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1、第32卷第6期2003年12月有色金属加工NONFERROUS METALS PROCESSINGVol. 32 No.6December 2003带材轧机卷取电机功率与减速箱速比的合理选择卫汉平，喻飞鹏，宋德周（洛阳有色金属加工设计研究院，河南洛阳471039）摘要：本文从工程设计角度分析了带材轧机的卷取机电机功率与减速箱速比的计算方法和合理配置问题，可 供设计带材轧机时参考。关键词：带材轧机；开卷机；卷取机;张力；功率；速比中图分类号:TG333.2* 4文献标识码：B文章编号:1671-6795（2003）060027-02现代带材轧机的卷重、卷径和轧制速度都比较大,在同一台轧机上希望生
2、产的带材的厚度范围也比 较大，因而其卷取、开卷张力的变化范围比较宽。因 此,合理地选择电机功率和减速比就显得非常重要。本文以铝带轧机的卷取机为例进行分析讨论。1.15-1.25 倍 o现在很多设计为了适应轧机的宽度及厚度范围, 制定的轧制力矩变化范围比较大，为了充分发挥电机 能力，一般将轧机主传动减速箱设计成两档变速方 案，低速档用于厚带、大力矩，高速档用于薄带、小力 矩。对于这种情况，卷取（开卷）机也可设计成两档变 速方案。即大张力时用低速档，小张力时用高速档满 足最大速度要求。2卷取张力和速度的确定3卷取功率计算(1)1=对于卷取机，由于卷材的直径在不断地增加（开卷取速度,m/min;在计
3、算卷取电机功率之前首先要确定张力的变 化范围和卷取速度。2.1卷取张力卷取张力是轧机出口侧带材断面积与带材张应 力的乘积：r= s x f式中 S带材张应力,N/mm2;F带材的横断面面积,mn?。对于铝带冷轧机，开卷张应力一般取轧制带材屈 服极限久的10% 25% ,而卷取张应力取开卷张应力 的60% 75%；对于铝箔轧机，根据文献叮介绍的经 验数据取S = 20 - 50N/mm2o厚带材取小值，轧薄后 取较大值。设计时开卷机按最大来料厚度和宽度计算断面 积,卷取机按最大来料轧一道次后的厚度和宽度计算 断面积，分别乘以张应力求得最大张力值。同样，按 最薄和最彳章断面积，乘以张应力，求得最小
4、张力值。2.2卷取速度确定卷取速度时要考虑轧制过程中的前滑，对于 带箔轧机最高卷取速度一般取轧机最高轧制速度的 对于带材轧机的卷取机一般可按静力矩计算电 机功率，同时要考虑起动、制动时产生的动力矩来校 核电机的发热和尖锋值是否超出电机允许的过载能力。3.1按巻筒上的静张力计算的电机功率卷侧为不断地减小），在保证带材卷取速度不变的条 件下，卷筒的转速随着卷径的加大而减小。因此，电 气控制采用最大力矩法进行控制。根据电机在基速 以上随着速度的增加力矩下降的特性，让电机始终在 最大力矩状态下工作。最大力矩法的卷取功率计算 公式如下:6iW*W(kW)式中 丁最大张力，kN;几ax最大卷径，m；Do最
5、小卷径（卷筒直径或套筒外径），m;ne电机基速，t/min;nmax电机最高转速,r/min;28有色金属加工第32卷粗线段所示。7效率，取0.95。28有色金属加工第32卷28有色金属加工第32卷开卷电机功率计算公式与（2）略有不同:TVr Dg ne I.-.6120nUmax(kW)(2)3.2按卷筒上动力矩计算的电机功率卷取机在起动（或制动）时产生的动力矩为:4g(3)式中转动惯量 角加速度；GD2卷筒轴及电机和传动系统折算到卷筒 轴的飞轮矩,kNm2;a力口速度,m/s?;g重力加速度,9.81 m/s2;R质点的转动半径,H1；动力矩M动所需的电机功率为：4.2 当纟尹也竺时减速比
6、按几帕与对应于卷材最小直径D。的最高 速度y喰下的转速之比求得，即：max(6)28有色金属加工第32卷兀。0max“动二凳?（収）（4）式中n对应于卷取速度下的卷筒转速,r/min;M动动力矩，kNm;综合考虑上述两部分初算功率后即可选择电机 型号。为了保证小张力的控制精度，在铝带箔轧机 上，对于卷取（开卷）机大都采用两台或三台电机串 联,第一台电机利用机械离合器可以与后面一台或二 台脱开。小张力时一台电机工作，这样GD2小了，动 力矩也就小了。28有色金属加工第32卷另外,在选择电机型号时要尽量使电机最高速度 与基速的比值接近最大卷材卷径与卷筒直径之比值。4减速比的选择此时电机在最大张力下
