熱軋廠運輸輥道傳動及電機選型的研究與應用

皖（wǎn）南電機（jī）百科摘要（yào）：本文研究了（le）熱軋廠輥道（dào）傳動形式的分（fèn）類與（yǔ）比較，以實例講解（jiě）了輥道電機選型（xíng）設計，對降低輥道傳動能耗、減（jiǎn）少故障時間和維護工作跫、提高設備作業率具有非常重要的意義（yì）。

0 引言

在熱軋廠，從（cóng）加熱爐到粗軋機、精軋機至卷取機,鋼板的輸送都是由運輸輥道來完成的，隻是爐區、粗軋區、精軋區（qū）、卷取區各段運輸輥道的工作條（tiáo）件及工藝要求不同而已。

對於熱連軋廠占總軋線60%以上的輥道（dào）來說，采用何種傳動（dòng）形式對降低能耗、減少故障時間和維護工（gōng）作量、提高設備作業率具有非常重要的意（yì）義。

1 輥道傳（chuán）動形式的研究

從目前各（gè）熱連軋廠的實際應用來看，輥道的傳動形式有兩種；單獨傳動（dòng）和集體傳動。本文主要研究（jiū）單獨（dú）傳動輥道的傳動形式及單傳輥道（dào）電機的選型問題。

單獨傳動輥道的傳動形式有兩種：①電機—聯軸器（qì）—減速機—聯軸器—輥子；②電機（jī）—聯軸（zhóu）器—傳動軸—聯軸器—輥（gǔn）子或電機（jī）—聯軸器—輥子。

對於高（gāo）速轉動的輥道，轉速r/min，一般（bān）釆用後一（yī）種傳動形（xíng）式，而不需要減速機。而對（duì）於低速轉動的輥道，即轉（zhuǎn）速n<400 r/min時，則麵臨對上述兩種傳動形式的（de）選擇問題（tí）。1.1“電機—聯軸器—減速機—聯軸器—輥子”傳（chuán）動

形式的特點

該形式由於釆用了減速機，因此（cǐ）電機的選型較為簡單，一般普通交流異步電機或變頻電機極數都能滿足其使用要求，由於電機額定頻率為50 Hz,電機發熱和耗電一般。由於采用了減速機，多（duō）了一道故障發生和設備維修的環節，但電機與減速機可（kě）製作成一體（tǐ）式的結構，以減少故障的發生和漏油的可能性，並且（qiě）體（tǐ）積和重量都大大（dà）降低。從市場調查來看，進口的電機連減速機一（yī）體的設備通常（cháng）使用壽（shòu）命在10年（nián）以上，在這10年中，減速機不需開（kāi）蓋檢修，隻需定期加油而而已，設備幾乎沒有故障。

1.2 “電（diàn）機—聯軸器—傳動軸—聯軸器（qì）—輥子”傳動形式的特點（diǎn）

該（gāi）形（xíng）式由於沒有減速（sù）機，減少了一道故障發生和設備維修的環節。但是電機的（de）選型（xíng）較為複雜，一般多為非標變頻電（diàn）機。因為輥道轉速低，而電機一般轉速較高，因此需選擇變（biàn）頻調速電機，電（diàn）機極數較多，體積大且重（chóng）量重，電機額定頻率都在50 Hz以下。這種（zhǒng）電機在（zài）工作時，發熱較（jiào）50 Hz的電機大，功率因（yīn）數較低，耗電量大，而當電機額定頻率低於25 Hz時（shí），還會產生較大諧波。

此（cǐ）外，這種非標電機不僅製造成本較高，而且需選用較大的變頻器。變頻器的費用較50 Hz的標準變頻（pín）電機的變頻器要高出許多。

2  單傳輥道電機的選型設計與應用實例

以某熱軋廠單傳輥道電機的實際選型為例，來說明上述兩種不同傳動形式的單傳輥道電機的設計選（xuǎn）型比較（以下所有數據僅供參考）輥道的基本設計條件如（rú）下：板（bǎn）坯寬（kuān）度1 400 mm，厚度47mm,材料密（mì）度7.9×103kg/m3;輥子質量為

1358kg;輥子直徑為ψ355.6 mm;輥子線速度為2m/s(107.5 r/min);轉子最大間距（jù）為125mm;輥道24 h連續運（yùn）轉；環境溫度為50 ℃。輥道24h連續運轉；環境溫度為50℃。

