文摘：上回轉電磁吊梁起重機的回轉機構可采用滾動(dòng)軸承回轉支承。簡(jiǎn)要介紹了具有該回轉機構的起重機小車(chē)和吊具，提出了回轉機構電機的計算方法，并討論了該方法在實(shí)際應用中發(fā)現的問(wèn)題及解決方法。

關(guān)鍵詞：上旋轉電磁吊梁起重機；帶有回轉支撐的回轉機構；電機計算

中國圖書(shū)館分類(lèi)號：TH215文獻識別碼：A文號：1001-0785(2020)17-0062-03

0 引言

電磁吊梁起重機是一種通過(guò)吊架吊梁下的電磁鐵吸取并運載物品的橋式起重機，主要用于起吊鋼板、鋼坯、棒束等長(cháng)尺寸物品。旋轉電磁吊梁起重機通過(guò)吊具或小車(chē)的旋轉，實(shí)現起吊過(guò)程中被吊物在水平方向旋轉一定角度。旋轉吊具稱(chēng)為下旋轉電磁吊梁起重機，旋轉小車(chē)稱(chēng)為上旋轉電磁吊梁起重機。一般上回轉電磁吊梁起重機的小車(chē)有上下兩種結構，兩個(gè)小車(chē)由回轉機構連接，回轉機構采用輪環(huán)軌或滾動(dòng)軸承回轉支承。輪環(huán)軌回轉機構應用廣泛，計算方法成熟，而回轉支承回轉機構多用于工程機械，在橋式起重機上應用較少。各種標準、設計手冊、教材中回轉機構的計算方法也多適用于工程機械，用于橋式起重機回轉機構的計算時(shí)不方便。因此，主要討論上回轉電磁吊梁起重機回轉支承回轉機構電機的計算。

1 機構簡(jiǎn)介

上旋轉電磁吊梁起重機的小車(chē)和吊具如圖1所示。小車(chē)運行機構安裝在下小車(chē)上，可實(shí)現小車(chē)在橋梁軌道上的往復直線(xiàn)運動(dòng)；上小車(chē)通過(guò)回轉機構與下小車(chē)連接，并可相對于下小車(chē)在水平面上做回轉運動(dòng)；起重機構安裝在上小車(chē)上，電磁吊梁隨上小車(chē)轉動(dòng)，實(shí)現被吊物品的轉動(dòng)。

上部臺車(chē)2。回轉機構3。降低臺車(chē)4。電磁吊梁5。電磁磁盤(pán)6。暫停物品

圖1臺車(chē)和吊具示意圖

回轉機構主要由三合一減速電機、回轉支承和小齒輪組成，如圖2所示。回轉支承的外圈是外齒圈結構，用螺栓固定在上部小車(chē)架的下部，內圈用螺栓固定在下部小車(chē)架上。三合一減速電機通過(guò)小齒輪將動(dòng)力傳遞給回轉支承的外齒圈，內圈固定，使外齒圈相對內圈轉動(dòng)，從而帶動(dòng)整個(gè)上小車(chē)轉動(dòng)。如果空間允許，三合一減速電機也可以由電機、減速器、制動(dòng)器、聯(lián)軸器組成的常規驅動(dòng)機構代替，但無(wú)論采用哪種驅動(dòng)機構，電機功率的計算方法基本相同。

1.三合一減速電機2。下部支架3。小齒輪4。回轉軸承5。上部托架

圖2回轉機構

2 回轉機構電動(dòng)機功率計算

根據GB/T 3811-2008《起重機設計規范》，回轉機構電機功率的計算主要考慮回轉摩擦阻力矩、風(fēng)阻矩和坡道阻力矩。但這種算法主要針對室外工程機械，對于室內運行的電磁吊梁式起重機，風(fēng)阻力矩和坡道阻力力矩可以忽略。同時(shí)，由于上小車(chē)本身、電磁吊梁、電磁鐵和被吊物體對旋轉中心都有較大的慣性矩，在繞旋轉中心旋轉的過(guò)程中會(huì )產(chǎn)生較大的慣性矩阻力，這應該是計算電機功率的關(guān)鍵因素，所以電機的等效功率。

其中：Pe為電機的等效功率；Mm是摩擦阻力矩；Mg是慣性阻力矩；n是小車(chē)的轉彎速度；是機構的傳動(dòng)效率。對于電磁吊梁起重機，一般采用減速器和開(kāi)式齒輪傳動(dòng)，=0.8 ~ 0.85為宜；as為電機平均起動(dòng)轉矩的單位值，即平均起動(dòng)轉矩與基準通電持續時(shí)間的額定轉矩之比，交流電機as=1.5 ~ 1.6；1.1 ~ 1.3為系數，考慮了回轉機構傳動(dòng)部分(包括電機轉子、聯(lián)軸器和制動(dòng)輪等)轉動(dòng)慣量的影響。)，并增加慣性阻力矩。n是轉速，一般由用戶(hù)提出，所以計算電機等效功率的主要未知數是摩擦阻力矩Mm和慣性阻力矩Mg。

