高立成

太原重工技術中心 太原 030024

摘要：上回轉電磁掛梁起重機回轉機構可采用滾動軸承式回轉支承。本文簡要介紹了采用該回轉機構的起重機小車和吊具，提出了回轉機構電機的計算方法，并討論了該方法的實際應用。應用中發現的問題及解決方案。

關鍵詞：上回轉電磁吊梁起重機；回轉支承式回轉機構；電機計算

CLC 編號：TH215 文檔代碼：A 文章編號：1001-0785 (2020) 17-0062-03

0 前言

電磁吊梁起重機是一種通過吊具吊梁下的電磁鐵吸附并承載物品的橋式起重機。主要用于吊運鋼板、鋼坯、棒材等長尺寸物品；工具或小車的轉動，實現了吊裝物在吊裝過程中作一定角度的水平轉動。帶有可旋轉吊具的起重機稱為下旋轉電磁掛梁起重機，帶有可旋轉小車的稱為上旋轉電磁掛梁起重機。上回轉電磁吊梁起重機小車一般為上下兩層結構，兩層小車之間通過回轉機構連接。回轉機構采用車輪和環形導軌或滾動軸承回轉支承。輪環軌式回轉機構應用廣泛，計算方法也比較成熟，而回轉支撐式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、設計手冊和教材對回轉機構的計算方法也比較適用于工程機械，用于橋式起重機回轉機構的計算時不方便。因此，主要探討上回轉電磁吊梁起重機回轉支承回轉機構電機的計算。而回轉支承式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、設計手冊和教材對回轉機構的計算方法也比較適用于工程機械，用于橋式起重機回轉機構的計算時不方便。因此，主要探討上回轉電磁吊梁起重機回轉支承回轉機構電機的計算。而回轉支承式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、設計手冊和教材對回轉機構的計算方法也比較適用于工程機械，用于橋式起重機回轉機構的計算時不方便。因此，主要探討上回轉電磁吊梁起重機回轉支承回轉機構電機的計算。用于橋式起重機回轉機構計算時不方便。因此，主要探討上回轉電磁吊梁起重機回轉支承回轉機構電機的計算。用于橋式起重機回轉機構計算時不方便。因此，主要探討上回轉電磁吊梁起重機回轉支承回轉機構電機的計算。

1 組織簡介

上回轉電磁掛梁起重機的小車及吊具如圖1所示，下部小車裝有小車運行機構，可實現小車在橋梁軌道上的往復直線運動。上小車通過回轉機構與下小車連接，并能在水平面上相對于下小車做回轉運動。升降機構設置在上部。在小車上，電磁掛梁隨上小車轉動，實現掛物的轉動。

上小車 2.回轉機構 3.下小車 4.電磁掛梁 5.電磁盤 6.掛物

圖1 小車與吊具示意圖

回轉機構主要由三合一減速電機、回轉支承、小齒輪組成，如圖2所示。回轉支承外圈為外齒圈結構，底部固定上小車架用螺栓固定，內圈用螺栓固定在下小車架上。三合一減速電機通過小齒輪將動力傳遞給回轉支承的外齒圈，內圈固定，因此外齒圈相對于內圈轉動，從而帶動整個上小車轉動. 如果空間允許，三合一減速電機也可以換成由電機、減速機、制動器和聯軸器組成的常規驅動機構，但無論采用哪種驅動機構，電機功率的計算方法基本都是相同。

1.三合一減速電機 2.下小車架 3.小齒輪 4.回轉支承 5.上小車架

圖2回轉機構

2 回轉機構電機功率計算

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、風阻力矩和坡度阻力矩，但該算法主要針對工程機械在室外作業，而對于一般室內運行的電磁吊梁起重機，可忽略風阻力矩和坡度阻力矩。同時，由于上部小車本身、電磁吊梁、電磁鐵和吊物都對回轉中心有較大的慣性矩，因此在繞回轉中心回轉過程中會產生較大的慣性阻力矩。旋轉，應按電機功率計算。過程中應該考慮的因素，

式中：Pe為電機的等效功率；mm為摩擦阻力矩；Mg為慣性阻力矩；N為小車轉速；η 是機構的傳動效率。可取η=0.8～0.85；λas為電機的平均啟動轉矩值，即在參考通電持續率下，平均啟動轉矩與額定轉矩的比值。對于交流電機，λas=1.5～1.6；1.1～1.3作為系數，考慮回轉機構傳動部分（包括電機轉子、聯軸器和制動輪等）轉動慣量的影響，增大慣性阻力矩的系數。N為轉速，一般由用戶提出，

