拉矫机前后张力辊驱动方式的比较

独立电控式张力辊驱动与机械组合式张力辊驱动的比较

在冷轧薄板生产线上的拉伸矫正工序中，目前普遍采用的张力辊驱动方式有两种：独立电控式张力辊驱动与机械组合式张力辊驱动。下面就两种方式进行计算比较：

技术数据要求

图1：张力拉伸工作原理示意图及所要求技术数据

一.独立电控式(Briddle)

Roll2 Roll1 Roll4 Roll3

图2：独立电控式张力辊驱动示意图

如图2，4个辊的转速关系由控制器实现。如果电机额定转速按1500rpm计算，

减速机采用Eisenbeiss模块化设计标准减速机，工矿系数按1.85,主要技术数

据计算结果如下：

以Roll2为例,演示以上数据计算过程:

电机计算功率:考虑扭矩要求及交流电机调速恒扭矩特性,应以n

2max

为计算依据: P=-95500×82.32/9550=-823Kw

减速机计算传动比:I=1500/82.32=18.22 查表得标准传动比 17.917 二级传动

减速机规格: 减速机所需最小扭矩 T

2

×1.85=95500×1.85=177KNm

查表选D500规格

电机转速范围: n

1min =n

2min

×17.917=76.52×17.917=1371rpm

n 1max =n

2max

×17.917=82.32×17.917=1475rpm

主驱动电机+

控制器

其他辊的数据计算以此类推.

此种传动方式下总功耗: ΣP=-823-442+597+1148=480Kw

二.机械组合式(Tension Leveller)

辅助电机+控制器

轴3

轴2轴1轴4

行星差

动减速

机

Roll2 Roll1 Roll4 Roll3

图3：机械组合式张力辊驱动示意图

如图3所示，4个辊的转速关系由主电机传动与辅助电机传动控制实现。电机额

定转速按1500rpm,工况系数按1.85,此系统下各主要技术数据计算结果如下：

下面以Roll3及Roll2为例,演示各数据计算过程:

Roll3:

主传动比: i主=1500/82.32=18.22rpm

主电机调速范围: i

×n2

主

min: 18.22×79.577=1449.89rpm

max: 18.22×82.32=1500rpm

Roll2:

主传动比: i

=1500/(76.52-δ)=19.995 δ为经验值,在此取

主

1.5

主传动输出min: 1450/19.995=72.518rpm

转速范围: max: 1500/19.995=75.019rpm

输出轴所需min:76.52-75.019=1.501rpm

调速范围Δn: max:82.32-72.518=9.802rpm

辅传动比: 1500/9.802=153

辅电机调速范围: min 153×1.501=230rpm

max 153×9.802=1500rpm

辅电机轴所需扭矩: -95500/153=-624Nm

辅电机计算功率: -624×1500/9.55=-98Kw

轴2扭矩: -95500/19.995=-4776Nm

轴1扭矩: -4776-51300/20.06=-7333Nm

轴4扭矩: -7333+69300/19.1=-3705Nm

轴3扭矩: -3705+133200/18.222=3605Nm

主电机计算功率: 3605×1500/9.55=566Kw

其它辊的相关数据的计算照此类推。

此种传动方式下的总功耗：ΣP=460Kw

三.两种传动方式的比较：独立电控式调速范围

T1

1. 控制精度

以Roll2为例，电机调速范围如下表：

1500rpm n1

图4

由表中数据及图4可以看出，要满足Roll2转速变化范围设计要求，独立电控式电机在104rpm范围内调速，调速精度为：(82.32-76.52)/104=0.056, 即电机每变化1转，Roll2变化0.056转。而机械组合式的辅助电机在1270rpm范围内调速，调速精度为：9.802/1270=0.0077,即电机每变化1转，Roll2变化0.0077转。由此可见，机械组合式控制精度要比独立电控式高近7倍。

2. 成本：

仅就减速机而言，机械组合式比独立电控式高50%。但把电机、控制器、电缆等考虑进去后的总成本独立电控式比机械组合式高30—40%。

3. 能耗：

按本实例数据，独立电控式比机械组合式的功耗高出约5%。

4. 技术水平要求

由于控制精度的原因，独立电控式对电控的技术水平要求高。但就减速机而言，机械组合式无论对齿轮的制造水平、齿轮传动链设计、齿轮箱结构设计经验等都有很高的要求。

四. 结论

综合以上计算比较，机械组合式比独立电控式有很大的优势。目前，象SMS、VAI、BWG等著名冷轧板带生产线制造商在大扭矩、高品质要求的冷轧板带生产线上普遍采用机械组合式张力辊驱动。