基于振動分析技術(shù)的冶金軋機(jī)故障預(yù)測分析

趙 強(qiáng)

（天津冶金軋一華信制鋼有限公司，天津 300383）

軋機(jī)設(shè)備是冶金生產(chǎn)中的主要設(shè)備之一，冶金軋機(jī)中的鼓形齒接軸因為具有良好的優(yōu)點，平衡性好、傳遞效率高、傳動噪聲小并且具有較強(qiáng)的承載力，因此在冶金產(chǎn)業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用[1]。在科學(xué)技術(shù)的影響下，軋機(jī)設(shè)備具有越來越強(qiáng)的先進(jìn)性，復(fù)雜的程度也在不斷的提高，單純的經(jīng)驗已經(jīng)無法滿足現(xiàn)有的需求，所以我們需要依靠更為科學(xué)的手段來解決問題，對工作效率進(jìn)行提升。在實際生產(chǎn)過程中，鼓形齒因為本身的結(jié)構(gòu)缺陷和制造修復(fù)工藝等問題，也比較容易出現(xiàn)故障問題，會對生產(chǎn)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(jī)鼓形齒接軸的結(jié)構(gòu)，主要就是由兩側(cè)扁頭套以及兩對鼓形齒和接軸本體組成的，當(dāng)動力從軸端的扁頭套進(jìn)入時，相應(yīng)的鼓形齒就會隨著進(jìn)行轉(zhuǎn)動，然后內(nèi)外齒會沿著齒面的曲線進(jìn)行一定的擺動，最終實現(xiàn)扭矩的傳輸。對于國內(nèi)的冶金軋機(jī)來說，普遍采用的是帶強(qiáng)制性自由潤滑的鼓形齒傳動軸。

2 振動分析技術(shù)的主要原理

冶金軋機(jī)是鋼鐵冶金產(chǎn)業(yè)必不可少的設(shè)備，其中軋機(jī)的核心部件包括齒輪傳動件、聯(lián)軸器、滑動和滾動軸承等等，當(dāng)這些部件在運(yùn)行的過程中出現(xiàn)了故障，就要進(jìn)行及時的修復(fù)和處理。經(jīng)過長期的觀察和實踐可以發(fā)現(xiàn)，軋機(jī)軸承在出現(xiàn)故障之前，都會表現(xiàn)出異常的響動，因此對這些振動的一般規(guī)律進(jìn)行分析，就能從振動信號中對設(shè)備的故障進(jìn)行識別。振動分析技術(shù)主要是振動信號的波形來進(jìn)行一定的分析，繼而對振動進(jìn)行一般的識別，這是對機(jī)械故障進(jìn)行檢測和預(yù)估的重要技術(shù)前提。通過該技術(shù)的使用，就可以在設(shè)備的運(yùn)行中或者是不解體設(shè)備的情況下，對故障產(chǎn)生的位置和原因進(jìn)行一定的分析，及早發(fā)現(xiàn)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(jī)來說，運(yùn)行的時候經(jīng)常會因為轉(zhuǎn)速過快、振動過大等原因，在換輥及生產(chǎn)過程出現(xiàn)一定的問題。一般來說，經(jīng)過檢測，比較常見的問題就是扁頭套晃動比較嚴(yán)重，甚至可能還會有開裂的現(xiàn)象，接頭體比較容易脫落，這些都會對整個運(yùn)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(jìn)而導(dǎo)致接軸出現(xiàn)漏油的現(xiàn)象；如果傳動軸的側(cè)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(jìn)行設(shè)計的時候，會留有一定的間隙，但由于會出現(xiàn)一些磨損和頻繁換輥的現(xiàn)象，所以間隙可能會出現(xiàn)不斷擴(kuò)大的趨勢，從而導(dǎo)致在軋制過程中，出現(xiàn)咬鋼沖擊。因此，主傳動會出現(xiàn)比較大幅度的扭振，進(jìn)而影響到工件的質(zhì)量，導(dǎo)致疲勞失效的情況。當(dāng)冷卻水進(jìn)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(jìn)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(huán)境中，對于扁頭的表面來說，它的磨損形勢呈現(xiàn)出更加復(fù)雜的狀況，小面積區(qū)域內(nèi)就可能有各種磨損的情況同時存在。比較常見的磨損現(xiàn)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(jìn)入，對扁頭套和扁頭造成較為反復(fù)的沖擊和擠壓，經(jīng)過一段時間之后形成了自有小顆粒，在進(jìn)行相對滑動時，經(jīng)過力共同作用之后，這些力會在扁頭的表面產(chǎn)生顆粒磨損。

