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[摘 要]本文以HXPnR-H系列安全滑触线为重点，论述了滑触线热伸缩性是造成故障的一个根本原因，简要分析了危害，并以具体生产中的滑触线为例对各种对策及实施情况进行介绍、对比分析。
[关键词]起重机 滑触线 热伸缩性 膨胀节
中图分类号：TH212 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）45-0330-01
起重机滑触线用于给移动中的起重机供电，由两部分组成，滑线导轨（固定部分，与电源相接，由单长4m/根或者6米/根的导轨连接而成），集电架（滑动部分，与起重机相连，可在滑触线上滑动，接触取电）。
目前使用的安全滑触线虽在设计之初就考虑到热伸缩性问题，但实际工况远比额定的工作环境恶劣，由于温度的剧烈变化而带来的滑触线热伸缩问题，成为造成滑触线故障的主要诱因，是必须仔细应对的难题。
一、安全滑触线的性能
1.1 安全滑触线的特点
HXPnR-H型安全滑触线，其导电主体为断面呈"H"型的铝型材，故又称"H"型节能滑触线装置。铝材的电阻率远低于钢材，电能在输电过程中的损耗被大大减少。且铝材比重小，制成"H"型，在保证一定的导电截面积的基础上提高了整体刚性和强度。但缺点是铝材表面硬度低，不耐磨。
HXPnR-Hn型安全滑触线，选用耐腐蚀的、导电性能优良的铜或无氧铜作导体，具有许用电流密度高、阻抗低等优点。单极铜滑线采用了铝合金滑触线的骨触面形式，使集电架与导轨滑面的接触更可靠，稳定性更高。
目前普遍采用HXPnR-Hn型管式、封闭、单极组合滑触线，选用耐腐蚀的、导电性能优良的铜作导体，具有电能损耗低等优点。使用环境温度要求-25℃～+55℃、安装长度200m以内。但是具体使用中，环境温度为10℃～80℃、瞬时温度高达150℃，安装长度300m以上。由此，难以满足现场需要，由于环境温度的剧烈变化而带来的滑触线热伸缩性问题，如果处理不得当，严重降低滑触线的使用寿命，极易造成设备故障。
二、安全滑触线热伸缩性探析
2.1 安全滑触线热伸缩产生的根源
金属材料具有热伸缩性是一种物理现象，与金属材料的成分、熔点、相变、晶相及内部缺陷等都有密切的关系。而探讨温变引起形变的热胀系数的研究也是一个逐渐摸索的课题，前人研究热胀系数的理论公式也多种多样，有Hidnext和Sonder的α=0.020/T经验公式、温元凯α=a/（Em+b）公式[1]、赵凯华提出的α=R/2Em公式[2]。由于现场使用条件过于复杂，故采用简单热胀系数进行计算：铜17.7*10-6/℃、无氧铜18.6*10-8/℃、铝23*10-6/℃、铁12*10-6/℃[3]。
2.2 安全滑触线热伸缩对起重机的不良影响
由于滑触线是分段固定在厂房梁上的，并且同跨厂房内存在多台起重机一起运行的情况，如热轧生产线上方有多达四台行车共同使用一条滑触线，滑触线整体长度达500m。对此不得不考虑滑触线的热伸缩性问题。
选用HXPnR-H型铝材质滑触线，经实地测量滑触线与热轧线板坯平均距离6.5m，轧制过程中热辐射及热蒸汽很大，加上滑触线的电热效应，最低温度20℃左右，最高90℃，局部瞬间可达150℃。整体伸缩量简单计算为500m*（90℃-20℃）*23*10-6/℃=0.805m。若选用HXPnR-Hn型铜滑触线，则伸缩量为500m*（90℃-20℃）*17.7*10-6/℃=0.6195m。如此大的热形变量如果没有接缝吸收或化解，很容易造成滑触线弯曲变形，由此引起了集电架运行不平稳、滑触线锚固装置反复摆动，加速了滑块和滑触线磨损，进而带来滑触线打火、起重机供电不稳、滑触线脱落、集电架脱落等故障，其中供电不稳定，加速了各电气元件的老化、损耗，一旦出现故障，故障点难以排查。
