上旋轉電磁掛梁起重機回轉機構電動機計算*

　　高立程

　　太原重工技術中心 太原 030024

　　摘 要：上shang旋xuan轉zhuan電dian磁ci掛gua梁liang起qi重zhong機ji的de回hui轉zhuan機ji構gou可ke采cai用yong滾gun動dong軸zhou承cheng式shi回hui轉zhuan支zhi承cheng，文wen中zhong簡jian要yao介jie紹shao了le采cai用yong此ci回hui轉zhuan機ji構gou的de起qi重zhong機ji小xiao車che及ji吊diao具ju
，提ti出chu了le回hui轉zhuan機ji構gou電dian動dong機ji的de計ji算suan方fang法fa，並bing探tan討tao了le這zhe種zhong方fang法fa在zai實shi際ji應ying用yong中zhong發fa現xian的de問wen題ti及ji解jie決jue措cuo施shi。

　　關鍵詞：上旋轉電磁掛梁起重機；回轉支承式回轉機構；電動機計算

　　中圖分類號：TH215 文獻標識碼：A 文章編號：1001-0785（2020）17-0062-03

　　0 引言

　　電磁掛梁起重機是一種通過吊具掛梁下電磁鐵吸取並搬運物品的橋式起重機，主要用於鋼板、鋼坯、棒材捆等尺寸較長物品的吊運；旋xuan轉zhuan電dian磁ci掛gua梁liang起qi重zhong機ji通tong過guo吊diao具ju或huo小xiao車che的de旋xuan轉zhuan實shi現xian所suo吊diao物wu品pin在zai吊diao運yun過guo程cheng中zhong水shui平ping方fang向xiang上shang旋xuan轉zhuan一yi定ding角jiao度du。吊diao具ju可ke旋xuan轉zhuan的de被bei稱cheng為wei下xia旋xuan轉zhuan電dian磁ci掛gua梁liang起qi重zhong機ji，小xiao車che可ke旋xuan轉zhuan的de則ze被bei稱cheng為wei上shang旋xuan轉zhuan電dian磁ci掛gua梁liang起qi重zhong機ji。上shang旋xuan轉zhuan電dian磁ci掛gua梁liang起qi重zhong機ji小xiao車che一yi般ban為wei上shang下xia兩liang層ceng結jie構gou，兩liang層ceng小xiao車che之zhi間jian通tong過guo回hui轉zhuan機ji構gou相xiang連lian接jie，回hui轉zhuan機ji構gou采cai用yong車che輪lun和he環huan軌gui或huo滾gun動dong軸zhou承cheng式shi回hui轉zhuan支zhi承cheng。車che輪lun環huan軌gui式shi回hui轉zhuan機ji構gou應ying用yong較jiao多duo
，計ji算suan方fang法fa較jiao成cheng熟shu，而er回hui轉zhuan支zhi承cheng式shi回hui轉zhuan機ji構gou多duo應ying用yong於yu工gong程cheng機ji械xie
，在zai橋qiao式shi起qi重zhong機ji上shang應ying用yong較jiao少shao
，各ge類lei標biao準zhun
、設(she)計(ji)手(shou)冊(ce)及(ji)教(jiao)材(cai)關(guan)於(yu)回(hui)轉(zhuan)機(ji)構(gou)的(de)計(ji)算(suan)方(fang)法(fa)也(ye)更(geng)適(shi)用(yong)於(yu)工(gong)程(cheng)機(ji)械(xie)，在(zai)用(yong)於(yu)橋(qiao)式(shi)起(qi)重(zhong)機(ji)回(hui)轉(zhuan)機(ji)構(gou)計(ji)算(suan)時(shi)多(duo)有(you)不(bu)便(bian)，故(gu)主(zhu)要(yao)討(tao)論(lun)上(shang)旋(xuan)轉(zhuan)電(dian)磁(ci)掛(gua)梁(liang)起(qi)重(zhong)機(ji)回(hui)轉(zhuan)支(zhi)承(cheng)式(shi)回(hui)轉(zhuan)機(ji)構(gou)電(dian)動(dong)機(ji)的(de)計(ji)算(suan)。

　　1 機構簡介

　　上旋轉電磁掛梁起重機的小車及吊具如圖1 所suo示shi。下xia部bu小xiao車che上shang布bu置zhi有you小xiao車che運yun行xing機ji構gou
，可ke以yi實shi現xian小xiao車che在zai橋qiao架jia軌gui道dao上shang的de往wang複fu直zhi線xian運yun動dong
，上shang部bu小xiao車che通tong過guo回hui轉zhuan機ji構gou與yu下xia部bu小xiao車che相xiang連lian接jie，可ke以yi相xiang對dui於yu下xia部bu小xiao車che在zai水shui平ping麵mian上shang做zuo回hui轉zhuan運yun動dong，起qi升sheng機ji構gou布bu置zhi在zai上shang部bu小xiao車che上shang，電dian磁ci掛gua梁liang跟gen隨sui上shang部bu小xiao車che一yi起qi回hui轉zhuan
，從cong而er實shi現xian所suo吊diao物wu品pin的de旋xuan轉zhuan。

