上、卸卷车传动功率的计算与分析

李毅飞

(洛阳有色金属加工设计研究院，河南洛阳471039)

在有色金属带材的热轧、冷轧和精整机组中，上、卸卷车都是必不可少的重要运输设备，其主要作用是及时、顺利和准确完成上、卸卷操作及带卷在设备间的运输，对保证机组的正常生产起着十分重要的作用。

1 上、卸卷车组成结构及轨道安装要求

上、卸卷车由车体、小车行走传动机构、主轨道、移动式盖板、拖链等组成(图1)。

图1 上、卸卷车组成结构示意图Fig.1 Layout of coil car system

随着各生产厂安全意识的提高，小车地坑多设计有可移动式封闭盖板。这就不仅需要用于车体行走的主导轨，还需要多层伸缩式活动盖板用的导轨。主导轨安装在地沟基础牛腿的水平面上，移动盖板导轨安装在地沟侧壁预埋的钢板上。由于土建基础施工存在较大误差，增加了导轨安装、调整、找正工作的难度。

现代上、卸卷车的移动行程较长，轨道长度甚至达到10m以上。为保证小车行走顺畅，减小阻力，需严格保证主轨道安装精度。主导轨水平度允差横向0.1mm/m、纵向0.5mm/m，两轨道间平行度允差0.3mm/m。

2 影响上、卸卷车传动功率的原因分析

理论计算上、卸卷车传动功率中，与上、卸卷车自身作用在车轮上的重力，车轮中轴承的摩擦系数，车轮轮缘踏面和导轨件的滚动摩擦系数，车轮轮缘侧面和导轨间的摩擦系数，小车车轮中轴承内径、车轮直径，传动系统的效率等因素有关。

此外，确定上、卸卷车传动功率时，还要充分考虑到上、卸卷车传动的特点以及影响传动的其他因素。上卷或卸卷时，传动电动机均在带负荷状态下起动，起动力矩增大;上、卸卷车设备自身的制造精度;车体两枢轴间的平行度、车轮轮缘踏面的共面度等;导轨安装的水平度、平行度等;各种管线安装用拖链的移动等，也将影响到整个上、卸卷车的传动功率。

以上影响因素很难全面准确定量计算，本文仅给出近似的计算公式。

3 上、卸卷车传动功率近似计算公式的推导

根据以上分析，上、卸卷车车体车轮的驱动力矩M(N·cm)为:

式中，M1—车体枢轴上车轮滚动轴承的综合摩擦力矩，N·cm;

M2—车体车轮轮缘踏面与导轨表面间的滚动摩擦力矩，N·cm;

β—考虑到车体车轮轮缘侧面与导轨的摩擦、安装不良等产生的阻抗系数，以及小车从静止到启动时的惯性力矩等，一般取值为3～6;

式中，G1—运送带卷的最大质量，kg;

G2—上、卸卷车作用在车体车轮上的质量，kg;

d—上、卸卷车车体枢轴上滚动轴承的内径，cm;

f—上、卸卷车车体枢轴上滚动轴承的综合摩擦系数，由于其可能介于滚动摩擦与滑动摩擦状态之间，建议取0.01;

G1—运送带卷的最大质量，kg;

G2—上、卸卷车作用在车体车轮上的质量，kg;

μ—车体车轮轮缘踏面与导轨表面间的滚动摩擦系数(或称滚动摩擦力臂)，建议取为0.1 cm。

将公式(2)、(3)代入公式(1)，得出:

上、卸卷车车体车轮轮缘踏面沿导轨的水平力P:

式中，D为上、卸卷车车体车轮的直径，cm。

上、卸卷车传动功率N，可按简化近似的公式(5)进行计算:

η—传动系统总的传动效率，与选择的传动机构有关。

公式(5)适用于有色金属带材热轧、冷轧和精整机组中各种结构形式的上、卸卷车传动功率的计算验证。