6 轧制力矩及功率 目的要求： 1 了解确定轧机传动力矩及功率的意义 。 2 掌握确定轧机传动力矩的方法。 3 掌握电机负荷图的绘制及功率计算 。16.1 主电机传动轧辊所需的力矩6.1.1 研究传动力矩的意义1.选择电机，满足工艺要求。（Mm a x Nmax 选电机）2.校核电机，制定合理的工艺规程 。（ M jum Mer ; M max KG M er )26.1.2 传动力矩的组成 电机减速箱齿轮座轧机机架31.组成MD= M（轧制 ）+ Mf + M0 + MdMD ：主电机轴上的传动力矩； M（轧制 ）：折算到电机轴上的轧制力矩，使轧件产生塑性 变形的力矩。 M（轧制 ）= Mz / i ； Mf ：克服轧制时发生在轧辊轴承，传动机构等的附加摩 擦力矩。4M0：空转力矩，克服轧机空转时，由于 各转动件的重量所产生的摩擦力矩。Md：动力矩，克服轧制时速度变化时各 部件的惯性力所产生的力矩。i ：电机与轧辊之间的传动比。即减速 箱的减速比。 MD = M（轧制 ）+ Mf + M0 + Md52.静力矩（ 轧机作匀速旋转时所需的力矩） ：Mc= M（轧制 ）+ Mf + M03.轧机的效率（有效系数）： 0= M（轧制） /Mc 100% 一般轧机的效率 0 = 0.50.95。66.2轧制力矩Mz的确定6.2.1 按轧制压力确定1.简单轧制转动一个辊所需轧制力矩 ： Mz=Pa转动两个辊所需轧制力矩： Mz=2Pa a=Rsin：合力作用角， a：力臂 。7 2.单辊驱动（P1=P2=P） 驱动辊的轧制力矩 ： Mz=P a2a2=（D+h）sin83.力臂系数令 a =l ， ：力臂系数则= （合力作用角）/（咬入角）= a （力臂）/ l（变形区长度） 转动两个轧辊所需的 Mz = 2Pa =2Pl 实际上， 受很多因素的影响.综合一些研究资料，热轧铸锭时 = 0.550.60热轧板带时 = 0.420.50冷轧板带时 = 0.330.429 Sims认为 ：热轧扁钢及中厚板时 = 0.78 + 0.017 R/h - 0.163（R/h）1/2 美国轧制不同断面形状的轧件，力臂系数 方形： = 0.5 圆形： = 0.6 闭口孔型： = 0.7106.2.2 由摩擦力确定摩擦力产生的轧制力矩 : Mz=2R（T1 - T2）T1：后滑区摩擦力， T1 = f p b R（-）T2 ：前滑区摩擦力，T2 = f p b R T116.2.3 按能耗曲线确定 1.概念 单位能耗曲线：表示每吨产品的能量消耗 与总延伸系数（型、线材）或板带厚度（ 板带材）之间的关系。1213142.能耗与力矩之间的关系153.按能耗曲线确定轧制力矩如图所示，an+1 、 an 分别为轧n+1、n道次后所对应的总单位能耗，则第n+1道次所对应的单位能耗为 an+1 - an 设轧件重为G吨，16设轧件重为G吨，在该道次的总能耗为A = （an+1 - an）G KW.h = 3600 （an+1 - an）G KW.s轧制时的能耗是以电机负荷大小测的，所以这种曲线中还包括有轧机传动机构中的附加摩擦消耗、但除去了轧机的空转消耗 。17由M = A R / v t 知按能耗曲线确定的力矩（折算到电机主轴上）为M z / i + M f = 3600 （an+1 - an）G R / v t KN.m=1000 3600 （an+1 - an）G R /v t N.m18将 G = F h L h 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 ：轧件重量 ，t ； ：轧件的密度，t /m3； D ：轧辊工作直径，m；F h ：该道次后轧件横断面积，m2 ；S h ：前滑； i ：传动比。19 4.单位能耗曲线的应用条件 1）相同的轧机型式、轧制条件、轧件材质 和相似的坯料断面及成品断面；2）单位能耗曲线所确定的力矩，包括折算 到主电机轴上的轧制力矩 M 及附加摩擦力 矩 Mf ，不包括空转力矩 M0。20 6.3 附加摩擦力矩 M f及空转力矩 M 0 和动力 矩 M d 的确定 6.3.1 附加摩擦力矩 M f 的确定 轧制时，轧件通过辊间，在轴承内以及轧机传动机构中有 摩擦力产生。 附加摩擦力矩 M f ： 是指克服在轴承内以及轧机传动机构中摩擦力（由 轧制压力产生的）所需的力矩。 M f 的组成：1）轧辊轴承中的 M f 1 2）传动机构中的 M f 2211.轧辊轴承中的附加摩擦力矩 M f 1对上下两个轧辊（共四个轴承）而言，M f 1 = P /2 f1 d1/2 4= P f1 d1P ：轧制 压力； d1 ：轧辊辊径直径 ； f1 ：轧辊轴承摩擦系数，它取决于轴承构造和工作条件滑动轴承金属衬热轧时 f1 = 0.070.10滑动轴承金属衬冷轧时 f1 = 0.050.07滑动轴承塑料衬 f1 = 0.010.03液体摩擦轴承 f1 = 0.0030.004滚动轴承 f1 = 0.003222.