1. 　　上部小車 2. 回轉機構 3. 下部小車 4. 電磁掛梁5. 電磁盤 6. 所吊物品

   　　

　　圖1 小車及吊具圖

　　回轉機構主要由三合一減速電機
、回轉支承、小齒輪等組成
，如圖2 suoshi。huizhuanzhichengdewaiquanweiwaichiquanjiegou，yongluoshuangudingdaoshangbuxiaochejiaxiafang，neiquanzeyongluoshuangudingdaoxiabuxiaochejiashang。sanheyijiansudianjitongguoxiaochilunjiangdonglichuanshudaohuizhuanzhichengdewaichiquanshang
，neiquangudingbudong，waichiquanbianxiangduiyuneiquanzuohuizhuanyundong，congerdaidongzhenggeshangbuxiaochexuanzhuan。ruguokongjianyunxu，sanheyijiansudianjiyekeyoudiandongji、減速器
、製動器及聯軸器組成的常規驅動機構代替
，但無論采用哪種驅動機構，電動機功率的計算方法是基本一致的。

　　1. 三合一減速電機 2. 下部小車架 3. 小齒輪4. 回轉支承 5. 上部小車架

　　圖2 回轉機構

　　2 回轉機構電動機功率計算

　　根據GB/T 3811 － 2008《起重機設計規範》
，回轉機構電動機功率的計算主要考慮回轉摩擦阻力矩、fengzulijuhepodaozuliju，danzhezhongsuanfazhuyaozhenduishiwaiyunxingdegongchengjixie，duiyuyibanzaishineiyunxingdediancigualiangqizhongji，keyibukaolvfengzulijuhepodaozuliju。tongshi，youyushangbuxiaochezishen
、電磁掛梁、diancitieyijisuodiaowupinduihuizhuanzhongxinjunyoujiaodadezhuandongguanliang，qiraohuizhuanzhongxinxuanzhuanguochengzhonghuichanshengjiaodadeguanxingzuliju，zheyinggaishidiandongjigonglvjisuanguochengzhongyingzhongdiankaolvdeyinsu，gudiandongjidedengxiaogonglv

　　式中：Pe 為電動機等效功率；Mm 為摩擦阻力矩
；Mg 為慣性阻力矩
；N 為小車回轉速度；η 為機構傳動效率，對於電磁掛梁起重機，一般采用減速器和開式齒輪傳動，可取η=0.8 ～ 0.85；λas 為電動機平均起動轉矩標麼值，即平均起動轉矩與基準接電持續率時的額定轉矩之比
，對於交流電動機可取λas=1.5～1.6 ；1.1～1.3為係數
，考慮回轉機構傳動部分（包括電動機轉子、聯軸器和製動輪等）的轉動慣量的影響

，將慣性阻力矩加大的係數。N 為回轉速度，一般為用戶提出，故計算電動機等效功率的主要未知量為摩擦阻力矩Mm 和慣性阻力矩Mg。

　　采用滾動軸承式回轉支承的回轉機構，摩擦阻力矩可以由回轉支承製造商提供，也可按式（2）計算

　　式中：ω 為回轉阻力係數，ω ＝ 0.01（滾球式），ω ＝ 0.012（滾柱式）；D 為回轉支承滾道中心直徑；ΣF 為全部滾球或滾柱所受總壓力。

　　式中：Fa 為回轉支承所受的總垂直力（軸向力），Fr 為回轉支承所受的總水平力（徑向力），γ 為滾動體的壓力角，可按45°計算。

　　式中：mq 為起重機的額定起升質量
；mc 為上部小車的質量，也就是回轉支承以上部分的小車質量；ml 為電磁掛梁的質量；md 為全部電磁盤的總質量；g 為重力加速度，取g ＝ 9.81 m/s2。

　　式中：v 為起重機運行速度；tq 為起重機的運行起動時間
，一般取5 ～ 10 s，也可按GB/T 3811 － 2008《起重機設計規範》中表13 選取，此處不再贅述。慣性阻力矩為

　　式中 ：Jq 為所吊物品對小車回轉中心線的轉動慣量；Jc 為上部小車對小車回轉中心線的轉動慣量；Jl 為電磁掛梁對小車回轉中心線的轉動慣量；Jd 為全部電磁盤對小車回轉中心線的轉動慣量之和；t 為回轉起動時間，取t = 3 ～ 5 s。

