皖南電機(jī)百科摘要：本文研究了熱軋廠輥道傳動(dòng)形式的分類(lèi)與比較，以實(shí)例講解了輥道電機(jī)選型設(shè)計(jì)，對(duì)降低輥道傳動(dòng)能耗、減少故障時(shí)間和維護(hù)工作跫、提高設(shè)備作業(yè)率具有非常重要的意義。

0 引言

在熱軋廠，從加熱爐到粗軋機(jī)、精軋機(jī)至卷取機(jī),鋼板的輸送都是由運(yùn)輸輥道來(lái)完成的，只是爐區(qū)、粗軋區(qū)、精軋區(qū)、卷取區(qū)各段運(yùn)輸輥道的工作條件及工藝要求不同而已。

對(duì)于熱連軋廠占總軋線60%以上的輥道來(lái)說(shuō)，采用何種傳動(dòng)形式對(duì)降低能耗、減少故障時(shí)間和維護(hù)工作量、提高設(shè)備作業(yè)率具有非常重要的意義。

1 輥道傳動(dòng)形式的研究

從目前各熱連軋廠的實(shí)際應(yīng)用來(lái)看，輥道的傳動(dòng)形式有兩種；單獨(dú)傳動(dòng)和集體傳動(dòng)。本文主要研究單獨(dú)傳動(dòng)輥道的傳動(dòng)形式及單傳輥道電機(jī)的選型問(wèn)題。

單獨(dú)傳動(dòng)輥道的傳動(dòng)形式有兩種：①電機(jī)—聯(lián)軸器—減速機(jī)—聯(lián)軸器—輥?zhàn)?；②電機(jī)—聯(lián)軸器—傳動(dòng)軸—聯(lián)軸器—輥?zhàn)踊螂姍C(jī)—聯(lián)軸器—輥?zhàn)印?/p>

對(duì)于高速轉(zhuǎn)動(dòng)的輥道，轉(zhuǎn)速r/min，一般釆用后一種傳動(dòng)形式，而不需要減速機(jī)。而對(duì)于低速轉(zhuǎn)動(dòng)的輥道，即轉(zhuǎn)速n<400 r/min時(shí)，則面臨對(duì)上述兩種傳動(dòng)形式的選擇問(wèn)題。1.1“電機(jī)—聯(lián)軸器—減速機(jī)—聯(lián)軸器—輥?zhàn)?rdquo;傳動(dòng)

形式的特點(diǎn)

該形式由于釆用了減速機(jī)，因此電機(jī)的選型較為簡(jiǎn)單，一般普通交流異步電機(jī)或變頻電機(jī)極數(shù)都能滿足其使用要求，由于電機(jī)額定頻率為50 Hz,電機(jī)發(fā)熱和耗電一般。由于采用了減速機(jī)，多了一道故障發(fā)生和設(shè)備維修的環(huán)節(jié)，但電機(jī)與減速機(jī)可制作成一體式的結(jié)構(gòu)，以減少故障的發(fā)生和漏油的可能性，并且體積和重量都大大降低。從市場(chǎng)調(diào)查來(lái)看，進(jìn)口的電機(jī)連減速機(jī)一體的設(shè)備通常使用壽命在10年以上，在這10年中，減速機(jī)不需開(kāi)蓋檢修，只需定期加油而而已，設(shè)備幾乎沒(méi)有故障。

1.2 “電機(jī)—聯(lián)軸器—傳動(dòng)軸—聯(lián)軸器—輥?zhàn)?rdquo;傳動(dòng)形式的特點(diǎn)

該形式由于沒(méi)有減速機(jī)，減少了一道故障發(fā)生和設(shè)備維修的環(huán)節(jié)。但是電機(jī)的選型較為復(fù)雜，一般多為非標(biāo)變頻電機(jī)。因?yàn)檩伒擂D(zhuǎn)速低，而電機(jī)一般轉(zhuǎn)速較高，因此需選擇變頻調(diào)速電機(jī)，電機(jī)極數(shù)較多，體積大且重量重，電機(jī)額定頻率都在50 Hz以下。這種電機(jī)在工作時(shí)，發(fā)熱較50 Hz的電機(jī)大，功率因數(shù)較低，耗電量大，而當(dāng)電機(jī)額定頻率低于25 Hz時(shí)，還會(huì)產(chǎn)生較大諧波。

此外，這種非標(biāo)電機(jī)不僅制造成本較高，而且需選用較大的變頻器。變頻器的費(fèi)用較50 Hz的標(biāo)準(zhǔn)變頻電機(jī)的變頻器要高出許多。

2  單傳輥道電機(jī)的選型設(shè)計(jì)與應(yīng)用實(shí)例

以某熱軋廠單傳輥道電機(jī)的實(shí)際選型為例，來(lái)說(shuō)明上述兩種不同傳動(dòng)形式的單傳輥道電機(jī)的設(shè)計(jì)選型比較（以下所有數(shù)據(jù)僅供參考）輥道的基本設(shè)計(jì)條件如下：板坯寬度1 400 mm，厚度47mm,材料密度7.9×103kg/m3;輥?zhàn)淤|(zhì)量為

1358kg;輥?zhàn)又睆綖棣?55.6 mm;輥?zhàn)泳€速度為2m/s(107.5 r/min);轉(zhuǎn)子最大間距為125mm;輥道24 h連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)；環(huán)境溫度為50 ℃。輥道24h連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)；環(huán)境溫度為50℃。