對于滾動軸承式回轉支承的回轉機構，其摩擦阻力矩可由回轉支承制造廠提供，也可按式（2）計算

式中：ω為回轉阻力系數，ω=0.01（滾珠式），ω=0.012（滾子式）；D為回轉支承滾道中心直徑；ΣF 是作用在所有滾珠或滾子上的總壓力。

式中：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），γ為滾動體的壓力角，可計算在 45°。

式中：mq為起重機的額定起重量；mc為上小車質量，即回轉支承上方小車的質量；ml 為電磁吊梁的質量；md 是所有電磁盤的總質量；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為起重機運行啟動時間，一般取5～10s，或按GB/T 3811-2008《起重機設計規范》表13選取，此處不再贅述。慣性阻力矩為

式中：Jq為吊物對小車中心線的轉動慣量；Jc為上部小車對小車中心線的轉動慣量；Jl為電磁掛梁至小車中心線的轉動慣量；Jd為整個電磁盤副的轉動慣量 小車轉彎中心線轉動慣量之和；t為轉彎開始時間，取t=3～5s。

懸掛物品一般可近似為長方體或圓柱體，上部小車一般可近似為圓盤，電磁吊梁一般可近似為長方體，則Jq、Jc、Jl可利用相應的轉動慣量公式，這里不再贅述。

電磁盤一般為長方體或圓柱體，每個電磁盤到自身中心線的轉動慣量Jd1、Jd2、……、Jdi可用相應的轉動慣量公式計算。中心線應與小車中心線平行。同時，電磁盤懸掛在電磁吊梁下方，一般按一定距離對稱布置，如圖1所示，則所有電磁盤到中心線的轉動慣量之和手推車是

式中：Jdi為第i個電動盤對自身中心線的轉動慣量，mdi為第i個電動盤的質量，li為第i個電動盤中心線與中心線的距離小車轉動一圈，N為電動盤數量。根據GB/T3811-2008《起重機設計規范》，選用電機功率應滿足

式中：Pn為所選電機在CZ值和實際通電持續率JC值下的功率；K為考慮環境溫度和海拔因素的功率修正系數，可按GB/T 3811-2008《起重機設計規范》15選型中的圖計算；G為穩態平均載荷系數，可按GB/T 3811-2008《起重機設計規范》附錄P表P.1選取。

3 回轉機構電機標定

回轉機構電機的過載標定公式為

式中：H為系數，繞線轉子異步電動機H=1.55起重機設計手冊?上回轉電磁吊梁起重機回轉機構電機計算*，籠型異步電動機H=1.6起重機設計手冊，直流電動機H=1；nm為電機額定轉速；m為電機數量；i 為回轉機構總數 傳動比；λm為電機相對于Pn的最大轉矩倍數，由電機制造商提供。對于直接全壓啟動的籠型電動機，堵轉轉矩倍數λm≥2.2。

對于工作頻繁的回轉機構，為避免電機過熱損壞，應進行熱標定。

4個應用

在一些實際應用中，這種方法計算出的電機功率比較小。這是因為滾動軸承回轉支承對底座的剛度要求非常高。該設計難以滿足回轉支承的剛度要求。在剛度不足的情況下，小車架的變形會引起回轉支承內外圈的變形，進而擠壓滾動體與內外圈之間的間隙，增加轉動摩擦阻力矩，當剛度嚴重不足時，還會造成回轉不靈便或支撐不靈活甚至不能轉動，給人一種電機動力不足的感覺。為使上回轉電磁掛梁起重機滿足使用要求，可增加小車架的剛度；增加回轉支承的剛度，加大滾動體與內外圈的間隙；根據計算出的電機功率增加電機功率。一檔上升選擇電動機等措施。

實踐證明，采取這些措施后起重機設計手冊，上回轉電磁掛梁起重機能更好地滿足使用要求。

5 結論

各種標準、設計手冊和教材對回轉機構電機的計算方法更加通用，更適用于工程機械。上回轉電磁吊梁起重機使用不方便。為此，根據實際工作中的設計經驗，對上回轉電磁掛梁起重機回轉機構電機的計算方法進行了探討，并提出了上回轉電磁掛梁起重機設計中的一些改進措施。到實際應用。由于回轉機構的設計受多種因素的影響，需要進一步深入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].

[2] 張志文，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] 高立成．橋式回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.