Φ800 工字轮卧式收线振动问题的解决方法

钱维华

（贵州钢绳股份有限公司，贵州遵义 563000）

0 引言

几年前，贵州钢绳股份有限公司采购的3 台LZ10/500 直进式拉丝机，其Φ800 mm 工字轮卧式收线机在生产1.0 mm 左右钢丝、收线速度800～1000 m/min 时，由于速度高出现的故障较多，主要表现为工字轮和收线机振动大。这样将造成钢丝排线质量差、速度上不去，响钢丝产量和质量。

1 原因分析

1.1 次要原因

（1）顶尖与轴连接的键、轴、顶尖容易磨损。由于加工和装配误差，收线轴与顶尖的配合主要采用间隙配合，键与轴或顶尖的连接松，顶尖磨损后与与工字轮端盖接触不良，在高速转动中产生振动。

（2）工字轮振动大。经过几年的使用，工字轮产生塑性变形，高速转动中，动、静不平衡，机身和工字轮产生振动和噪声。

（3）收线气缸漏气。从动端（有气缸端）夹紧工字轮力不够，在高速转动过程中，在工字轮重量和钢丝的重力作用下，气缸活塞收缩，顶尖与工字轮侧带锥度端盖接触不全、有间隙，造成工字轮、收线机振动。

1.2 主要原因

从动端滑动套支出悬臂过长，高速转动时产生振动。装有顶尖的从动端滑动套与机架的固定就象单悬臂梁支撑，在工字轮和钢丝的重力作用下产生弯曲，弯曲的位移即挠度（图1）。从动端滑动套的挠度f 可以由f=PL3/3EI 计算得出。其中，P 为作用集中载荷即工字轮和钢丝的重量，L 为从动端滑动套简支梁支撑点到顶尖与工字轮端盖接触处的长度，E 为钢的弹性模量，I 为截面的轴惯性矩。

图1 从动套受力分析

2 解决方法

2.1 初步解决方法

根据试验摸索，初步确定解决方案：

（1）把收线主从动轴和顶尖直孔加键连接改为同锥度孔加键[2]连接，提高顶尖和轴的定位。把顶尖材质45#钢改为Cr12，表面淬火硬度56～62 HRC，提高顶尖外锥表面硬度，减小主从动轴和顶尖磨损，从而减小工字轮和机身的振动。

（2）及时更换工字轮磨损端盖，变形严重的工字轮规定不准用于中拉收线机，保证工字轮的可靠性。

（3）及时更换气缸或气缸密封，保证气缸动作灵敏到位，保证工字轮的夹紧力、不松动。

通过以上改进但效果不佳。

2.2 主要解决方法

根据挠度的计算公式f=PL3/3EI，原从动端滑动套筒支撑长度等于250 mm。由于钢的弹性模量E 和截面的轴惯性矩I 是定量不变，钢丝和工字轮的重量P 也不改变，只有减少简支梁长度L，同时考虑装工字轮时的空间长度要求，从动端滑动套筒支撑座加长50 mm，减少滑动套筒支出长度。往工字轮方向移50 mm（图2），即简支梁L 减少50 mm 为200 mm。

根据公式f=PL3/3EI，L=250 mm=0.25 m 时，原挠度f1=PL3/3EI=P×0.253/3EI=0.015 625P/3EI≈0.016P/3EI；减少50 mm 后，L=200 mm=0.2 m 时，挠度f2=PL3/3EI=P×0.230/3EI=0.008P/3EI≈0.016P/3EI。这样，Δf=f1-f2=0.016P/3EI-0.008P/3EI=0.008P/3EI。

通过计算结果可知，当简支梁L 减少50 mm 时，从动轴顶尖与工字轮端盖接触点的挠度减1/2，即工字轮与从动端接触点的振动振幅只有原来的1/2。增长从动端滑动套的支撑套支出长度，可减少工字轮振动在高速时的振幅。

3 结束语

经过对Φ800 mm 收线机从动端滑动支撑套的改进，可以减少高速运行时工字轮的振幅，减少机故，提高工字轮的排线质量，提高单机产量。

图2 简支梁改进前后