基于振动分析技术的冶金轧机故障预测分析

赵 强

（天津冶金轧一华信制钢有限公司，天津 300383）

轧机设备是冶金生产中的主要设备之一，冶金轧机中的鼓形齿接轴因为具有良好的优点，平衡性好、传递效率高、传动噪声小并且具有较强的承载力，因此在冶金产业中得到了广泛的应用[1]。在科学技术的影响下，轧机设备具有越来越强的先进性，复杂的程度也在不断的提高，单纯的经验已经无法满足现有的需求，所以我们需要依靠更为科学的手段来解决问题，对工作效率进行提升。在实际生产过程中，鼓形齿因为本身的结构缺陷和制造修复工艺等问题，也比较容易出现故障问题，会对生产造成不利影响。

1 鼓形齿接轴的主要组成部分和工作原理

冶金轧机鼓形齿接轴的结构，主要就是由两侧扁头套以及两对鼓形齿和接轴本体组成的，当动力从轴端的扁头套进入时，相应的鼓形齿就会随着进行转动，然后内外齿会沿着齿面的曲线进行一定的摆动，最终实现扭矩的传输。对于国内的冶金轧机来说，普遍采用的是带强制性自由润滑的鼓形齿传动轴。

2 振动分析技术的主要原理

冶金轧机是钢铁冶金产业必不可少的设备，其中轧机的核心部件包括齿轮传动件、联轴器、滑动和滚动轴承等等，当这些部件在运行的过程中出现了故障，就要进行及时的修复和处理。经过长期的观察和实践可以发现，轧机轴承在出现故障之前，都会表现出异常的响动，因此对这些振动的一般规律进行分析，就能从振动信号中对设备的故障进行识别。振动分析技术主要是振动信号的波形来进行一定的分析，继而对振动进行一般的识别，这是对机械故障进行检测和预估的重要技术前提。通过该技术的使用，就可以在设备的运行中或者是不解体设备的情况下，对故障产生的位置和原因进行一定的分析，及早发现故障对及时抑制故障起着重要作用。

3 鼓形齿传动轴的故障分析

对于冶金轧机来说，运行的时候经常会因为转速过快、振动过大等原因，在换辊及生产过程出现一定的问题。一般来说，经过检测，比较常见的问题就是扁头套晃动比较严重，甚至可能还会有开裂的现象，接头体比较容易脱落，这些都会对整个运行造成不利的影响；辊端的集油罩支撑轴承也比较容易坏，进而导致接轴出现漏油的现象；如果传动轴的侧轴承锁紧，上下传动轴的连杆容易断裂。

（1）扁头套故障的原因分析。因为换辊操作的需要，所以在对扁头套轧辊扁头进行设计的时候，会留有一定的间隙，但由于会出现一些磨损和频繁换辊的现象，所以间隙可能会出现不断扩大的趋势，从而导致在轧制过程中，出现咬钢冲击。因此，主传动会出现比较大幅度的扭振，进而影响到工件的质量，导致疲劳失效的情况。当冷却水进入到扁头套的时候，也会对的扁头造成一定的磨损，因为冷却水的进入不仅会对滑动面的润滑效果造成不利的影响，而且较容易造成滑动面的侵蚀。在这样的环境中，对于扁头的表面来说，它的磨损形势呈现出更加复杂的状况，小面积区域内就可能有各种磨损的情况同时存在。比较常见的磨损现象有颗粒磨损和粘性磨损，颗粒磨损指的就是因为灰尘或者是氧化铁皮的进入，对扁头套和扁头造成较为反复的冲击和挤压，经过一段时间之后形成了自有小颗粒，在进行相对滑动时，经过力共同作用之后，这些力会在扁头的表面产生颗粒磨损。

（2）接轴漏油故障分析。如果回油环处的密封设计存在缺陷，在接轴正常进行旋转工作的时候，会比较容易出现甩油的现象，进而就会造成接轴漏油的现象。

接轴漏油会增加油品的成本，进而对冶金轧机的润滑性造成影响，如果出现大量漏油的情况，还会对轧机的循环水系统造成一定的污染。

（3）传动轴侧轴承抱死故障分析。鼓形齿传动轴的回油环端内部采用的是四点接触的轴承，一般出现抱死故障的原因主要是稀油润滑系统出现了损坏的问题，因为润滑性的缺失导致轴承过热出现抱死的情况。

（4）传动轴拐臂故障分析。对于鼓形齿传动系统来说，在投产之后比较常见的问题就是传动轴柄臂的故障，不仅会影响到自身设备，还会对周边设备造成影响，对生产秩序会造成不利的影响。通过对振动分析技术进行利用，能够对相关问题进行预估，同时也能对问题的原因进行深入的分析。

4 鼓形齿传动轴故障解决方案

（1）优化扁头套的工艺和结构。首先，由于传统的故障修复采用的是电弧堆焊修复的方式，因此可以对修复工艺进行优化。随着科学技术的发展，可以采用激光熔覆的方式对扁头进行一定的修复。通过对修复工艺进行优化，能够更好的加强贴合度，同时也增加了扁头套的耐磨性和硬度；其次，是要对工作环境进行改善。不仅要注意管路的设计细节，减少冷却水进入到扁头套中，同时还要对扁头套进行补油处理，以增强滑动面的润滑性；最后是要加强监测分析的力度，要将振动分析技术与点检进行结合，根据不同的情况，加强记录和分析，提高故障解决的效果。

（2）改造鼓形齿供回油路。由于现有的密封设计和供回油回路存在问题，比较容易发生漏油情况，因此可以重新选择更加优质的密封材料进行使用。对密封的耐磨性和耐腐蚀性进行增强，延长密封的使用寿命。

（3）改进接轴连杆的连接方式。对于鼓形齿接轴的连杆结构来说，在进行使用的过程中一般会存在两个方面的问题，一是出现问题和故障难以检查，二是因为应力和温度的问题，焊缝比较容易出现断裂的现象。对于这两种问题来说，需要对接轴连杆的连接进行一定的优化，使用带有螺纹的固定销来对连接强度进行增强，确保销不会出现松脱的现象。

（4）严格过程控制，确保维护质量。在进行生产的过程中，要对所有的部件进行及时的检查和维护，对于制造过程中的质量维护也要进行重视，对材料性能差异和加工精度进行重视，避免鼓形齿出现过早的损坏和故障。通过对整个制造修复和工艺维护进行优化，让每个环节都能得到有效的管控，进而减少故障的发生。

5 结论

综上所述，采用振动分析技术对冶金轧机设备进行检测，可以将其中的内容转化为数字化的内容，因此就有了更为可靠的数据进行支撑，让诊断结果可以变得更加可靠。同时，对冶金轧机鼓形齿接轴结构进行一定的优化，能够提升接轴的使用寿命，配合振动分析的检测技术，能够加强对设备的监测，还能提高工作人员的检测效率，也能够提高设备故障的发现率，对合理安排生产具有重要的意义，能够为相关的企业带来更为客观的效益。