[发明专利]承受冲击性负载的传动机构安全销实际剪切扭矩计算方法

说明书

技术领域

本发明属机械传动机构的安全保护领域，尤其涉及承受冲击性负载的传动机构安全销实际剪切扭矩计算方法。

背景技术

传动机构一般由传动电机、减速机、传动轴、传动联轴器、安全销等部件组成。安全销是设置在主传动电动机与传动减速机之间，用来防止瞬间过大的负载转矩对传动机构尤其是对传动减速机的冲击，安全销是传动机构极为重要的安全保护装置，安全销剪切扭矩选择得合适与否将直接关系到传动机构中的各个部件(如传动减速机和传动联轴器等)的运行安全。但是，在实际生产过程中，我们不仅要考虑安全销对传动机构的可靠保护，同时还要考虑如何避免安全销在正常使用过程中的疲劳断裂以及安全销的使用成本。这就要求合理地选择安全销的剪切扭矩范围以及确定在任何状态下尤其是承受冲击负载状态下安全销实际承受的剪切扭矩是否处在规定的范围内。鉴于安全销的实际剪切扭矩受多种因素的影响，如安全销的材质、加工精度、疲劳、工作状况等等，故此，不知道安全销的实际剪切扭矩，就无法对安全销进行有效的管理。而要确定安全销实际剪切扭矩的大小，实际上就是要确定瞬间冲击性负载转矩的大小。目前国际上普遍采用在传动轴上安装传动轴扭转变形应力检测片，来检测冲击性负载转矩，但是这种方法不仅投资大，而且不便维护，尤其是在工作环境恶劣的各种类型的轧机上很难推广和使用，也就是说，没安装传动轴扭转变形应力检测片的传动机构通常是无法掌握瞬间冲击性负载转矩的大小，亦即无法知道安全销实际承受的剪切扭矩大小，这样也就无法确定安全销是否处在正常工作状态。这样，很可能会导致安全销该断时不断，而不该断时而断的现象，给传动机构的保护以及生产顺行带来一定的影响。

轧机的咬钢和轧卡过程中是典型的承受冲击负载的过程，在轧机咬钢和轧卡过程中，经常会发生轧机传动机构安全销被剪断，但无法知道安全销是在多大的扭矩下被剪断。对于连轧机来说，当某个机架由于某种原因在咬钢瞬间传动机构的安全销出现断裂事故时，如果轧机控制系统没有轧机安全销断裂监控功能程序，则该机架将在其上游机架的大力推动下继续轧钢，这将给该机架以及其上游机架的机架锁紧机构带来严重破坏，严重时可导致轧机倾翻事故，此种事故在国内外连轧机生产线屡见不鲜。

轧机的传动机构保护安全销是设置在主传动电动机与传动减速机之间，用来防止轧机瞬间过大的负载转矩对轧机传动机构尤其是对轧机传动减速机的冲击，即在轧制过程中，一旦轧机的轧辊陡然卡死，通过轧机减速机传递到主传动电动机输出轴上的负载转矩必然陡然增加，而当该负载转矩瞬间增大到传动减速机安全保护的极限传递扭矩时，轧机传动机构保护安全销发生断裂，由此避免减速机因瞬时严重过载而损伤。然而，实际生产过程中，轧机的工作环境相当恶劣，安全销频繁出现断裂现象。鉴于安全销的断裂有时是发生在轧机卡阻的情况下，有时则是发生在正常轧制过程中，并且每次安全销断裂时主传动电动机输出的电磁转矩均小于其输出转矩限幅值。故此，技术人员总认为在线的安全销的剪切扭矩选择得过小，从而导致轧机传动机构保护安全销频繁断裂以及轧机频繁轧卡。于是，一味地增加安全销的剪切断面。这时安全销的断裂次数有了明显的减少，但是，在卡钢状态下安全销断裂时主传动电动机输出的电磁转矩仍然小于其输出转矩限幅值，在轧机瞬间轧卡时，安全销未能及时被剪断，有时尽达到了设定的剪切扭矩的数倍后才被剪断，由此最终导致多数轧机传动减速机的中间过桥轴齿的损伤。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种承受冲击性负载的传动机构安全销实际剪切扭矩计算方法，通过此方法可以比较准确地计算出冲击性负载状态下传动机构安全销的实际剪切扭矩，便于有效地对安全销进行质量和使用寿命方面的管理，能有效保护传动机构的安全，有利于生产的稳定顺行。

为解决上述技术问题，本发明提供的承受冲击性负载传动机构安全销实际剪切扭矩计算方法，是通过传动电动机实际速度和输出转矩波形对负载冲击过程中传动机构安全销的实际剪切扭矩进行分段计算。

首先通过传动电动机空载起动过程中的实际速度和实际电磁转矩波形近似地计算出传动机构折算到电动机输出轴上的飞轮惯量，然后根据负载冲击瞬间电动机的实际速度和实际电磁转矩波形，对负载冲击瞬间传动机构安全销所承受的剪切扭矩进行分段计算。

所述飞轮惯量由电动机转矩公式计算：