對于帶有滾動(dòng)軸承回轉支承的回轉機構，摩擦阻力矩可由回轉支承制造廠(chǎng)提供或按公式(2)計算。

其中：為旋轉阻力系數，=0.01(滾珠式)，=0.012(滾輪式)；d是回轉支承滾道的中心直徑； f是所有滾球或滾子上的總壓力。

其中：Fa為回轉支承上的總垂直力(軸向力)，Fr為回轉支承上的總水平力(徑向力)，為滾子的壓力角，可計算為45。

式中：mq為起重機的額定起重量；Mc是上部小車(chē)的質(zhì)量，即回轉支承上方小車(chē)的質(zhì)量；Ml是電磁吊梁的質(zhì)量；Md是所有電盤(pán)的總質(zhì)量；g是重力加速度，取g=9.81m米/S2。

其中：v為起重機的運行速度；Tq是起重機作業(yè)的開(kāi)始時(shí)間，一般為5 ~ 10 s，也可按GB/T 3811-2008《起重機設計規范》中表13選取，此處不再贅述。阻力慣性矩為

式中：Jq為被吊物對小車(chē)中心線(xiàn)的慣性矩；Jc為上部小車(chē)對小車(chē)旋轉中心線(xiàn)的慣性矩；Jl為電磁吊梁對小車(chē)旋轉中心線(xiàn)的慣性矩；Jd是所有電磁盤(pán)對小車(chē)旋轉中心線(xiàn)的慣性矩之和；t為回轉開(kāi)始時(shí)間，t=3 ~ 5 s

一般來(lái)說(shuō)，被吊物可近似視為長(cháng)方體或圓柱體，上小車(chē)可近似視為圓盤(pán)，電磁吊梁可近似視為長(cháng)方體。那么Jq，Jc，Jl可以分別通過(guò)相應的慣性矩公式計算出來(lái)，這里就不贅述了。

電磁盤(pán)通常是長(cháng)方體或圓柱體，轉動(dòng)慣量Jd1，Jd2，每個(gè)電磁盤(pán)繞自身中心線(xiàn)的Jdi可以通過(guò)相應的轉動(dòng)慣量公式計算出來(lái)，而這個(gè)中心線(xiàn)應該與汽車(chē)的轉動(dòng)中心線(xiàn)平行。同時(shí)，電磁盤(pán)懸掛在電磁吊梁下，一般以一定距離對稱(chēng)排列。如圖1所示，所有電磁盤(pán)對小車(chē)旋轉中心線(xiàn)的慣性矩之和為

其中：Jdi為第I個(gè)電盤(pán)繞自身中心線(xiàn)的轉動(dòng)慣量，mdi為第I個(gè)電盤(pán)的質(zhì)量，li為第I個(gè)電盤(pán)中心線(xiàn)到小車(chē)中心線(xiàn)的距離，n為電盤(pán)個(gè)數。根據GB/T3811—2008 《起重機設計規范》，所選電機的功率應滿(mǎn)足以下要求。

其中：Pn為所選電機在CZ值和實(shí)際通電時(shí)長(cháng)JC值下的功率；k為考慮環(huán)境溫度和海拔高度的功率修正系數，可按GB/T 3811-2008《起重機設計規范》圖15選取；g為穩態(tài)荷載的平均系數，可根據GB/T 3811—2008 《起重機設計規范》附錄P中表P.1選取。

3 回轉機構電動(dòng)機校驗

檢查旋轉機構電機過(guò)載的公式為

其中：h為系數，繞線(xiàn)轉子異步電機h=1.55，籠型異步電機h=1.6，DC電機h=1；Nm是電機的額定速度；m是電機的數量；I為回轉機構的總傳動(dòng)比；m是電機相對于Pn的最大扭矩倍數，由電機制造商提供。對于直接全壓起動(dòng)的籠型電機，堵轉轉矩m

在一些實(shí)際應用中，這種方法計算的電機功率較小，因為滾動(dòng)軸承回轉支承對底座的剛度要求非常高，對于箱形梁框架結構的小框架，按照常規經(jīng)驗設計很難滿(mǎn)足回轉支承的剛度要求。在剛度不足的情況下，小車(chē)架的變形會(huì )引起回轉支承內外圈的變形，進(jìn)而擠壓滾子與內外圈的間隙，使回轉摩擦阻力矩增大。當剛性嚴重不足時(shí)，回轉支承會(huì )轉動(dòng)異常或不靈活甚至不能轉動(dòng)，給人電機動(dòng)力不足的感覺(jué)。為了使上旋轉電磁吊梁起重機滿(mǎn)足使用要求，可以提高小車(chē)架的剛度；提高回轉支承的剛度，增加滾動(dòng)體與內外圈的間隙；根據計算出的電機功率，增加一檔來(lái)選擇電機。

實(shí)踐證明，采取這些措施后，上回轉電磁吊梁起重機能夠很好地滿(mǎn)足使用要求。

4 應用

各種標準、設計手冊和教材中關(guān)于回轉機構電機的計算方法都有很強的通用性，比較適用于工程機械，用于上回轉電磁吊梁起重機時(shí)往往不方便。為此，根據實(shí)際工作中的設計經(jīng)驗，探討了上回轉電磁吊梁起重機回轉機構電機的計算方法，并根據實(shí)際應用提出了上回轉電磁吊梁起重機設計中的一些改進(jìn)措施。由于回轉機構的設計受多種因素的影響，需要進(jìn)一步研究以獲得更準確的回轉機構電機功率值。

參考

[1] GB/T 3811-2008起重機設計規范[S].，王，等.起重機設計手冊[M].北京：中國鐵道出版社，2013。

[3]高立成。橋式起重機的兩種典型回轉機構[J].山西冶金，2019，42 (3): 66，67，70。