总第160期2007年第4期河北冶金HEBEIMETALLURGYTotal1602007,Number4收稿日期:2007-06-05基于Pro/E冷剪机飞轮储能器的设计黄素霞1,李河宗1,常宝河2,马希青1(1河北工程大学,河北邯郸056038;2邯郸钢铁公司,河北邯郸056000)摘要:介绍了冷剪机飞轮储能技术的基本原理和应用,阐述了飞轮储能器的设计思想及设计方法。关键词:冷剪机;飞轮;储能器中图分类号:TG33312文献标识码:A文章编号:1006-5008(2007)04-0003-04DESIGNOFFLYWHEELENERGY-STORINGDEVICEOFPro/ECOLDSHEARHUANGSu-xia1,LIHe-zong1,CHANGBao-he2,MAXi-qing1(1.HebeiEngineeringUniversity,Handan,Hebei,056038;2.HandanIronandSteelCompany,Handan,Hebei,056015)Abstract:Thebasicprincipleandapplicationofflywheelenergy-storingtechniqueofcoldshearareintro2duced,itsdesignideaandmethodstated.KeyWords:coldshear;flywheel;energy-storingdevice1前言冷剪机是轧钢机械中重要的辅助设备之一,用来对棒材进行剪切定尺。由于冷剪机剪切能力的大小,直接影响轧机生产能力能否充分发挥以及轧制生产线工艺流程的平衡问题。在冷剪机的造型设计、材料选取以及动力源的选取已经确定的情况下,冷剪机的剪切能力大小主要取决于飞轮的储能能力。2飞轮的储能原理冷剪机飞轮也称飞轮储能器,主要包括3个部分:转子系统、支撑转子的轴承系统、转换能量的电机/发电机系统。另外还有一些支持系统,如真空、深冷、外壳和控制系统,基本结构如图1。飞轮转子是飞轮储能系统的核心组成部分,飞轮的储能与释能都是通过它的转动速度来实现的。在冷剪机中,当上一个剪切循环完成后飞轮将其储存的能量全部释放完,飞轮转子的速度达到最低ωmin,从此刻开始电机继续转动做功,而冷剪机系统则不再消耗能量,所以这时电机所做的功就通过提高飞轮转子的转速将多余的能量储存在飞轮系统中,直到开始剪切时。此时,由于剪切过程在瞬间需要消耗很多的能量,而电机在这个过程中所做的功远远低于消耗的能量,所以这时就需要飞轮通过降低转子的转速,释放前一过程中它所储存的多余的能量来弥补电机做功的不足,直到剪切过程完成。至此飞轮转子转速又回到最低转速,完成一个储能和释能循环。图1冷剪机飞轮储能器结构3冷剪机飞轮最大盈亏功的计算3©1994-2007ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net总第160期HEBEIYEJIN(1)动力传动路线。冷剪机的总体传动设计采用大功率、高转速、低转矩的电机作为动力源,通过一级带传动和二级齿轮传动所构成的减速系统来达到降低转速和增大转矩的目的。同时利用飞轮将电机持续做的功积攒起来,并在剪切棒材的瞬间将全部的能量释放出来。一级带传动采用2∶1的传动比:Z=Pca(P0+ΔP0)KαKL=143(25.2+2.4)×0.95×0.90=6.06(1)故取Z=7式中:Pca———计算功率,单位为kW,计算得Pca=143kW;Kα———包角系数,查《机械设计》表8-8得Kα=0195;KL———长度系数,查《机械设计》表8-2得KL=0190;P0———单根V带的基本额定功率,查《机械设计》表8-5c得P0=2512;ΔP0———单根V带额定功率增量,查《机械设计》表8-5d得ΔP0=214。已知二级齿轮传动总传动比为2615∶1考虑到第二对啮合齿轮的大齿轮因为承受的力矩较大,可能需要较大的齿轮,若两个大齿轮的分度圆直径相差较大会使箱体内的冷却用油油面过高,而齿轮浸入油面越深对油的搅动就越剧烈,所以更不利用降温。鉴于这一点,选择一级传动比略大于二级传动比,尽量使2个大齿轮直径相差不多,取i1=111,i2=514,得i2=419。(2)各传动部件转动惯量的计算。转动惯量的计算公式为:Jz=mρz2(2)式中:Jz———传动部件的转动惯量;m———传动部件的质量;ρz———传动部件相对于主轴的回转半径。由(2)式可知传动部件的转动惯量取决于其质量和相对于主轴的回转半径。各传动部件均属于规则形体,可通过传统的计算方法来解其质量和相对于主轴的回转半径。但传统的方式不仅计算过程复杂、效率低,而且容易出错,出错后难校正,这样不仅浪费大量的人力物力而且很难做到计算精确的目的,计算效果不理想。由于采用传统的计算方式有上述诸多的缺点,故本文中采用计算机设计来进行精确的计算。(3)...
