喂线机输出动力影响因素分析

石志君，陈景辉，金 晶

（1.黑龙江省冶金研究所，黑龙江 哈尔滨 150040；

2.黑龙江省计量检定测试研究院，黑龙江 哈尔滨 150036）

喂线机作为钢铁冶炼时调节钢液成分的主要设备，其作业任务是将由密度较小、易氧化的精炼添加剂制成的包芯线投入钢水深处。在实际应用中，其性能主要体现在能否稳定可靠地以规定的速度、预置的长度将包芯线投入。因此，喂线机的性能主要与喂线驱动力大小和喂线计米精度两个参数有关。

要实现增加喂线驱动力、提高喂线计米精度的方法有很多，文章主要针对影响喂线驱动力大小的关键指标之一——喂线机输出动力，通过公式推导、理论计算并结合生产实践，对比现有机型中两种主流传动方式，分析出影响喂线机输出动力的主要因素，为以后喂线机的改型升级提供可参考的理论依据。

1 喂线机输出动力情况分析

喂线机输出动力来源于电动机，通过主动轮输出。在这一过程中，各物理量存在如下对应关系。

式中：P为电机轴的输出功率，kW；n为电机轴的满载转速，r/min；T为电机轴的输出转矩，N·m。

转矩在物理学中就是力矩的大小，等于力和力臂的乘积，在喂线系统中，喂线输出转矩与输出力的关系为：

式中：F为喂线机主动轮能提供的输出力，N；R为喂线机主动轮半径，m；T为电机轴的输出转矩，N·m。

式中：n为电机轴的转速，r/min；ω为电机轴的转速对应的角速度，rad/s。

式中：ω为圆周运动的角速度，rad/s；R为喂线机主动轮半径，m；v为圆周运动的线速度，m/s(这里指电机运行时主动轮外沿上的最大线速度，其值与实际喂线速度近似相等，下文以v作为实际喂线速度进行计算)。

通常情况下，在喂线机的技术要求中，会对最大喂线速度做限制要求，即喂线机的最大喂线速度v实为定值。因此，由式（7）可知，喂线机主动轮所能提供的最大输出力F仅与电机轴的输出功率P成正比。

以上为电机直接拖动时，输出力F与电机功率P的关系。当喂线系统中增加减速机进行传动时，一些主要参数会发生变化，具体如：增加减速机后输出功率P1=η·P（η为减速机的传动效率）；增加减速机后主动轮的转速（i为减速机的传动比）；

由（7’）式可知，当增加减速机传动后，输出力的大小不仅取决于电机功率，还与α、η、i三个系数乘积的大小有关。

由于在实际生产中喂线机的最大喂线速度v为定值，因此要求v1=v，则有经推导计算可得α·i＝1。另由于传动效率η均小于1，所以F1＜F。即同功率、同线速度条件下，增加减速机后的输出动力会略小于直接拖动时的输出动力。

2 结语

在电机直接拖动和增加减速机两种形式的喂线机系统中，当限定了最大喂线速度，喂线机的输出动力均与电机功率成正比。

当电机功率相同、最大喂线速度相同时，增加了减速机传动的喂线系统会比电机直接拖动的喂线系统输出动力略有下降，其下降值与减速机的传动效率成反比。

因此，仅考量喂线机输出动力这个单一参数时，在同功率、同线速度的条件下，直接拖动方式喂线比增加减速机方式喂线略有优势。