7、的实际运行曲线如图2 中粗线所示。当接近最大卷径时，有一小段在基速以 下运行。电机型号和速比都选定后可按式（7）求出可能的28有色金属加工第32卷最大张力，并按10-12倍的电机调节范围标出单电28有色金属加工第32卷在选择卷取（开卷）机的减速比时，应考虑所选电 机的允许最高转速，与基速化之比值以及最大卷 材卷径D喰与卷筒外径（或套筒外径）2之比值的大 小。机、双（或三）电机时张力调节范围。max2%D max式中 Mh电机的额定力矩,kN-m;(7)4.1 当纟尹 上怛时 % 叫减速比按电机基速与对应于卷材卷径D唤的最大速度下的转速之比求得，即：Pmax最大卷径,m;i减速比；传动效率，一般
8、取0.95。对于开卷机:XT(5)2iMH7 max28有色金属加工第32卷5结束语（下转第38页）此时电机工作时达不到最高转速,始终处在最大力矩下工作，可充分发挥电机的能力，运行曲线如图13有色金属加工第32卷3有色金属加工第32卷3有色金属加工第32卷Qi = ApV = 9.6L/min伺服阀压降为:Pv = Ps -2P5/3 = 4.3MPa伺服阀在7.0MPa阀口压降时的流量： Q科-Qi J7/Pv 二 12L/min考虑阀的泄漏量和留有余地，选取动圈滑阀直接 反馈式伺服阀SV8-F16,额定压力20MPa,额定流量 （7MPa 阀压降下）16L/mino4.6油源参数泵选用恒压
9、柱塞变量泵10PCY14-1B,转速1500r/ min,额定流量16L/mino泵所需电机功率：N = PsQ/60r/ = 2.45kW 式中 Ps实际工作压力,13MPa;Q、实际使用流量,9.6L/min;T）总效率0.85。故选用电机Y100D4,额定功率3kWo5结束语该系统已经成功应用于我公司的两条清洗机列 生产线，并正常运行多年，具有以下优点： 该装置具有响应快、精度髙的特点，纠偏精度达到土 1mm; 抗各种干扰能力强； 可靠性高，系统运行至今未发生大的设备故障; 性能价格比高，比国外同类产品便宜许多。该系统的成功开发，为我公司带来了巨大的经济效益，也为我公司许多生产线增设国产
10、化对中系统打 下了良好基础。参考文献1成大先.机械设计手册M.北京：化学工业出版社,1997.3有色金属加工第32卷3有色金属加工第32卷Application of Electrical - Hydraulic Servo System toStrip Alignment Control SystemLI Zhi - hong(Luoyang Copper (Group) Co. , Ltd. Luoyang, Henan, 471039, China)Abstract： The paper introduces the application of electrical 一 hydraul
11、ic servo system to the recoiler alignment control system of twocleaning lines developed by our company.Keywords: cleaning line； recoiler； electrical - hydraulic servo； alignment； EPC； CPC（上接第28页） 按最大力矩法计算选择卷取电机功率是最经济 合理的； 卷取机的减速比计算选择应按本文中所述的不 同情况进行，使电机能力充分发挥。参考文献1王祝堂，等.铝及铝合金加工手册M.长沙：中南工大出版社，1989.2周国
12、盈.带钢卷取设备M 北京：冶金工业岀版社，1982.Rational Determination of Motor Power and Reduction Ratio ofRecoiler for strip rolling millWEI Han - ping, YU Fei - peng, SONG De - zhou(Luoyang Engineering and Research Institute lor Nonferrous Metals Processing, Luoyang, Henan, 471039, China)Abstract: Tho orialyzes the calculation method of motor power and reduction ratio of recoiler for metal strip rolling mill from the point of viewing design, which can be used as a referenee for designing metal strip rolling mill.Keywords: &uip rumny mill； pay - off reel； recoiler； tension； power of motor； reduction ratio
带材轧机卷取电机功率与减速箱速比的合理选择
