張海南，胡學(xué)雄

（上海寶鋼工業(yè)檢測(cè)公司，上海 200941）

一、振動(dòng)對(duì)于軋輥磨床的危害及預(yù)防

對(duì)于軋輥磨床而言，振動(dòng)主要影響軋輥的表面粗糙度，同時(shí)也影響尺寸精度和幾何形狀精度。根據(jù)振動(dòng)的來(lái)源，一般可分為外部振動(dòng)和機(jī)床自身振動(dòng)，即主軸旋轉(zhuǎn)或相對(duì)位移時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)。對(duì)于外部的振動(dòng)，通常軋輥磨床廠家在設(shè)計(jì)時(shí)一般采取了磨床基礎(chǔ)均嵌套式結(jié)構(gòu)，即混凝土剛性主體基礎(chǔ)體放置于外層槽形混凝土結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)中，二者彼此隔離，以防止水平面內(nèi)各方向外來(lái)振動(dòng)直接傳給基礎(chǔ)，而垂直方向則采用支承式的方法防振。

對(duì)于軋輥磨床自身的振動(dòng)，成因較為復(fù)雜，但通常的外在表現(xiàn)形式都為磨削出的軋輥上出現(xiàn)振痕，有的振痕很明顯，有的卻不容易發(fā)現(xiàn)，但上了軋機(jī)，會(huì)反映在軋制的鋼板上，影響產(chǎn)品質(zhì)量，因此必須查出振源并加以解決。通常不平衡的砂輪作高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，將產(chǎn)生離心力，引起磨床振動(dòng)，所以一般軋輥磨床都會(huì)配有砂輪動(dòng)平衡裝置。

二、振動(dòng)在軋輥磨床上產(chǎn)生的常見(jiàn)原因分析

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)可以將產(chǎn)生振動(dòng)痕跡的原因歸結(jié)為：①砂輪主軸間隙過(guò)大；②砂輪靜平衡、動(dòng)平衡不好；③磨削參數(shù)不合理；④砂輪硬度太高；⑤砂輪變鈍；⑥工作臺(tái)“爬行”；⑦托架（托瓦）接觸不良；⑧頂尖形狀不良；⑨頭架轉(zhuǎn)動(dòng)不良。

三、振動(dòng)診斷在軋輥磨床檢修中的應(yīng)用

軋輥磨床的磨削特點(diǎn)是工件為質(zhì)量大、剛度高的軋輥，其轉(zhuǎn)速較低，精磨用量小。因此振動(dòng)并不明顯，當(dāng)振動(dòng)頻率在10kHz以上時(shí)，僅憑手感和耳感無(wú)法判斷，因此需要利用測(cè)振儀器準(zhǔn)確診斷和分析磨削缺陷根源，及時(shí)采取正確而經(jīng)濟(jì)的方法消除振動(dòng)。振動(dòng)的主要診斷方法有時(shí)域診斷、頻域診斷、全息譜診斷、動(dòng)平衡等。這里的實(shí)例采用的是時(shí)域診斷，即通過(guò)觀察振動(dòng)信號(hào)的時(shí)間歷程，對(duì)其信號(hào)的周期性和隨機(jī)性給出定性評(píng)價(jià)，從而判斷出設(shè)備所處的狀態(tài)。對(duì)于軋輥磨床而言，存在的變量較多，如砂輪直徑、軋輥直徑和材質(zhì)，軋輥轉(zhuǎn)速和砂輪轉(zhuǎn)速等。沒(méi)有可參照的絕對(duì)標(biāo)準(zhǔn)，但可以通過(guò)控制變量的類比法來(lái)判別。具體方法就是對(duì)設(shè)備的同一部位的振動(dòng)進(jìn)行定期檢測(cè)，以設(shè)備正常情況下的值為原始值，根據(jù)實(shí)測(cè)值和原始值的比值是否超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)判別設(shè)備狀態(tài)。

案例分析：寶鋼某冷軋廠HERKULES的數(shù)控軋輥磨床型號(hào)為WS450-10X5500，加工出的軋輥有輕微振痕，在軋制過(guò)程中，在軋輥上的振痕反映在鋼板上。設(shè)備人員仔細(xì)檢查了軋輥磨床，未見(jiàn)異常。通過(guò)修改工藝參數(shù)仍舊無(wú)法解決，于是用振動(dòng)診斷方法進(jìn)行診斷。診斷方法和結(jié)果如下。