三、安全滑触线热伸缩的应对措施
3.1 安全滑触线应对措施
目前应对滑触线热伸缩量过大的基本措施是预留滑触线接缝，用以抵消热膨胀后的余量。在预留接缝后仍要保持集电架连续、平稳供电，在具体处理过程中，因具体工作环境、作业条件的不同，存在多种做法。
例如某钢铁厂三热轧由于环境较差，采取了设置膨胀节的应对措施，如图所示。由于滑块的长度为20.8mm，为保证供电平稳，经实地测量将膨胀节的预留间隙设定在120mm。经前文计算为抵消619.5mm的膨胀余量，在500m的滑触线上均匀设置4处膨胀节。同时每间隔1.4m设置一个滑触线锚固装置，以增加滑触线与厂房梁柱的稳定性。
3.2 安全滑触线改进措施
但在起重机工作环境较好的冷轧区域，将这种笨重的膨胀节进行了改进，采取设置防串动装置的措施，如图所示。
采用该种装置就可将预留间隙有120mm扩大到150mm，减少了防串动装置的设置数量，更好的保证了滑块的平稳运行。但是使用的作业环境要求不得高于80℃，并且蒸汽、粉尘不能过大。
四、实施效果
合理安装设置膨胀节后，经过一年多的运行，滑线没有出现变形现象，也没有出现因滑触线而停电、停机的情况，生产方与起重机操作工反映，行车运行平稳，动作无异响。
五、结语
起重机滑触线的热伸缩是造成滑触线故障的主要因素，通过合理的预留膨胀间隙是解决滑触线串动的有效措施。在具体实施过程中，合理选择预留间隙的连接方式，更好的解决滑触线串动问题，避免因此带来的设备故障。
参考文献
[1]温元凯.李济民.金属热膨胀的规律性.金属材料研究.1976，14（12）：956。
[2]赵凯华.定性和半定量物理学.高等教育出版社.1992，169～173。
[3]李立碑.孙玉福.金属材料物理性能手册.机械工业出版社2011，4（3）。
[关键词]起重机 滑触线 热伸缩性 膨胀节
中图分类号：TH212 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）45-0330-01
起重机滑触线用于给移动中的起重机供电，由两部分组成，滑线导轨（固定部分，与电源相接，由单长4m/根或者6米/根的导轨连接而成），集电架（滑动部分，与起重机相连，可在滑触线上滑动，接触取电）。
目前使用的安全滑触线虽在设计之初就考虑到热伸缩性问题，但实际工况远比额定的工作环境恶劣，由于温度的剧烈变化而带来的滑触线热伸缩问题，成为造成滑触线故障的主要诱因，是必须仔细应对的难题。
一、安全滑触线的性能
1.1 安全滑触线的特点
HXPnR-H型安全滑触线，其导电主体为断面呈"H"型的铝型材，故又称"H"型节能滑触线装置。铝材的电阻率远低于钢材，电能在输电过程中的损耗被大大减少。且铝材比重小，制成"H"型，在保证一定的导电截面积的基础上提高了整体刚性和强度。但缺点是铝材表面硬度低，不耐磨。
HXPnR-Hn型安全滑触线，选用耐腐蚀的、导电性能优良的铜或无氧铜作导体，具有许用电流密度高、阻抗低等优点。单极铜滑线采用了铝合金滑触线的骨触面形式，使集电架与导轨滑面的接触更可靠，稳定性更高。
目前普遍采用HXPnR-Hn型管式、封闭、单极组合滑触线，选用耐腐蚀的、导电性能优良的铜作导体，具有电能损耗低等优点。使用环境温度要求-25℃～+55℃、安装长度200m以内。但是具体使用中，环境温度为10℃～80℃、瞬时温度高达150℃，安装长度300m以上。由此，难以满足现场需要，由于环境温度的剧烈变化而带来的滑触线热伸缩性问题，如果处理不得当，严重降低滑触线的使用寿命，极易造成设备故障。
