1、 6.1 6.1 主電機傳動軋輥所需的力矩主電機傳動軋輥所需的力矩 6.1.1 6.1.1 研究傳動力矩的意義研究傳動力矩的意義 1.1.選擇電機，滿足工藝要求。選擇電機，滿足工藝要求。 （MMm a x m a x N Nmax max 選電機） 選電機） 2.校核電機，制定合理的工藝規程。校核電機，制定合理的工藝規程。 （ M jum Mer ） 6.1.2 傳動力矩的組成傳動力矩的組成 電機 減速箱 齒輪座 軋機機架 1.組成組成 M = M（軋制 （軋制 ）+ Mf + M0 + Md M ：主電機軸上的傳動力矩；：主電機軸上的傳動力矩； M（軋制 （軋制 ）： ：折算到電機軸上的軋制

2、力矩，使軋件產生塑性折算到電機軸上的軋制力矩，使軋件產生塑性 變形的力矩。變形的力矩。 M（軋制 （軋制 ）= Mz / i ； ； Mf ：克服軋制時發生在軋輥軸承，傳動機構等的附加摩：克服軋制時發生在軋輥軸承，傳動機構等的附加摩 擦力矩。擦力矩。 5 M0：空轉力矩，克服軋機空轉時，由于：空轉力矩，克服軋機空轉時，由于 各轉動件的重量所產生的摩擦力矩。各轉動件的重量所產生的摩擦力矩。 Md：動力矩，克服軋制時速度變化時各：動力矩，克服軋制時速度變化時各 部件的慣性力所產生的力矩。部件的慣性力所產生的力矩。 i ：電機與軋輥之間的傳動比。即減速：電機與軋輥之間的傳動比。即減速 箱的減速比箱的

3、減速比。 M = M（軋制 （軋制 ）+ Mf + M0 + Md 2.靜力矩（靜力矩（ 軋機作勻速旋轉時所需的力軋機作勻速旋轉時所需的力 矩）：矩）： Mc= M（軋制 （軋制 ）+ Mf + M0 3.軋機的效率（有效系數）軋機的效率（有效系數）： ： 0= M（軋制） （軋制） /Mc 100% 一般軋機的效率一般軋機的效率 0 = 0.50.95。 6.2軋制力矩軋制力矩Mz的確定的確定 6.2.1 按軋制壓力確定按軋制壓力確定 1.簡單軋制簡單軋制 轉動一個輥所需軋制力矩轉動一個輥所需軋制力矩 ： Mz=Pa 轉動兩個輥所需軋制力矩：轉動兩個輥所需軋制力矩： Mz=2Pa a=Rsi

4、n ：合力作用角，合力作用角， a：力臂力臂 。 2.2.單輥驅動單輥驅動 （P1=P2=P） 驅動輥的軋制力矩驅動輥的軋制力矩 ： Mz=P a2 a2=（D+h）sin 3.力臂系數力臂系數 令令 a =l ， ：力臂系數：力臂系數 則則= （合力作用角）（合力作用角）/（咬入角咬入角）= a （力臂）（力臂）/ l（變形區長度）（變形區長度） 轉動兩個軋輥所需的轉動兩個軋輥所需的 Mz = 2Pa =2Pl 實際上，實際上， 受很多因素的影響受很多因素的影響. 綜合一些研究資料，綜合一些研究資料， 熱軋鑄錠時熱軋鑄錠時 = 0.550.60 熱軋板帶時熱軋板帶時 = 0.420.50 冷

5、軋板帶時冷軋板帶時 = 0.330.42 Sims認為認為 ：熱軋扁鋼及中厚板時：熱軋扁鋼及中厚板時 = 0.78 + 0.017 R/h - 0.163（R/h）1/2 美國軋制不同斷面形狀的軋件，力臂系數美國軋制不同斷面形狀的軋件，力臂系數 方形：方形： = 0.5 圓形：圓形： = 0.6 閉口孔型：閉口孔型： = 0.7 6.2.2 由摩擦力確定由摩擦力確定 摩擦力產生的軋制力矩摩擦力產生的軋制力矩 : Mz=2R（T1 - T2） T1：后滑區摩擦力，：后滑區摩擦力， T1 = f p b R（-） T2 ：前滑區摩擦力，：前滑區摩擦力，T2 = f p b R T 6.2.3 按能