　　所suo吊diao物wu品pin一yi般ban可ke近jin似si看kan做zuo長chang方fang體ti或huo圓yuan柱zhu體ti

，上shang部bu小xiao車che一yi般ban可ke近jin似si看kan做zuo圓yuan盤pan，電dian磁ci掛gua梁liang一yi般ban可ke近jin似si看kan做zuo長chang方fang體ti，然ran後hou用yong相xiang應ying的de轉zhuan動dong慣guan量liang公gong式shi分fen別bie計ji算suan出chuJq、Jc、Jl，這裏不再贅述。

　　電磁盤一般為長方體或圓柱體
，可以用相應的轉動慣量公式計算每個電磁盤對其自身中心線的轉動慣量Jd1、Jd2、……、Jdi


，這個中心線要與小車回轉中心線平行。同時，電磁盤是掛在電磁掛梁下，一般以一定距離對稱布置，如圖1 所示

，則全部電磁盤對小車回轉中心線的轉動慣量之和為

　　式中：Jdi 為第i 個電磁盤對其自身中心線的轉動慣量
， mdi 為第i 個電磁盤的質量
，li 為第i 個電磁盤中心線與小車回轉中心線的距離，N 為電磁盤的數量。根據GB/T3811—2008《起重機設計規範》
，所選電動機的功率應滿足

　　式中：Pn 為所選電動機在CZ 值和實際接電持續率JC 值下的功率；K 為考慮環境溫度和海拔因素的功率修正係數
，可按GB/T 3811 － 2008《起重機設計規範》圖15 選取；G 為穩態負載平均係數，可按GB/T 3811—2008《起重機設計規範》附錄P 中表P.1 選取。

　　3 回轉機構電動機校驗

　　回轉機構電動機過載校驗公式為

　　
式中：H 為係數
，繞線轉子異步電動機取H ＝ 1.55
，籠型異步電動機取H ＝ 1.6，直流電動機取H ＝ 1

；nm為電動機額定轉速；m 為電動機台數；i 為回轉機構的總傳動比；λm 為相對於Pn 時的電動機最大轉矩倍數，由電動機製造商提供

，對於直接全壓起動的籠型電動機，堵轉轉矩倍數λm ≥ 2.2。

　　對工作頻繁的回轉機構，為避免電動機過熱損壞，應進行發熱校驗。

　　4 應用

　　zaiyixieshijiyingyongzhong
，caiyongcifangfajisuanchudedianjigonglvpianxiao
，zheshiyouyugundongzhouchengshihuizhuanzhichengduidizuodegangduyaoqiufeichanggao，erduiyucaiyongxiangxingliangkuangjiajiegoudexiaochejialaishuo，anchangguijingyanshejihennanmanzuhuizhuanzhichengdegangduyaoqiu。zaigangdubuzudeqingkuangxia，xiaochejiadebianxinghuiyinqihuizhuanzhichengneiwaiquandebianxing，jinerjiyagundongtiyuneiwaiquanzhijiandejianxi
，zengdalehuizhuanmocazuliju，gangduyanzhongbuzushihaihuishihuizhuanzhichengzhuandongyixianghuobulinghuoshenzhiwufazhuandong
，geirenyidiandongjigonglvbuzudeganjiao。weileshishangxuanzhuandiancigualiangqizhongjimanzushiyongyaoqiu，kecaiqutigaoxiaochejiagangdu
；提高回轉支承的剛度，增大滾動體及其與內外圈之間的間隙；在所計算出的電動機功率基礎上增大一檔來選擇電動機等措施。

　　實踐證明，采取這些措施之後

，上旋轉電磁掛梁起重機可以較好地滿足使用要求。

　　5 結語

　　各類標準、shejishoucejijiaocaiguanyuhuizhuanjigoudiandongjidejisuanfangfatongyongxingjiaoqiang，qiegengshiyongyugongchengjixie

，zaiyongyushangxuanzhuandiancigualiangqizhongjishiduoyoububian，gugenjushijigongzuozhongdeshejijingyan，duishangxuanzhuandiancigualiangqizhongjihuizhuanjigoudiandongjidejisuanfangfajinxingletantao，binggenjushijiyingyongqingkuang，tichuleshangxuanzhuandiancigualiangqizhongjishejizhongdeyixiegaijincuoshi。youyuhuizhuanjigoudeshejishouduofangmianyinsuyingxiang
，yaohuoqugengjingquedehuizhuanjigoudiandongjigonglvzhi，haixuzuogengjinyibudeshenruyanjiu。

　　參考文獻

　　[1] GB/T 3811—2008 起重機設計規範[S].

　　[2] 張質文
，王金諾
，程文明，等. 起重機設計手冊[M]. 北京：中國鐵道出版社
，2013.

　　[3] 高立程. 上旋轉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.