劉建璞 孫云雙

(寶鋼工程技術集團有限公司，上海 201900)

撈鋼機是連鑄生產線上的出坯系統(tǒng)中非常關鍵的設備。它的作用是將末端多流輥道上的鑄坯，在規(guī)定的時間內，逐一橫移到步進冷床上、熱送輥道上或者事故存放臺架上。在每根坯子的運送過程中，都要反復進行下降—勾坯—提升—走行—放置等一連串的動作。如果此環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障，將影響整個生產線的正常運行。因此，可靠的的設計和正確的參數(shù)對設備運行至關重要。本文以韶鋼大方坯連鑄線上的撈鋼機為例，進行了提升功率、走行功率的計算與優(yōu)化和軌道梁撓度的校核。

1 行走電機功率計算與優(yōu)化

已知條件是撈鋼機自重42 t，承載重量15 t，行走速度87.5 m/min。其中，行走速度是最大速度，這個參數(shù)是工藝要求，主要是根據出坯拉速和流數(shù)綜合計算出的。在撈鋼機設計中，必須保證這個參數(shù)，如果達不到這個最大速度，在最大拉速時，就不能保證在規(guī)定的時間內，把所有的鑄坯全部從輥道上運離，這樣將影響整個生產過程。

計算過程中，還需要考慮另外一些參數(shù)。由于運行環(huán)境和軌道條件都比較好，系數(shù)都選擇了正常情況下的適中數(shù)值。滾動軸承摩擦系數(shù)取0.02，流動摩擦力臂取0.7 mm，加速度取0.25 m/s2，電纜拖令阻力取0.5 kN，輪緣摩擦系數(shù)取1.8，爬行阻力系數(shù)取0.001。計算結果如下:行走阻力為5.96kN，加速阻力為16kN，自然坡度阻力為0.63 kN，接頭處軌道差阻力為6.28 kN，電纜拖令阻力為0.5 kN。據此，計算出正常行走時功率為15 kW，加速時功率34 kW，過軌道差時功率為13 kW。電機的瞬時功率為1.5 倍的額定功率，可計算出行走時額定功率為18 kW，加速時額定功率為32 kW?？紤]到溫度等環(huán)境條件以及電機的功率選擇，最終選用55 kW，這是最經濟可靠的功率范圍。

2 提升電機功率計算與優(yōu)化

已知條件，升降架自重12 t，承載重量為15 t，提升速度為0.25 m/s，其它參數(shù)參考行走參數(shù)。通過計算得出提升阻力為240 kN，加速阻力為6.12 kN。正常提升時的功率為88 kW，加速時功率為2.3 kW。電機瞬時功率為1.5 倍的額定功率，可求出正常行走時的功率為58 kW，加速時功率為60 kW?？紤]到起動時輪軸上的扭矩等因素，最終優(yōu)化結果，得出提升電機的功率為90 kW。

3 軌道梁撓度校核——有限元分析

首先建立模型，設定好與實際相符的邊界條件，固定約束的位置、力矢量的位置和大小。經過有限元分析，結果見圖1 和圖2。

從圖1 中可以看出，安全系統(tǒng)大于5，非常安全可靠，符合要求。從圖2 中可以看出最大撓度小于5.5 mm。根據起重機設計標準，對于精度較高的起重軌道梁，規(guī)定撓度不大于1‰。對于12 m長的軌道梁，其1‰為12mm，實際計算撓度5.5 mm＜12 mm，滿足設計要求。

圖1 安全系數(shù)Figure 1 Safety coefficient

圖2 撓度Figure 2 Bending

4 結束語

為了提升經濟效益，在設計時要求既要滿足設計要求，同時又要減少能耗，降低成本。因此，我們必須優(yōu)化設計。對于400 mm 左右的大方坯連鑄撈鋼機來說，走行電機功率55 kW，提升電機功率90 kW，軌道梁高度(800～1 000)mm，是最優(yōu)化的選擇，能夠滿足生產要求。

［1］成大先.機械設計手冊.化學工業(yè)出版社，2009.

［2］鄒家祥.冶金機械設計理論.冶金工業(yè)出版社，1998.