其中，Mmax為電機最大力矩（jǔ），Nm; P為電機功率，kW; Q為輥子上軋件重量，N; C為（wéi）1台電機所驅動的輥子數；G為輥（gǔn）子重量，N; μ為輥子軸承（chéng）中的摩擦係數，取0.005;μ1為輥子（zǐ）在（zài）打滑時的摩擦係數，取0.3;D為輥子直徑，m;d輥子軸頸的直徑，m; η為減速（sù）機效率（lǜ），取0.98; i為減速機傳動比，直接單傳輥道，取1; n為電機轉速，r/min。根（gēn）據（jù）上述基本（běn）設計（jì）條件可計算出輥（gǔn）子所需最大驅動力矩Mmax = 691. 04 Nm(軋件打滑時）。當電機傳動軸和輥子布置在（zài）一條直線上時，由於輥子所需額定驅動力矩為42 Nm，遠（yuǎn）遠小於驅動輥子的最大力矩691.04 Nm，為降低電機功率，在設計選型時，將輥子所需最（zuì）大驅動力矩（jǔ）691.04 Nm作為電機過載2倍時的力矩（jǔ），由（yóu）此計算出的電機額（é）定力矩為（wéi）353 Nm，即（jí） Mmax = 353 Nm，P=3.97kW。當輥道由原集（jí）傳方（fāng）式改造為單傳方式，由於（yú）場地狹（xiá）小，部分傳動（dòng）軸采用傾斜的布置方式（shì）。考慮傳動軸的傾斜角度（最大為12°)和其傳動效率(η=0. 98)，計算得到的最大驅動力矩為M_x = 464 Nm，即（jí）輥子所需額定驅動力矩取470 Nm,電機功率為（wéi）5.3 kW。

此輥道（dào）在我們改造前，同類型的單傳輥道驅動電（diàn）機功率（lǜ）一般為28.5 kW，經本文（wén）重新設計計（jì）算並考慮放大係數後我們選取電機功率為13 kW。

2.1 采用（yòng）“電機—聯軸器（qì）—減速機—聯軸器—輥子”傳動形式

選用進口的電機和減速機一體式的設備。其電（diàn）機參數如下：電機額定功率為15 kW;電機極數為4級；電機額定轉速為1445 r/mm;減速機輸出轉速（sù）為100 r/min;減（jiǎn）速機輸出扭矩為382 Nm;電（diàn）機額定電壓為400 V;電機額定電流為8.3 A;電機額定頻率為50 Hz;電機過載倍數為200% (60s);電機功率因數為0.8;電機效（xiào）率為（wéi）86%;電機+減速機外形尺（chǐ）寸（cùn）為996 mm×351mm×327 mm;電機+減速機質量為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—聯軸器—傳動軸—聯軸器（qì）—輥子”傳動形（xíng）式（shì）

由於輥子所（suǒ）需額定驅動力矩（jǔ）為42 Nm,遠遠小於驅動輥子的（de）最大力矩691. 04 Nm，為降低電機功率，在設計選型（xíng）時，將（jiāng）輥子所需最（zuì）大驅動力矩691. 04 Nm作（zuò）為電機過（guò）載2倍（bèi）時的力矩，因此電機（jī）額定力矩為353 Nm。

電機參數如下：電機額定功（gōng）率為13 kW;電機極數為10級；電機（jī）額定轉速（sù）為107. 5 r/min;電機額定轉矩為364 Nm;電機額定電壓為380 V;電機額定電流（liú）為13.5 A;電機額定頻率為9.6 Hz;電機過載倍數為250%(60s);電（diàn）機功率因（yīn）數為0.60;電機效率（lǜ）為77%;電機外（wài）形尺寸為990 mm×510mm×650 mm;電機質量為840 kg。

變頻器SIEMENS — 6SE70按支持200%過載60s即電流27A來選擇參數。

此（cǐ）非標變（biàn）頻電機價格遠遠高於（yú）普通變頻電機的（de）價格，且在日（rì）常使用中此（cǐ）非標電機發熱較大，耗（hào）電量較多。

3 結論

在實際生產中，由於輥（gǔn）子所（suǒ）需額定驅動力矩遠遠小於驅動（dòng）輥子的最大力，我們在對輥道電機設計選（xuǎn）型時，將輥子所需（xū）最大（dà）驅動力矩作為電機過載2倍（bèi）時的（de）力（lì）矩，結果降低電機功率50%(由原（yuán）28.5 kW降到13 kW)，大大節約了電機和變頻器的（de）采購成本和電耗，2006年10月投產使用（yòng）至今（jīn），電（diàn）機運行良（liáng）好，無故障。