6、耗曲線確定按能耗曲線確定 1.概念概念 單位能耗曲線：表示每噸產品的能量消耗單位能耗曲線：表示每噸產品的能量消耗 與總延伸系數（型、線材）或板帶厚度與總延伸系數（型、線材）或板帶厚度 （板帶材）之間的關系。（板帶材）之間的關系。 2.能耗與力矩之間的關系能耗與力矩之間的關系 3.按能耗曲線確定軋制力矩按能耗曲線確定軋制力矩 如圖所示，如圖所示，an+1 、 an 分別為分別為 軋軋n+1、n道次后所對應的總道次后所對應的總 單位能耗，則第單位能耗，則第n+1道次所對應的道次所對應的 單位能耗為單位能耗為 an+1 - an 設軋件重為設軋件重為G噸，噸， 17 設軋件重為設軋件重為G噸，噸，

7、在該道次的總能耗為在該道次的總能耗為 A = （an+1 - an）G KW.h = 3600 （an+1 - an）G KW.s 軋制時的能耗是以電機負荷大小測的，所以這種曲線中還包軋制時的能耗是以電機負荷大小測的，所以這種曲線中還包 括有軋機傳動機構中的附加摩擦消耗、但除去了軋機的空轉括有軋機傳動機構中的附加摩擦消耗、但除去了軋機的空轉 消耗消耗 。 由由M = A R / v t 知知 按能耗曲線確定的力矩（折算到電機主軸上）為按能耗曲線確定的力矩（折算到電機主軸上）為 M z / i + M f = 3600 （an+1 - an）G R / v t KN.m =1000 3600 （

8、an+1 - an）G R /v t N.m 19 將將 G = F h L h 及及 t = L h / v h = L h / v（1+S h ） 代入得 M z / i + M f = 18 105 （an+1 - an） F h D （1+S h ） N.m G ：軋件重量：軋件重量 ，t ； ：軋件的密度，：軋件的密度，t /m3； D ：軋輥工作直徑，：軋輥工作直徑，m； F h ：該道次后軋件橫斷面積，：該道次后軋件橫斷面積，m2 ； S h ：前滑；：前滑； i ：傳動比。：傳動比。 20 4.單位能耗曲線的應用條件單位能耗曲線的應用條件 1）相同的軋機型式、軋制條件、軋件）相

9、同的軋機型式、軋制條件、軋件 材質和相似的坯料斷面及成品斷面；材質和相似的坯料斷面及成品斷面； 2 2）單位能耗曲線所確定的力矩，包括折算）單位能耗曲線所確定的力矩，包括折算 到主電機軸上的軋制力矩到主電機軸上的軋制力矩 M 及附加摩擦力及附加摩擦力 矩矩 Mf ，不包括空轉力矩，不包括空轉力矩 M0。 6.3 附加摩擦力矩附加摩擦力矩 M f及空轉力矩及空轉力矩 M 0 和動力和動力 矩矩 M d 的確定的確定 6.3.1 附加摩擦力矩附加摩擦力矩 M f 的確定的確定 軋制時，軋件通過輥間，在軸承內以及軋機傳動機軋制時，軋件通過輥間，在軸承內以及軋機傳動機 構中有摩擦力產生。構中有摩擦力產

