钢绞线捻股设备振动原因分析

张晓彬

（河钢集团宣钢公司，河北 宣化 075100）

生产计划是企业制造管理的核心，也是生产的开始基础[1]。在当前钢绞线行业竞争激烈的形势下，资源的浪费、技术的落后，都会给公司带来致命的打击，导致市场环境恶化，缺乏竞争力。针对以上问题，本文着重对钢绞线捻股设备振动原因进行分析，旨在将钢绞线捻股设备的隐患清除，为工业、制造业的发展创造条件。

1 钢绞线捻股设备概况

钢绞线制造设备主要由拉丝机、收线机，以及捻股设备组成。其中拉丝机的作用为将82B盘条拉成半成品丝，供后道工序使用；收线机的作用是调整钢绞线收集角度，使钢绞线整齐有序，钢绞线的放线与收线均可随意调节，保证钢绞线能随时开停[2]。捻股设备是钢绞线设备中的重要设备，由捻股机、张力机构、收线机构等主要部件及起重机、对焊机、切割机等一系列辅机组成，可以确保其具有易安装、运转惯性小、噪音低等特点，可以适用于各种钢绞线的捻制。但是，近年来，捻股设备的设计上主要注重机械生产方面，导致设备本体变大，运转惯性变大，对捻股设备的运行造成了不小的影响，成为粗制钢绞线的主要设备。现今常用钢绞线捻制截面如图1所示。

图1 钢绞线截面图

如图1所示，为钢绞线横截面，钢绞线是将一根或多根不同规格的钢丝按一定规律绞合而成的一种钢绞线。钢绞线分为油涂层、铝镀锌层、光面钢丝等多种类型，截面为特殊型，常用为1×7，圆形截面钢丝有许多不同扭力值、弯曲度和强度，通过不同的扭力值、弯曲度，以及强度可以将钢绞线捻制成多种形态。

2 钢绞线捻股设备振动原因分析

2.1 捻股机转子不平衡

由于制造业的发展前景较好，各个企业对经济效益的要求越来越高，产量的增加使得钢绞线捻股设备超负荷运转，导致钢绞线捻股设备出现异常振动的现象。现如今的钢绞线捻股设备为节约能源，大多数钢绞线捻股设备在放线过程中主要采用人工放线，多条钢丝通过牵引装置同时从放线盘中放线与收线[3]。并增加制动装置，防止线轴转动障碍，可以在收线过程中保持钢丝张力恒定。超负荷运转的情况下，其牵引速度急剧变化，导致捻股设备中的转子不平衡，不能进行制动。在放线过程中，钢绞线的直径不断减小，线轴上钢丝的重量将会随之减小。由于牵引速度恒定，钢丝的张力增加，捻股设备的转子就会失衡，此时钢绞线捻股设备线轴的速度不能保持与放线速度一致，就算在张力恒定的前提下，钢绞线捻股设备仍旧会发生异常振动，影响钢绞线的捻制效果。转子平衡的状态下，其质量分布均匀，几何形状也较为规则。对于转子平衡状态来讲，其质量可以与钢绞线的振动速率重合，保证钢绞线捻股设备的正常运行。但在实际应用中，转子的质量不能绝对均匀分布，会由于设计原因、线源缺陷、加工或装配过程中的错误，造成转子质量与振动速率不成比例的现象，也就是常见的异常振动。

2.2 钢绞线捻股设备张力不恒定

钢绞线捻股设备的放线装置主要由放线轮(工字轮)、张力传感器、控制器、执行器等组成。采用手动和自动半闭环控制，可以提高控制精度，钢绞线捻股设备张力控制图如图2所示。

