辊道减速电机的选择

浅述辊道减速电机的选择
近年来随着钢材尤其是宽厚板材在国内市场的供不应求，使得钢铁业在国内的迅速发展，为增大钢材产能，国内各大知名钢长不断引进设备，新建，扩建钢厂。

而在改造过程中，不可避免的涉及到了辅助传动的选型，即辊道减速电机的选择。

而在减速电机的选择上，电动机容量的选择又是致关中要的。

如果功率选的过大，电动机的容量得不到充分利用，电动机经常处于轻载运行，效率过低，运行费用就高；反之，如果容量选得过小，将会引起电动机过载运行，长期过载运行，会使电动机温升超过允许值，缩短电动机的使用寿命。

因此电动机容量选得过大或过小都是不经济的。

电动机容量的选择，要根据电动机的发热情况来决定。

电动机发热限度受电动机使用的绝缘材料决定；电动机发热程度由负载大小和工作时间长短决定。

体积相同的电动机，其绝缘等级越高，允许输出的容量越大；负载越大，工作时间越长，电动机发热量越多。

因此电动机容量的选择要根据负载大小和工作制的不同来综合考虑。

现在在电动机的选择上普遍选择三相鼠笼异步电动机，因为交流电机容量、速度和电压等级等都可以做得很高，而相对制造成本较直流电动机要低。

且交流变频调速系统具有比直流调速系统调速平滑特性、过载力矩和起动力矩大等优点，启动平滑,能消除机械的冲击力，保护机械设备。

且随着科学技术的不断进步和高精度的数字量化技术的实现，交流变频调速技术中需要的大多数运算都可以用标准功
能的软件模块来实现，而这些功能软件模块的性能指标在任何时候都无须单独调试，只要作一些简单的、必要的设置就可以付诸使用，也为交流变频调速技术的广泛应用创造了基础。

下面介绍一下减速电机具体选型方案。

为了让读者更清楚了解，我们这里列出具体例子，提供具体数据来帮助读者掌握辊道减速电机参数的选择。

下表为ACC区域辊道及负载的基本数据。

首先要先确定减速电机的额定转数。

电动机是用来拖动生产机械的，而生产机械的转速一般是由生产工艺的要求所决定的。

由于转速高的电动机体积小，价格低；转速低的电动机体积大、价格高，因此电动机额定转速的选择关系到电力拖动系统的经济性和生产机械的效率问题，选择时必须全面考虑电动机和传动机构的各方面因素。

通常采用较多的是四极异步电动机。

同步转速可通过公式
n1=60×f / p
式中n1为异步电动机的同步转速
f 为异步电动机的额定频率
p为异步电动机的极对数
由上式可得四极异步电动机同步转速为n1=1500r/min
再根据辊道大直径及钢板最大运行速度，可以通过公式得出减速箱输出的转速：
n2=v×60 / π×φO=105 r/min
这样减速箱的数比已经初步选定
i= n1/ n2=1500/105=14.3
接下来我们要选择减速箱的最大承受扭矩，选择减速箱的最大承受扭矩的基本原则是大于最大负载所要求的减速箱输出的最大扭矩。

而最大负载可以通过已知条件计算出来。

因为最大钢板重量为28吨，最厚为150mm，可判断该钢板的单位长度最大重量的在长和宽相等的条件下。

可以得到：L=W=√（m/δ）/d=√（28/7.85）/0.15=4.88m
式中δ为铁的比重
因为此处辊道辊间距为0.8米，可算出这快钢板是由6根辊道承担。

这样可以得到每跟辊道承担的重量：
m/R=4674kg
继而便可以得到每根辊道承受的钢板重量的转动惯量
J L= m/R*（φO/2）2=236.6kgm2
然后计算辊道本身的转动惯量
J R=m R*（φO/2）2 /2 =П*（φO/2）2*l*R f *δ*（φO2 /2）2/2
=191kgm2
式中R f辊道转动变量系数R f=1.1
有了每根辊道承受的钢板重量的转动惯量和辊道本身的转动惯量就可以知道减速机输出轴的转动惯量:
ΣJ= J L + J R =427
然后将输出轴的转动惯量折算到电机输出轴的转动惯量。

J red=ΣJ / i2=2.10
这样电机的输出扭矩就可以计算出来
Ta1=（J red+J mot）*n1 / (9.55*ђ*ta)=155Nm
式中J mot为所选电机的转动惯量
n1为电机的额定转速
ђ减速箱的效率
ta为加速时间
很容易我们就能够得出减速箱输出的扭矩
Ta2= Ta1*i*ђ=2146Nm
由于钢厂选用的辊道减速电机都需要过载倍数，所以在选用减速箱的最大承受扭矩时，应该大于过载倍数乘以Ta2 。

这样减速箱的最大承受扭矩就选好了，同时电机的功率也可以计算出来：P= Ta1*n1/9550=23kw
以上为选择辊道减速电机的基本过程，但是所选择的电机是否能够满足要求还需要进行一些反推计算。

第一个需要验算的参数是打滑力矩是否小于最大输出扭矩，根据公式：
T R2 =m*μ*φO*g/2*Qty r=3082 Nm < T a2*2.5
可以看出此项符合
式中Qty r 为承担钢板的辊道数量
另一个需要验算的参数是电机的发热量是否小于正常电机的输出扭矩，根据均方根值公式
T eff1=√(∑T a2*t a+∑T b2t b) /∑t=37Nm < T a1
式中T a = T b =Ta1
t a为加速时间
t b为减速时间
起停次数按每小时40次计算
可以看出此项符合
这样可以看出上述的计算可以得到减速电机的基本选型数据，但是根据工况实际环境，计算值往往还是不够，我们需要对一些类似项目进行比较参照，借鉴已成功的项目参数。