（2）接軸漏油故障分析。如果回油環(huán)處的密封設(shè)計存在缺陷，在接軸正常進(jìn)行旋轉(zhuǎn)工作的時候，會比較容易出現(xiàn)甩油的現(xiàn)象，進(jìn)而就會造成接軸漏油的現(xiàn)象。

接軸漏油會增加油品的成本，進(jìn)而對冶金軋機(jī)的潤滑性造成影響，如果出現(xiàn)大量漏油的情況，還會對軋機(jī)的循環(huán)水系統(tǒng)造成一定的污染。

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

（4）傳動軸拐臂故障分析。對于鼓形齒傳動系統(tǒng)來說，在投產(chǎn)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(shè)備，還會對周邊設(shè)備造成影響，對生產(chǎn)秩序會造成不利的影響。通過對振動分析技術(shù)進(jìn)行利用，能夠?qū)ο嚓P(guān)問題進(jìn)行預(yù)估，同時也能對問題的原因進(jìn)行深入的分析。

4 鼓形齒傳動軸故障解決方案

（1）優(yōu)化扁頭套的工藝和結(jié)構(gòu)。首先，由于傳統(tǒng)的故障修復(fù)采用的是電弧堆焊修復(fù)的方式，因此可以對修復(fù)工藝進(jìn)行優(yōu)化。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，可以采用激光熔覆的方式對扁頭進(jìn)行一定的修復(fù)。通過對修復(fù)工藝進(jìn)行優(yōu)化，能夠更好的加強(qiáng)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(huán)境進(jìn)行改善。不僅要注意管路的設(shè)計細(xì)節(jié)，減少冷卻水進(jìn)入到扁頭套中，同時還要對扁頭套進(jìn)行補(bǔ)油處理，以增強(qiáng)滑動面的潤滑性；最后是要加強(qiáng)監(jiān)測分析的力度，要將振動分析技術(shù)與點檢進(jìn)行結(jié)合，根據(jù)不同的情況，加強(qiáng)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(xiàn)有的密封設(shè)計和供回油回路存在問題，比較容易發(fā)生漏油情況，因此可以重新選擇更加優(yōu)質(zhì)的密封材料進(jìn)行使用。對密封的耐磨性和耐腐蝕性進(jìn)行增強(qiáng)，延長密封的使用壽命。

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

（4）嚴(yán)格過程控制，確保維護(hù)質(zhì)量。在進(jìn)行生產(chǎn)的過程中，要對所有的部件進(jìn)行及時的檢查和維護(hù)，對于制造過程中的質(zhì)量維護(hù)也要進(jìn)行重視，對材料性能差異和加工精度進(jìn)行重視，避免鼓形齒出現(xiàn)過早的損壞和故障。通過對整個制造修復(fù)和工藝維護(hù)進(jìn)行優(yōu)化，讓每個環(huán)節(jié)都能得到有效的管控，進(jìn)而減少故障的發(fā)生。

5 結(jié)論

綜上所述，采用振動分析技術(shù)對冶金軋機(jī)設(shè)備進(jìn)行檢測，可以將其中的內(nèi)容轉(zhuǎn)化為數(shù)字化的內(nèi)容，因此就有了更為可靠的數(shù)據(jù)進(jìn)行支撐，讓診斷結(jié)果可以變得更加可靠。同時，對冶金軋機(jī)鼓形齒接軸結(jié)構(gòu)進(jìn)行一定的優(yōu)化，能夠提升接軸的使用壽命，配合振動分析的檢測技術(shù)，能夠加強(qiáng)對設(shè)備的監(jiān)測，還能提高工作人員的檢測效率，也能夠提高設(shè)備故障的發(fā)現(xiàn)率，對合理安排生產(chǎn)具有重要的意義，能夠為相關(guān)的企業(yè)帶來更為客觀的效益。