其中，Mmax為電機(jī)最大力矩，Nm; P為電機(jī)功率，kW; Q為輥?zhàn)由宪埣亓?，N; C為1臺(tái)電機(jī)所驅(qū)動(dòng)的輥?zhàn)訑?shù)；G為輥?zhàn)又亓?，N; μ為輥?zhàn)虞S承中的摩擦系數(shù)，取0.005;μ1為輥?zhàn)釉诖蚧瑫r(shí)的摩擦系數(shù)，取0.3;D為輥?zhàn)又睆?，m;d輥?zhàn)虞S頸的直徑，m; η為減速機(jī)效率，取0.98; i為減速機(jī)傳動(dòng)比，直接單傳輥道，取1; n為電機(jī)轉(zhuǎn)速，r/min。根據(jù)上述基本設(shè)計(jì)條件可計(jì)算出輥?zhàn)铀枳畲篁?qū)動(dòng)力矩Mmax = 691. 04 Nm(軋件打滑時(shí)）。當(dāng)電機(jī)傳動(dòng)軸和輥?zhàn)硬贾迷谝粭l直線上時(shí)，由于輥?zhàn)铀桀~定驅(qū)動(dòng)力矩為42 Nm，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于驅(qū)動(dòng)輥?zhàn)拥淖畲罅?91.04 Nm，為降低電機(jī)功率，在設(shè)計(jì)選型時(shí)，將輥?zhàn)铀枳畲篁?qū)動(dòng)力矩691.04 Nm作為電機(jī)過(guò)載2倍時(shí)的力矩，由此計(jì)算出的電機(jī)額定力矩為353 Nm，即 Mmax = 353 Nm，P=3.97kW。當(dāng)輥道由原集傳方式改造為單傳方式，由于場(chǎng)地狹小，部分傳動(dòng)軸采用傾斜的布置方式。考慮傳動(dòng)軸的傾斜角度（最大為12°)和其傳動(dòng)效率(η=0. 98)，計(jì)算得到的最大驅(qū)動(dòng)力矩為M_x = 464 Nm，即輥?zhàn)铀桀~定驅(qū)動(dòng)力矩取470 Nm,電機(jī)功率為5.3 kW。

此輥道在我們改造前，同類(lèi)型的單傳輥道驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率一般為28.5 kW，經(jīng)本文重新設(shè)計(jì)計(jì)算并考慮放大系數(shù)后我們選取電機(jī)功率為13 kW。

2.1 采用“電機(jī)—聯(lián)軸器—減速機(jī)—聯(lián)軸器—輥?zhàn)?rdquo;傳動(dòng)形式

選用進(jìn)口的電機(jī)和減速機(jī)一體式的設(shè)備。其電機(jī)參數(shù)如下：電機(jī)額定功率為15 kW;電機(jī)極數(shù)為4級(jí)；電機(jī)額定轉(zhuǎn)速為1445 r/mm;減速機(jī)輸出轉(zhuǎn)速為100 r/min;減速機(jī)輸出扭矩為382 Nm;電機(jī)額定電壓為400 V;電機(jī)額定電流為8.3 A;電機(jī)額定頻率為50 Hz;電機(jī)過(guò)載倍數(shù)為200% (60s);電機(jī)功率因數(shù)為0.8;電機(jī)效率為86%;電機(jī)+減速機(jī)外形尺寸為996 mm×351mm×327 mm;電機(jī)+減速機(jī)質(zhì)量為74 kg。

變頻器SIEMENS—6SE70按支持200%過(guò)載60s即電流16 A來(lái)選擇參數(shù)。

2.2 采用“電機(jī)—聯(lián)軸器—傳動(dòng)軸—聯(lián)軸器—輥?zhàn)?rdquo;傳動(dòng)形式

由于輥?zhàn)铀桀~定驅(qū)動(dòng)力矩為42 Nm,遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于驅(qū)動(dòng)輥?zhàn)拥淖畲罅?91. 04 Nm，為降低電機(jī)功率，在設(shè)計(jì)選型時(shí)，將輥?zhàn)铀枳畲篁?qū)動(dòng)力矩691. 04 Nm作為電機(jī)過(guò)載2倍時(shí)的力矩，因此電機(jī)額定力矩為353 Nm。

電機(jī)參數(shù)如下：電機(jī)額定功率為13 kW;電機(jī)極數(shù)為10級(jí)；電機(jī)額定轉(zhuǎn)速為107. 5 r/min;電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩為364 Nm;電機(jī)額定電壓為380 V;電機(jī)額定電流為13.5 A;電機(jī)額定頻率為9.6 Hz;電機(jī)過(guò)載倍數(shù)為250%(60s);電機(jī)功率因數(shù)為0.60;電機(jī)效率為77%;電機(jī)外形尺寸為990 mm×510mm×650 mm;電機(jī)質(zhì)量為840 kg。

變頻器SIEMENS — 6SE70按支持200%過(guò)載60s即電流27A來(lái)選擇參數(shù)。

此非標(biāo)變頻電機(jī)價(jià)格遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通變頻電機(jī)的價(jià)格，且在日常使用中此非標(biāo)電機(jī)發(fā)熱較大，耗電量較多。

3 結(jié)論

在實(shí)際生產(chǎn)中，由于輥?zhàn)铀桀~定驅(qū)動(dòng)力矩遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于驅(qū)動(dòng)輥?zhàn)拥淖畲罅?，我們?cè)趯?duì)輥道電機(jī)設(shè)計(jì)選型時(shí)，將輥?zhàn)铀枳畲篁?qū)動(dòng)力矩作為電機(jī)過(guò)載2倍時(shí)的力矩，結(jié)果降低電機(jī)功率50%(由原28.5 kW降到13 kW)，大大節(jié)約了電機(jī)和變頻器的采購(gòu)成本和電耗，2006年10月投產(chǎn)使用至今，電機(jī)運(yùn)行良好，無(wú)故障。