二、安全滑触线热伸缩性探析
2.1 安全滑触线热伸缩产生的根源
金属材料具有热伸缩性是一种物理现象，与金属材料的成分、熔点、相变、晶相及内部缺陷等都有密切的关系。而探讨温变引起形变的热胀系数的研究也是一个逐渐摸索的课题，前人研究热胀系数的理论公式也多种多样，有Hidnext和Sonder的α=0.020/T经验公式、温元凯α=a/（Em+b）公式[1]、赵凯华提出的α=R/2Em公式[2]。由于现场使用条件过于复杂，故采用简单热胀系数进行计算：铜17.7*10-6/℃、无氧铜18.6*10-8/℃、铝23*10-6/℃、铁12*10-6/℃[3]。
2.2 安全滑触线热伸缩对起重机的不良影响
由于滑触线是分段固定在厂房梁上的，并且同跨厂房内存在多台起重机一起运行的情况，如热轧生产线上方有多达四台行车共同使用一条滑触线，滑触线整体长度达500m。对此不得不考虑滑触线的热伸缩性问题。
选用HXPnR-H型铝材质滑触线，经实地测量滑触线与热轧线板坯平均距离6.5m，轧制过程中热辐射及热蒸汽很大，加上滑触线的电热效应，最低温度20℃左右，最高90℃，局部瞬间可达150℃。整体伸缩量简单计算为500m*（90℃-20℃）*23*10-6/℃=0.805m。若选用HXPnR-Hn型铜滑触线，则伸缩量为500m*（90℃-20℃）*17.7*10-6/℃=0.6195m。如此大的热形变量如果没有接缝吸收或化解，很容易造成滑触线弯曲变形，由此引起了集电架运行不平稳、滑触线锚固装置反复摆动，加速了滑块和滑触线磨损，进而带来滑触线打火、起重机供电不稳、滑触线脱落、集电架脱落等故障，其中供电不稳定，加速了各电气元件的老化、损耗，一旦出现故障，故障点难以排查。
三、安全滑触线热伸缩的应对措施
3.1 安全滑触线应对措施
目前应对滑触线热伸缩量过大的基本措施是预留滑触线接缝，用以抵消热膨胀后的余量。在预留接缝后仍要保持集电架连续、平稳供电，在具体处理过程中，因具体工作环境、作业条件的不同，存在多种做法。
例如某钢铁厂三热轧由于环境较差，采取了设置膨胀节的应对措施，如图所示。由于滑块的长度为20.8mm，为保证供电平稳，经实地测量将膨胀节的预留间隙设定在120mm。经前文计算为抵消619.5mm的膨胀余量，在500m的滑触线上均匀设置4处膨胀节。同时每间隔1.4m设置一个滑触线锚固装置，以增加滑触线与厂房梁柱的稳定性。
3.2 安全滑触线改进措施
但在起重机工作环境较好的冷轧区域，将这种笨重的膨胀节进行了改进，采取设置防串动装置的措施，如图所示。
采用该种装置就可将预留间隙有120mm扩大到150mm，减少了防串动装置的设置数量，更好的保证了滑块的平稳运行。但是使用的作业环境要求不得高于80℃，并且蒸汽、粉尘不能过大。
四、实施效果
合理安装设置膨胀节后，经过一年多的运行，滑线没有出现变形现象，也没有出现因滑触线而停电、停机的情况，生产方与起重机操作工反映，行车运行平稳，动作无异响。
五、结语
起重机滑触线的热伸缩是造成滑触线故障的主要因素，通过合理的预留膨胀间隙是解决滑触线串动的有效措施。在具体实施过程中，合理选择预留间隙的连接方式，更好的解决滑触线串动问题，避免因此带来的设备故障。
参考文献
[1]温元凯.李济民.金属热膨胀的规律性.金属材料研究.1976，14（12）：956。
[2]赵凯华.定性和半定量物理学.高等教育出版社.1992，169～173。
[3]李立碑.孙玉福.金属材料物理性能手册.机械工业出版社2011，4（3）。