10、生。 附加摩擦力矩附加摩擦力矩 M f ： 是指克服在軸承內以及軋機傳動機構中摩擦力（由是指克服在軸承內以及軋機傳動機構中摩擦力（由 軋制壓力產生的）所需的力矩。軋制壓力產生的）所需的力矩。 M f 的組成：的組成：1）軋輥軸承中的）軋輥軸承中的 M f 1 2）傳動機構中的）傳動機構中的 M f 2 1.軋輥軸承中的附加摩擦力矩軋輥軸承中的附加摩擦力矩 M f 1 對上下兩個軋輥（共四個軸承）而言，對上下兩個軋輥（共四個軸承）而言， M f 1 = P /2 f1 d1/2 4 = P f1 d1 P ：軋制：軋制 壓力；壓力； d1 ： ：軋輥輥徑直徑 軋輥輥徑直徑 ； f1 ：軋輥軸承摩

11、擦系數，它取決于軸承構造和工作條件：軋輥軸承摩擦系數，它取決于軸承構造和工作條件 滑動軸承金屬襯熱軋時滑動軸承金屬襯熱軋時 f1 = 0.070.10 滑動軸承金屬襯冷軋時滑動軸承金屬襯冷軋時 f1 = 0.050.07 滑動軸承塑料襯滑動軸承塑料襯 f1 = 0.010.03 液體摩擦軸承液體摩擦軸承 f1 = 0.0030.004 滾動軸承滾動軸承 f1 = 0.003 2.傳動機構中的摩擦力矩傳動機構中的摩擦力矩 M f 2（減速箱、齒輪座中等）（減速箱、齒輪座中等） M f 2 根據傳動效率計算根據傳動效率計算 M f 2 = （1/1 - 1）（）（M z + M f 1 ）/ i

12、M f 2 ：換算到主電機軸上的傳動機構中的摩擦力矩；：換算到主電機軸上的傳動機構中的摩擦力矩； 1 ：傳動機構的效率，即從主電機到軋機的傳動效：傳動機構的效率，即從主電機到軋機的傳動效 率；率； 一級齒輪傳動的效率一級齒輪傳動的效率 0.96 0.98 皮帶傳動效率皮帶傳動效率 0.85 0.90 換算到主電機軸上的附加摩擦力矩換算到主電機軸上的附加摩擦力矩 M f M f = M f 1 / i + M f 2 6.3.2 空轉力矩空轉力矩 M0 的確定的確定 空轉力矩：是指克服空載轉動軋機主機列時，旋轉體的空轉力矩：是指克服空載轉動軋機主機列時，旋轉體的 重量在各自不同的軸頸直徑處產生的

13、摩擦力矩重量在各自不同的軸頸直徑處產生的摩擦力矩. 空轉力矩應等于所有轉動機件空轉力矩之和，當換算到空轉力矩應等于所有轉動機件空轉力矩之和，當換算到 主電機軸上時，則轉動每一個部件所需力矩之和為：主電機軸上時，則轉動每一個部件所需力矩之和為： M0 = M 0 i M 0 i ：換算到主電機軸上的轉動每一個零件所需的力矩。 ：換算到主電機軸上的轉動每一個零件所需的力矩。 經驗公式：經驗公式：M0 =（0.030.06）Mer Mer ：電動機的額定轉矩。：電動機的額定轉矩。 對新式軋機取下限，對舊式軋機取上限對新式軋機取下限，對舊式軋機取上限。 6.3.3 動力矩動力矩 M d 的確定的確定

14、動力矩只發生于用不均勻轉動進行工作的幾種軋機中，如可動力矩只發生于用不均勻轉動進行工作的幾種軋機中，如可 調速的可逆式軋機，當軋制速度變化時，便產生克服慣性力調速的可逆式軋機，當軋制速度變化時，便產生克服慣性力 的動力矩。的動力矩。 M d = GD2/375 （dn/dt） kg.m = GD2/38.2 （dn/dt） N.m G ：轉動部分的重量，：轉動部分的重量，kg ； D：轉動部分的慣性直徑，：轉動部分的慣性直徑，m 。 dn/dt ：角加速度角加速度。 如果用零件在軸承中的摩擦圓半徑與力來表示如果用零件在軸承中的摩擦圓半徑與力來表示M 0 i M 0 i = Gi f i d i

