离心铸造机振动的成因分析及对策

离心铸造机振动的成因分析及对策

垂直离心离心造机是集团公司的主要设备。该设备主要生产高铬铁、高铬钢和高速钢等辊。因此，离心机械厂的运营性能直接影响到离心辊的产量和质量。MK-Ⅱ型立式离心铸造机工作时主电机带动离心工具进行高速旋转而进行生产,在其高速回转过程中必将带来很大的振动,如果振动超过离心铸造机本身的抗震能力将造成离心铸造机损坏。因此减少离心铸造机的振动,成为了保证产品质量、延长设备维修周期的关键。1离心铸造机的偏心力针对离心铸造机振动较大的问题,我们从工具工装入手,对离心铸造机振动的原因进行了详细分析,认为离心铸造机振动是由于离心工具工装组装后,在离心铸造机上高速旋转时存在巨大偏心力,致使离心铸造机承受不了非平衡力而产生的振动。根据公式:F离=mω2r,可知:式中F离——离心力;F偏——偏心力;M——离心工具质量;ω——离心铸造机转速;Δ——偏心距。因此,当Δ=0时,F偏=0,即偏心力为零。但是,在实际生产中,由于离心工具工装组装比较复杂,Δ=0根本不可能实现,所以偏心力的大小和离心铸造机转速以及工具的质量成正比关系。2冒口箱的特点由于立式离心铸造机生产的产品多以PC轧机用辊为主,此规格轧辊的辊颈性能必须保证,即辊颈穿透必须合格。因此在工艺设计上,均采用了激冷箱(见图1)进行生产。激冷箱的特点是:①砂箱的吃砂量比较小,工具重量大。对于激冷冒口来说,冒口箱重量增加,使得整个工装的重心上移,使偏心力增大的几率大大增加。②为了便于造型,由原来的整体箱变为两节箱进行组装,增加了工具不同心度几率。另外,由于生产量的加大,使得离心工具工装的使用频率大大增加,在组装和开箱过程中,离心工具工装会产生磨损和变形,而细小的磨损和变形都会使工具组装产生不同心现象。3离心铸造机转速对产品使用性能的影响立式离心铸造产品生产过程是立式离心铸造机带动离心工装进行高速旋转成型的。根据立式产品成型特性分析,产品存在上下厚度差是必然的(图2)。根据厚度差公式:式中K——上下厚度差;X1——抛物线上口半径(冷型浇注后内腔半径);H——抛物线高度(浇注铁液高度);从轧辊使用的角度分析,产品的厚度差越小,轧辊的使用性能越好,从公式(2)可知,某种规格的轧辊工艺设定后,产品的厚度差和离心铸造机转速有直接关系,即离心铸造机转速越高,产品的厚度差越小,越有利提高轧辊的整体性能。但从公式(1)又知,高的离心铸造机转速会带来大的偏心力,使离心铸造机振动的几率增加。因此,单纯从在工艺设计角度考虑,提高离心铸造机转速有利于提高轧辊的性能;而从在离心铸造机承受能力考虑,在保证生产顺利进行前提下,离心铸造机转速必须满足工艺要求,否则将会对轧辊的性能产生直接影响。4偏心力的大小由上述分析可知,由于工艺、工具以及离心铸造机转速的不可更改性,即:F偏=kΔ,对于同一种规格的轧辊k值为常数,因此,偏心力的大小只和工装的偏心距Δ有关,并且成正比关系。为了减小离心铸造机振动,只能从工具工装方面入手,只有减小了工具工装的偏心距,才能减小工装高速旋转时产生偏心力,才能减弱离心铸造机的振动。4.1砂箱的组装定位底箱、冒口箱改为组装箱后,上节与下节的同心度是减小偏心距的关键因素。在造型时,为了保证砂箱上节与下节的同心度,在组装定位时,用3把靠尺对砂箱的三个位置同时进行测量,在三个位置同时达到间距小于0.5mm时用螺栓紧固,从而保证了分体型的同心度要求。4.2型腔与砂箱的同轴度造型过程是由砂箱、模样与型砂成型的过程,造型后的型腔和砂箱的同心度,即影响成型后砂箱的重量分布,又影响在浇注过程中,铁液对型腔的冲击力及铁液补充型砂位置后的砂箱重量的分布,如果此同心度出现大的偏差,将会使离心偏心力急剧增大,从而使离心铸造机产生振动。因此,型腔与砂箱的同轴度也直接影响离心铸造机的振动。在造型合箱过程中,如何保证模样和砂箱的同轴度显得异常重要。为了保证砂箱吃砂量的一致,在造型合箱时采用直尺对砂箱内圆和模样外圆距离进行准确测量,测量点不少于3点,如果偏差在0.5mm以上,必须对模样和砂箱进行调整,使之达到几乎同心的程度方可造型。4.3调节圈与底箱的合箱和组装方法由于离心外套高度一定,不同长度的轧辊在合箱时须采取增加调节圈的方式进行高度调节,因而在合箱过程中就会产生调节圈与底箱的偏心,如果产生了偏心,在离心铸造机高速运转时会产生振动。为了减小调节圈和底箱之间的偏心,在合箱时采取了以下措施:①在选择调节圈时,应在保证规定高度情况下,选择调节圈数量最少的方式进行合箱,因为减少一个分型面,就减少了一个偏心的几率。②在选择调节圈时,必须保证调节圈的上下面平滑,没有铁豆、氧化物等杂物。③在调节圈与调节圈以及调节圈与底箱组装时,用3把靠尺对3个不同部位的外圆同时进行测量,其错位程度不允许大于1mm,否则重新组装。调节圈组装后的各配合面的间隙,用塞尺进行检测,缝隙不允许大于0.1mm,如果出现超标情况,也必须重新组装。通过对调节圈和底箱组装过程的严格把关,保证了调节圈与底箱之间的同轴度要求。4.4两组底片的配合外套和外套底板的配合是离心组装时至关重要的环节,如果出现偏差,将会使整个工装的垂直度产生超差或使离心铸造机产生激烈振动。因此必须保证外套底板的尺寸,经过对现场外套底板的整体检测,已经把不合格的外套底板全部报废,并退出了生产线。另外,通过对离心点检记录的查阅和总结,制定了外套和外套底板之间最佳配合方案,并且形成一个表格记录在离心铸造机旁边,形成了外套和外套底板的固定搭配。在外套和外套底板合箱后,对它们之间缝隙进行测量,其配合面间隙不允