huán)境的關(guān)系十分密切，因此，維護(hù)設(shè)備需要從各個(gè)方面考慮，對(duì)于高精密的加工設(shè)備，設(shè)備周圍環(huán)境的溫度、濕度等都影響著設(shè)備的加工精度。在軋鋼設(shè)備周圍安裝溫度與濕度傳感器，測(cè)量軋鋼設(shè)備周圍環(huán)境中的溫濕度，在軋鋼設(shè)備的維護(hù)和管理工作中，根據(jù)傳感器的數(shù)據(jù)控制設(shè)備周圍的環(huán)境，是設(shè)備的運(yùn)行情況和加工質(zhì)量滿足要求，將設(shè)備安裝在溫度適中、空氣濕度適中的位置，盡量避免設(shè)備由于周圍環(huán)境導(dǎo)致設(shè)備的精度降低。

2.4 控制技術(shù)在軋鋼技術(shù)中的應(yīng)用

隨著PLC、運(yùn)動(dòng)控制卡等控制技術(shù)的發(fā)展，針對(duì)軋鋼技術(shù)中的從電機(jī)到軋鋼設(shè)備末端執(zhí)行位置的傳動(dòng)鏈各個(gè)減速箱與減速設(shè)備可直接通過在運(yùn)動(dòng)控制卡與工控機(jī)中設(shè)置相應(yīng)的電子齒輪比或電子凸輪比實(shí)現(xiàn)，減少了動(dòng)力傳送過程中各個(gè)機(jī)械零件的磨損，使自動(dòng)控制技術(shù)在軋鋼技術(shù)中得到應(yīng)用，減少由于純機(jī)械傳動(dòng)帶來的設(shè)備振動(dòng)與磨損問題，縮短設(shè)備的動(dòng)力傳動(dòng)鏈，延長(zhǎng)設(shè)備的使用周期。

3 結(jié)論

通過上述的分析，本文針對(duì)軋鋼機(jī)械生產(chǎn)加工過程中由于機(jī)械原因產(chǎn)生的振動(dòng)進(jìn)行分析，并利用機(jī)電一體化技術(shù)對(duì)故障進(jìn)行診斷與檢測(cè)，提出相應(yīng)的軋鋼設(shè)備的維護(hù)和管理措施，有利于設(shè)備操作人員提高軋件的生產(chǎn)效率，減少軋件的不合格率。

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