喂線機(jī)輸出動(dòng)力影響因素分析

石志君，陳景輝，金 晶

（1.黑龍江省冶金研究所，黑龍江 哈爾濱 150040；

2.黑龍江省計(jì)量檢定測(cè)試研究院，黑龍江 哈爾濱 150036）

喂線機(jī)作為鋼鐵冶煉時(shí)調(diào)節(jié)鋼液成分的主要設(shè)備，其作業(yè)任務(wù)是將由密度較小、易氧化的精煉添加劑制成的包芯線投入鋼水深處。在實(shí)際應(yīng)用中，其性能主要體現(xiàn)在能否穩(wěn)定可靠地以規(guī)定的速度、預(yù)置的長度將包芯線投入。因此，喂線機(jī)的性能主要與喂線驅(qū)動(dòng)力大小和喂線計(jì)米精度兩個(gè)參數(shù)有關(guān)。

要實(shí)現(xiàn)增加喂線驅(qū)動(dòng)力、提高喂線計(jì)米精度的方法有很多，文章主要針對(duì)影響喂線驅(qū)動(dòng)力大小的關(guān)鍵指標(biāo)之一——喂線機(jī)輸出動(dòng)力，通過公式推導(dǎo)、理論計(jì)算并結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐，對(duì)比現(xiàn)有機(jī)型中兩種主流傳動(dòng)方式，分析出影響喂線機(jī)輸出動(dòng)力的主要因素，為以后喂線機(jī)的改型升級(jí)提供可參考的理論依據(jù)。

1 喂線機(jī)輸出動(dòng)力情況分析

喂線機(jī)輸出動(dòng)力來源于電動(dòng)機(jī)，通過主動(dòng)輪輸出。在這一過程中，各物理量存在如下對(duì)應(yīng)關(guān)系。

式中：P為電機(jī)軸的輸出功率，kW；n為電機(jī)軸的滿載轉(zhuǎn)速，r/min；T為電機(jī)軸的輸出轉(zhuǎn)矩，N·m。

轉(zhuǎn)矩在物理學(xué)中就是力矩的大小，等于力和力臂的乘積，在喂線系統(tǒng)中，喂線輸出轉(zhuǎn)矩與輸出力的關(guān)系為：

式中：F為喂線機(jī)主動(dòng)輪能提供的輸出力，N；R為喂線機(jī)主動(dòng)輪半徑，m；T為電機(jī)軸的輸出轉(zhuǎn)矩，N·m。

式中：n為電機(jī)軸的轉(zhuǎn)速，r/min；ω為電機(jī)軸的轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)的角速度，rad/s。

式中：ω為圓周運(yùn)動(dòng)的角速度，rad/s；R為喂線機(jī)主動(dòng)輪半徑，m；v為圓周運(yùn)動(dòng)的線速度，m/s(這里指電機(jī)運(yùn)行時(shí)主動(dòng)輪外沿上的最大線速度，其值與實(shí)際喂線速度近似相等，下文以v作為實(shí)際喂線速度進(jìn)行計(jì)算)。

通常情況下，在喂線機(jī)的技術(shù)要求中，會(huì)對(duì)最大喂線速度做限制要求，即喂線機(jī)的最大喂線速度v實(shí)為定值。因此，由式（7）可知，喂線機(jī)主動(dòng)輪所能提供的最大輸出力F僅與電機(jī)軸的輸出功率P成正比。

以上為電機(jī)直接拖動(dòng)時(shí)，輸出力F與電機(jī)功率P的關(guān)系。當(dāng)喂線系統(tǒng)中增加減速機(jī)進(jìn)行傳動(dòng)時(shí)，一些主要參數(shù)會(huì)發(fā)生變化，具體如：增加減速機(jī)后輸出功率P1=η·P（η為減速機(jī)的傳動(dòng)效率）；增加減速機(jī)后主動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速（i為減速機(jī)的傳動(dòng)比）；

由（7’）式可知，當(dāng)增加減速機(jī)傳動(dòng)后，輸出力的大小不僅取決于電機(jī)功率，還與α、η、i三個(gè)系數(shù)乘積的大小有關(guān)。

由于在實(shí)際生產(chǎn)中喂線機(jī)的最大喂線速度v為定值，因此要求v1=v，則有經(jīng)推導(dǎo)計(jì)算可得α·i＝1。另由于傳動(dòng)效率η均小于1，所以F1＜F。即同功率、同線速度條件下，增加減速機(jī)后的輸出動(dòng)力會(huì)略小于直接拖動(dòng)時(shí)的輸出動(dòng)力。

2 結(jié)語

在電機(jī)直接拖動(dòng)和增加減速機(jī)兩種形式的喂線機(jī)系統(tǒng)中，當(dāng)限定了最大喂線速度，喂線機(jī)的輸出動(dòng)力均與電機(jī)功率成正比。

當(dāng)電機(jī)功率相同、最大喂線速度相同時(shí)，增加了減速機(jī)傳動(dòng)的喂線系統(tǒng)會(huì)比電機(jī)直接拖動(dòng)的喂線系統(tǒng)輸出動(dòng)力略有下降，其下降值與減速機(jī)的傳動(dòng)效率成反比。

因此，僅考量喂線機(jī)輸出動(dòng)力這個(gè)單一參數(shù)時(shí)，在同功率、同線速度的條件下，直接拖動(dòng)方式喂線比增加減速機(jī)方式喂線略有優(yōu)勢(shì)。