1.測(cè)試儀器

CSI-2130波形分析儀、磁座傳感器。

2.測(cè)試說(shuō)明

6月21日，粗磨工況：頭架轉(zhuǎn)速35r/min，砂輪直徑888.4mm，砂輪線速度33m/s，軋輥直徑440.55mm。精磨工況：頭架轉(zhuǎn)速40r/min，砂輪直徑888.4mm，砂輪線速度20m/s，軋輥直徑440.46mm。

7月20日，粗磨工況：頭架轉(zhuǎn)速35r/min，砂輪直徑907.7mm，砂輪線速度34m/s，軋輥直徑433.57mm。精磨工況：頭架轉(zhuǎn)速38r/min，砂輪直徑907.7mm，砂輪線速度20m/s，軋輥直徑433.57mm。

3.測(cè)點(diǎn)布置

測(cè)點(diǎn)的布置如圖1所示。

4.分析數(shù)據(jù)

測(cè)試數(shù)據(jù)結(jié)果見(jiàn)表1、表2。

表1 mm/s

表2 mm/s

5.狀態(tài)分析及建議

磨床設(shè)備精度高，所以整體振動(dòng)值小。通過(guò)振動(dòng)波形比對(duì)分析：6月21日粗磨時(shí)測(cè)點(diǎn)3、測(cè)點(diǎn)4時(shí)域波形平穩(wěn)，精磨時(shí)略有沖擊，不明顯；7月20日測(cè)試測(cè)點(diǎn)3、測(cè)點(diǎn)4粗磨、精磨時(shí)時(shí)域波形中都存在沖擊成分，頭架每旋轉(zhuǎn)1周產(chǎn)生兩次沖擊。產(chǎn)生此現(xiàn)象可能的原因是頭架與軋輥連接部件配合間隙偏大或托瓦安裝水平度欠佳。建議檢查頭架與軋輥連接部件配合間隙、托瓦安裝狀態(tài)。根據(jù)分析結(jié)果，仔細(xì)檢查床頭箱撥頭內(nèi)的碟型彈簧，存在一定的變形，更換新的碟型彈簧后，磨削的軋輥振痕消失。軋制生產(chǎn)出鋼板合格。

四、帶振動(dòng)測(cè)量記錄功能的軋輥磨床介紹

由于振動(dòng)分析如此重要，在POMINI軋輥磨床上安裝在線振測(cè)傳感器及相應(yīng)檢測(cè)軟件。這個(gè)系統(tǒng)使用高靈敏性寬帶加速振動(dòng)計(jì)和放大器。當(dāng)磨床正在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，使用這個(gè)設(shè)備可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)振動(dòng)頻譜。這個(gè)功能允許用戶采集、保存和查閱設(shè)定位置和設(shè)備周圍振動(dòng)記錄的頻譜，從而便于維護(hù)。而且只需要將安裝在刀架內(nèi)的振動(dòng)傳感器拆出，而裝在軋輥磨床上的其他位置進(jìn)行振動(dòng)診斷，振動(dòng)狀態(tài)通過(guò)軟件的圖表可顯示出來(lái)，進(jìn)而可以判斷比較。利用門檻值功能，可以設(shè)定監(jiān)控項(xiàng)目的門檻值，一旦振動(dòng)幅度超過(guò)所選擇限度的數(shù)值，將發(fā)送一個(gè)信息提示給CNC，而CNC將產(chǎn)生相應(yīng)的報(bào)警功能和報(bào)警作用。這就避免了振動(dòng)量過(guò)大對(duì)軋輥表面的粗糙度造成影響。

五、結(jié)論

振動(dòng)監(jiān)測(cè)診斷作為一種成熟的無(wú)損檢測(cè)方法，已被廣泛應(yīng)用于設(shè)備的劣化傾向管理中，可以在不停機(jī)不解體的情況下，查找出故障原因。雖然振動(dòng)診斷的適用性很廣泛，但對(duì)于軋輥磨床來(lái)說(shuō)，尤其是在下面三個(gè)方面的識(shí)別比較有效：①旋轉(zhuǎn)部件的不平衡。在排除砂輪的不平衡的情況下，對(duì)主軸振動(dòng)進(jìn)行檢測(cè)。特征為振動(dòng)的頻率等于砂輪回轉(zhuǎn)的頻率；②扭矩變化。床頭箱側(cè)部位特征頻率為和床頭電機(jī)回轉(zhuǎn)的頻率相關(guān)的低頻振動(dòng)；③松動(dòng)。托架地腳螺栓的松動(dòng)或托瓦有問(wèn)題，不僅會(huì)產(chǎn)生振痕，在圓度上也會(huì)有很大影響。特征為一連串無(wú)規(guī)則的低頻振動(dòng)。