皖南電機(jī)百科摘要：本文研究了熱軋廠輥道傳動形式的分類與比較，以實例講解了輥道電機(jī)選型設(shè)計，對降低輥道傳動能耗、減少故障時間和維護(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輸輥道來完成的，只是爐區(qū)、粗軋區(qū)、精軋區(qū)、卷取區(qū)各段運輸輥道的工作條件及工藝要求不同而已。

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

1 輥道傳動形式的研究

從目前各熱連軋廠的實際應(yīng)用來看，輥道的傳動形式有兩種；單獨傳動和集體傳動。本文主要研究單獨傳動輥道的傳動形式及單傳輥道電機(jī)的選型問題。

單獨傳動輥道的傳動形式有兩種：①電機(jī)—聯(lián)軸器—減速機(jī)—聯(lián)軸器—輥子；②電機(jī)—聯(lián)軸器—傳動軸—聯(lián)軸器—輥子或電機(jī)—聯(lián)軸器—輥子。

對于高速轉(zhuǎn)動的輥道，轉(zhuǎn)速r/min，一般釆用后一種傳動形式，而不需要減速機(jī)。而對于低速轉(zhuǎn)動的輥道，即轉(zhuǎn)速n<400 r/min時，則面臨對上述兩種傳動形式的選擇問題。1.1“電機(jī)—聯(lián)軸器—減速機(jī)—聯(lián)軸器—輥子”傳動

形式的特點

該形式由于釆用了減速機(jī)，因此電機(jī)的選型較為簡單，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。從市場調(diào)查來看，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)不需開蓋檢修，只需定期加油而而已，設(shè)備幾乎沒有故障。

1.2 “電機(jī)—聯(lián)軸器—傳動軸—聯(lián)軸器—輥子”傳動形式的特點

該形式由于沒有減速機(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)。因為輥道轉(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，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，還會產(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)計與應(yīng)用實例

以某熱軋廠單傳輥道電機(jī)的實際選型為例，來說明上述兩種不同傳動形式的單傳輥道電機(jī)的設(shè)計選型比較（以下所有數(shù)據(jù)僅供參考）輥道的基本設(shè)計條件如下：板坯寬度1 400 mm，厚度47mm,材料密度7.9×103kg/m3;輥子質(zhì)量為

1358kg;輥子直徑為ψ355.6 mm;輥子線速度為2m/s(107.5 r/min);轉(zhuǎn)子最大間距為125mm;輥道24 h連續(xù)運轉(zhuǎn)；環(huán)境溫度為50 ℃。輥道24h連續(xù)運轉(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為輥子上軋件重量，N; C為1臺電機(jī)所驅(qū)動的輥子數(shù)；G為輥子重量，N; μ為輥子軸承中的摩擦系數(shù)，取0.005;μ1為輥子在打滑時的摩擦系數(shù)，取0.3;D為輥子直徑，m;d輥子軸頸的直徑，m; η為減速機(jī)效率，取0.98; i為減速機(jī)傳動比，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)計條件可計算出輥子所需最大驅(qū)動力矩Mmax = 691. 04 Nm(軋件打滑時）。當(dāng)電機(jī)傳動軸和輥子布置在一條直線上時，由于輥子所需額定驅(qū)動力矩為42 Nm，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于驅(qū)動輥子的最大力矩691.04 Nm，為降低電機(jī)功率，在設(shè)計選型時，將輥子所需最大驅(qū)動力矩691.04 Nm作為電機(jī)過載2倍時的力矩，由此計算出的電機(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，由于場地狹小，部分傳動軸采用傾斜的布置方式?？紤]傳動軸的傾斜角度（最大為12°)和其傳動效率(η=0. 98)，計算得到的最大驅(qū)動力矩為M_x = 464 Nm，即輥子所需額定驅(qū)動力矩取470 Nm,電機(jī)功率為5.3 kW。

此輥道在我們改造前，同類型的單傳輥道驅(qū)動電機(jī)功率一般為28.5 kW，經(jīng)本文重新設(shè)計計算并考慮放大系數(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—輥子”傳動形式

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；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%過載60s即電流16 A來選擇參數(shù)。

2.2 采用“電機(jī)—聯(lián)軸器—傳動軸—聯(lián)軸器—輥子”傳動形式

由于輥子所需額定驅(qū)動力矩為42 Nm,遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于驅(qū)動輥子的最大力矩691. 04 Nm，為降低電機(jī)功率，在設(shè)計選型時，將輥子所需最大驅(qū)動力矩691. 04 Nm作為電機(jī)過載2倍時的力矩，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；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%過載60s即電流27A來選擇參數(shù)。

此非標(biāo)變頻電機(jī)價格遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通變頻電機(jī)的價格，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

在實際生產(chǎn)中，由于輥子所需額定驅(qū)動力矩遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于驅(qū)動輥子的最大力，我們在對輥道電機(jī)設(shè)計選型時，將輥子所需最大驅(qū)動力矩作為電機(jī)過載2倍時的力矩，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)和變頻器的采購成本和電耗，2006年10月投產(chǎn)使用至今，電機(jī)運行良好，無故障。