传动机构中的摩擦力矩 M f 2（减速箱、齿轮座中等 ）M f 2 根据传动效率计算M f 2 = （1/1 - 1）（M z + M f 1 ）/ iM f 2 ：换算到主电机轴上的传动机构中的摩擦力矩；1 ：传动机构的效率，即从主电机到轧机的传动效 率；一级齿轮传动的效率 0.96 0.98皮带传动效率 0.85 0.90 换算到主电机轴上的附加摩擦力矩 M f M f = M f 1 / i + M f 2 23 6.3.2 空转力矩 M0 的确定 空转力矩：是指克服空载转动轧机主机列时，旋转体的 重量在各自不同的轴颈直径处产生的摩擦力矩. 空转力矩应等于所有转动机件空转力矩之和，当换算到 主电机轴上时，则转动每一个部件所需力矩之和为：M0 = M 0 i M 0 i ：换算到主电机轴上的转动每一个零件所需的力矩。 24如果用零件在轴承中的摩擦圆半径与力来表示M 0 i M 0 i = Gi f i d i / 2i 则 M0 = G i f i d i / 2ii G i: 该零件在轴承中的重量； f i ：在轴承中的摩擦系数；d i ：轴 颈 直径 ；ii ：电机与该机件间的传动比。25经验公式：M0 =（0.030.06）MerMer ：电动机的额定转矩。对新式轧机取下限，对旧式轧机取上限 。266.3.3 动力矩 M d 的确定动力矩只发生于用不均匀转动进行工作的几种轧机中，如可 调速的可逆式轧机，当轧制速度变化时，便产生克服惯性力 的动力矩。M d = GD2/375 （dn/dt） kg.m= GD2/38.2 （dn/dt） N.mG ：转动部分的重量，kg ； D：转动部分的惯性直径，m 。dn/dt ：角加速度。27 6.4 负荷图 1.概念 反应轧机负荷与时间变化关系的图称为负荷图28z2.分类：静负荷图（轧辊匀速转动）z 动负荷图（变速轧制）296.4.1 静负荷图静力矩与时间变化的关系图称为静负荷图。1.绘制方法：根据轧制图表确定一个轧制周期内的电机静负荷图。轧制图表：反映轧制道次 n 与轧制时间 t 之间关系的图表轧制周期：对于某一轧机，从第一根轧件进入轧机轧制到 第二根轧件进入轧机轧制的这一段时间。 每一道次的轧制时间 t z = L h / v h ，t间隙（t） ：按间隙动作所需时间或按现场定。30M c= M（轧制 ）+ M f + M0 31326.4.2动负荷图（可逆式轧机的负荷图）在可逆式轧机中，轧件通过轧辊的时间由3部分组 成：加速时间，稳定轧制时间，减速时间加 速稳 定减 速咬入抛出331.绘制根据速度图绘制设主电机的加速度为a，减速度为b，则在各期间内的转动总力矩为： 空载加速期t1：M1 = M0 +M d 加速轧制期t2：M2 = M c+M d等速轧制期t3：M3 = M c减速轧制期t4 ：M4= M c- Md空转减速期t5：M5= M0 - Md GD2/38.2 GD2:单位N.m2 M: 单位 N.m 346.5 主电机功率的计算目的：1.校核电机 ；2.选择电机 。 1.校核电机： 温升校核：过载校核 ：1)转速未超过额定转速,即 n nerner35M jum = （ M i 2 t i t i ）1/2 。 M i ：轧制周期内各段时间所对应的力矩； t i ： 轧制周期内各段轧制时间和间隙时间 ；tz = Lh / vh ，t间隙按现场定。M jum：等效力矩 ；(1)温升校核： M jum Mer 36(2)过载校核 ：M max KG M er M max ：轧制周期内，负荷图中的最大力矩 ； KG ：电机允许的过载系数； 直流电机 2.02.5 ，交流电机 2.53.0372)当实际转速超过电动机基本转速时式中： M1转速未超过基本转 速的力矩； M转速超过基本转速时 乘以修正系数后的力矩， 即M=M1n/ner.对于斜线部分力矩应对超过基本转速部分对应的力矩加以修正38 校核电机过载条件: M max n/ner KG M er 392 .选择电机对新设计的电机，需根据等效力矩计算电机功率，根 据电机功率选择电机。电机功率的计算:N j = （ 0.105 M jum n ）/ kw N j:电机功率 M jum ：等效力矩，N.mn ：电机的转速 ，r/min；：由电机到轧机的传动效率。40作业：补充1. 在四辊可逆轧机上一道次将坯料轧制成成品。 此时Mz=700N.m，M0=80N.m，Mm=300N.m， GD2=38.2 kg.m2，加速度a=40米/秒2，减速度b=60米/秒 2 ，轧制时速度图如下，试确定该轧机的传动力矩（传 动比i=1）并画出力矩图。已知Mer=2000N.m，对电机 进行过载校核。（K=2.5） 41P312 1） ， 2）3）简述能耗曲线的应用条件。名词解释：轧制力矩、空转力矩、附加摩擦力矩、能 耗曲线、静力矩、动力矩、负荷图。42