图2 钢绞线张力控制图

如图2所示，在钢绞线捻股设备张力控制过程中，张力传感器可以通过检测钢绞线的张力，将钢绞线捻股设备的物理信号转化为电信号，通过控制器对信号进行校正发送到控制执行机构中。而后，通过无线传输模块对钢绞线的捻制过程进行补偿校正，控制器结合线径值的大小，进行数据处理，然后输出控制信号卷的闭环张力，使张力控制过程中钢绞线张力值可以实现在线测量和显示。因此，钢绞线的张力控制是捻股设备的重要步骤。钢绞线捻股设备的张力参数如表1所示。

表1 张力传感器的技术参数

如表1所示，为高速运行的钢绞线捻股设备的张力参数，经过长时间的工作，机筒的捻制过程中残余力将会逐渐释放并重新分布，导致机筒发生形变，机体中的各个轴度也会发生相应的变化，使滚道附近产生磨损，张力误差将会引起径向跳动，进而导致钢绞线捻股设备不规则振动。

2.3 万向轴异步振动

万向轴作为钢绞线捻股设备的机械传动补偿部件，可以实现钢绞线与捻股设备之间线性传递，具有补偿钢绞线与捻股设备之间受力位移的传动作用。在很大程度上有效地保证了钢绞线捻股设备的运行质量。如果钢绞线捻股设备在正常运行过程中，万向轴出现严重故障，导致万向轮主轴自身的传动平衡能力超标，直接影响万向轴异常振动[4]。当万向轴中的滑动轴承发生滑动，导致其滑动力载荷时，轴颈的滑动位置会随着滑动载荷的位置变化而发生变化，位置发生变化的同时会直接产生惯性力，导致动态负载，也是引起万向轴异步振动的主要原因。在外力和载荷的推动作用下，轴颈也相对沿着轴承方向移动一定量的位移，继续施加扰动力，轴颈中心将再次改变位置，最终回到原来的位置或达到新的平衡，但是由于钢绞线捻股设备的运行时间较长，导致其没有充足的时间达到新的平衡，因此，异步振动现象频发。在这种情况下，钢绞线捻股设备中的万向轴的振动情况不能趋近于稳定，也就是常见的突变现象。因为钢绞线捻股设备中万向轴的平均传动流速，是转轴的偏角平均速度的一半，所以万向轴油膜的转速为半速，在捻股设备高速运转时，油膜支撑着轴颈，此时，油膜振动频率几乎等于一个转子的固有频率，并且会发生油膜共振，即万向轴异步振动。

2.4 胀紧连接强度差

胀紧连接是钢绞线捻股设备的传动连接方式，属于通用的基础设施，一般使用一个加长型的套筒进行连接，套筒连接的方式使它具有特殊性[5]。由于胀紧连接与钢绞线捻股设备相连接的转轴，是轴承相啮合处的重要连接，可以使钢绞线捻股设备转动间隙小、制造容易，以及装卸清洗具有便捷的特点。在机械过载时具有保护机器免受损坏的功能。加长套筒连接可以代替轴毂连接，也可以代替压配式连接，主要负责连接、传递负载扭矩和驱动负载。因此，胀紧连接能同时承受较大冲击动力载荷，与较大的轴向传动力，抗疲劳传动性能好，常用于钢绞线捻股设备的长时间运行中。但是，随着使用时间的增加，胀紧连接会出现连接强度差的现象，不能适用于高负载。此时，胀紧连接的膨胀套会开始松动，滑动螺栓垫圈会产生自主向上的摩擦力，通过内外部垫圈的张力作用，使摩擦力传递到主轴向，进而加重主轴向的负载力，使钢绞线捻股设备超负荷运转，引起设备振动。

3 结语

近年来，随着制造业的发展，企业对钢绞线的需求量呈持续性增长，钢绞线企业也得到了快速的发展。因此，各企业更加热衷于提高生产水平，对钢绞线捻股设备的使用时间逐渐增加，导致设备超负荷运转，产生异常振动的现象比比皆是，本文通过对钢绞线捻股设备异常振动的分析，旨在加强企业对钢绞线捻股设备的管理，为企业的发展提供参考。