15、 / 2i 則則 M0 = G i f i d i / 2ii G i: 該零件在軸承中的重量；該零件在軸承中的重量； f i ：在軸承中的摩擦系數；：在軸承中的摩擦系數； d i ：軸軸 頸頸 直徑直徑 ； ii ：電機與該機件間的傳動比。電機與該機件間的傳動比。 6.4 負荷圖負荷圖 1.概念概念 反應軋機負荷與時間變化關系的圖稱為負荷反應軋機負荷與時間變化關系的圖稱為負荷 圖圖 29 z2.分類：靜負荷圖（軋輥勻速轉動）分類：靜負荷圖（軋輥勻速轉動） z 動負荷圖（變速軋制）動負荷圖（變速軋制） 6.4.1 靜負荷圖靜負荷圖 靜力矩與時間變化的關系圖稱為靜負荷圖。靜力矩與時間變化的關系圖

16、稱為靜負荷圖。 1.繪制方法：繪制方法： 根據軋制圖表確定一個軋制周期內的電機靜負荷圖。根據軋制圖表確定一個軋制周期內的電機靜負荷圖。 軋制圖表：反映軋制道次軋制圖表：反映軋制道次 n 與軋制時間與軋制時間 t 之間關系的圖表之間關系的圖表 軋制周期：對于某一軋機，從第一根軋件進入軋機軋制到軋制周期：對于某一軋機，從第一根軋件進入軋機軋制到 第二根軋件進入軋機軋制的這一段時間。第二根軋件進入軋機軋制的這一段時間。 每一道次的軋制時間每一道次的軋制時間 t z = L h / v h ， t間隙 間隙（ （t） ：按間隙動作所需時間或按現場定。：按間隙動作所需時間或按現場定。 M c= M（軋制

17、 （軋制 ）+ M f + M0 6.4.2動負荷圖（可逆式軋機的負荷圖） 在可逆式軋機中，軋件通過軋輥的時間軋件通過軋輥的時間由3部分組 成：加速時間，穩定軋制時間，減速時間加速時間，穩定軋制時間，減速時間 加 速 穩 定 減 速 咬入 拋出 1.繪制 根據速度圖繪制根據速度圖繪制 設主電機的加速度為a，減速度為b， 則在各期間內的轉動總力矩為： 空載加速期t1：M1 = M0 +M d 加速軋制期t2：M2 = M c+M d 等速軋制期t3：M3 = M c 減速軋制期t4 ：M4= M c- Md 空轉減速期t5：M5= M0 - Md GD2/38.2 GD2:單位kg.m2 M:

18、單位 N.m 6.5 主電機功率的計算 目的：1.校核電機 ； 2.選擇電機 。 1.校核電機： 溫升校核：溫升校核： 過載校核過載校核 ： 1)轉速未超過額定轉速轉速未超過額定轉速,即即 n ner ner M jum = （ M i 2 t i t i ）1/2 。 M i ：軋制周期內各段時間所對應的力矩； t i ： 軋制周期內各段軋制時間和間隙時間； tz = Lh / vh ，t間隙按現場定。 M jum：等效力矩 ； (1)溫升校核溫升校核： M jum Mer 37 (2)過載校核過載校核 ：M max KG M er M max ：軋制周期內，負荷圖中的最大力矩 ； KG ：電機允許的過載系數； 直流電機 2.02.5 ，交流電機 2.53.0 38 n 2)當實際轉速超過電動機基本轉速時 3 2 1 2 1 MMMM M jum 式中： M1轉速未超過基本轉 速的力矩； M轉速超過基本轉速時 乘以修正系數后的力矩， 即M=M1n/ner. 對于斜線部分力矩 應對超過基本轉速部分對應的力矩加以修正 39 校核電機過載條件: M max n/ner KG M er 2 .選擇電機 對新設計的電機，需根據等效力矩計算電機功率等效力矩計算電機功率， 根據電機功率選擇電機。根據電機功率選擇電機。 電機功率的計算: N j = （ 0.105 M jum n ）/ k