管式捻股机机体振动原因分析及消除

    捻股机在钢丝绳捻制设备中占总台数60%-70%，是钢丝绳生产的主要设备，其中管式捻股机在捻股设备中占比例最大。

    管式捻股机机体由若干节机筒连接组成，管式捻股机机体和托辊旋转精度是保证管式捻股机正常运行的重要条件。管式捻股机筒体内部要放置工字轮、线架子和其他过线元件，筒体结构复杂、质量大，不平衡运动时具有很大的转动惯量，因此对机体的旋转精度有较高的要求。为提高捻股机的旋转精度，要求筒体要有高的制造、安装精度，否则将产生振动和附加载荷。托辊作为机体的主要旋转支承部件，工作任务繁重，除支承机体旋转时产生的离心力之外，还要支承一定的冲击振动载荷。托辊直径比机筒直径尺寸小很多，相对转速高（数倍于机体转速旋转），磨损速度快，所以对托辊加工时的尺寸精度和形位公差都有严格的要求，并且在使用过程中应定期调整托辊间距，保持机体各滚道间的同轴度。

    1、机体产生振动的原因分析

    高速旋转的机体承受较大的机械惯性力，经过一段时间的工作运转，机筒在制造过程中存在的少量残余应力逐渐释放出来并重新分布，从而使机筒产生一定的变形。机体各滚道之间同轴度也相应发生变化，各滚道部位出现不同程度的磨损，产生较大圆度误差引起径向跳动，导致机体振动。

    托辊的旋转精度直接影响机体的旋转精度，机体所产生的离心力和冲击振动，加剧了托辊的非正常磨损，托辊圆度下降产生圆跳动，托辊产生的圆跳动又直接传递给旋转中的机体，是机体产生振动的另一个主要因素。

    2、消除机体振动的技术措施

    对各机筒进行机械加工，恢复机体旋转的几何精度。

    （1）根据捻股机机筒的内径尺寸制作B型顶尖孔的圆盘，圆周均布四个顶丝作为支承定位工具。

    （2）先将支承定位工具安装在机筒法兰的凹止口端，车床卡盘的四爪卡紧另一端的法兰内径。要求支撑定位工具（四个顶丝）与卡盘四爪对称。以两端连接发兰止口为定径基准，调整卡盘和顶丝，校验止口的圆跳动量不大于0.01mm。

    （3）加工部位为滚道（制动面）及法兰端面。加工时根据滚道（制动面）及法兰端面的跳动量确定最小的加工量，恢复滚道（制动面）和法兰端面的几何精度。滚道可采用滚压工艺，提高滚道表面粗糙度的级别和耐磨性能。滚道（制动面）和法兰端面在一个工位中完成修复加工，从而保证了滚道与止口间的同轴度及两端法兰端面间的平行度，同时也保证了滚道回转中心与法兰端面的垂直度精度，为机筒的组合装配精度创造了条件。

    3、恢复托辊旋转精度的机加工工艺措施

    （1）托辊转速高，承受的负荷大。加工托辊外圆、内孔及加工铸铁套外圆，采用过盈大的配合（H7/t7）装入铸铁镶套后，再精车内孔和外圆，使之达到较高的尺寸公差、形位公差以及表面粗糙度的要求。托辊的旋转精度取决于轴承的旋转精度，因此对滚动轴承径向精度要求高，一般选择E级滚动轴承为佳。轴承安装时，轴承内应保持一个恰当的轴向力，以消除轴承间隙，亦即对轴承受力前进行预紧，这样可提高轴承的刚性和旋转精度，并减小工作时的振动。托辊检修装配后再进行机械加工，恢复其旋转精度。

    （2）在机加工时，选择精度较高的活顶尖装人车床主轴锥孔内。主轴旋转，使顶尖处于相对静止状态，用千分表检测顶尖的摆动量应不大于0.01mm。车床尾座安装死顶尖，利用托辊轴两端顶尖孔作支撑，将托辊轴顶紧。主轴的拨盘带动托辊旋转，修复托辊外圆，消除托辊圆跳动误差。拨盘带动托辊旋转的过程中，托辊轴与活顶尖的顶尖部分、尾座部位的顶尖处于相对静止状态，因此外圆加工精度是托辊轴承的旋转精度与活顶尖摆动量形成的纵合性工艺系统的几何误差，这种工艺系统误差是影响托辊旋转精度的关键因素。托辊安装完毕还须进行整体的动平衡实验，否则惯性力将使托辊与滚道上承受的压强剧烈增大，从而增大磨损，由于惯性力的周期性变化，将引起机体和其他构件的振动，造成内部材料的疲劳损坏。

    捻股机机筒和托辊的旋转精度恢复后组装也是一个重要环节，需要严格执行装配工艺，保证装配精度。设备经过一段时间运行后要适时调整托辊与机筒的相对位置，使机体各滚道与主机输出轴保持较高的同轴度，消除离心惯性力。

    综上所述，管式捻股机机体产生振动的原因是机体各滚道之间同轴度、圆度超差引起径向跳动和圆跳动，使得离心惯性力增大而引起的机体振动。解决该问题必须提高旋转机体的几何精度和托辊旋转精度，对机筒和托辊采取相应的机械加工等技术措施，以提高设备的使用寿命。