固定回转起重机起升电机功率计算(起重机回转减速机构选型计算)

文摘：上转式电磁梁起重机的回转机构可以采用滚动轴承回转支承。简要介绍了采用该回转机构的起重机小车和吊具，提出了回转机构电机的计算方法，并讨论了该方法在实际应用中发现的问题及解决方法。

关键词：上旋式电磁梁起重机；旋转支撑型旋转机构；电机计算

中国图书馆分类号：TH215文献识别码：A文号：1001-0785(2020)17-0062-03

0 引言

电磁吊梁起重机是一种桥式起重机，通过吊具横梁下的电磁铁吸取并运载货物。它主要用于提升长尺寸货物，如钢板，钢坯和棒束。电磁吊梁起重机通过吊索或小车的旋转，可以实现起吊过程中被吊物品水平向上旋转一定角度。能旋转的吊具叫下旋转电磁梁起重机，能旋转的小车叫上旋转电磁梁起重机。上回转电磁吊梁起重机的小车一般为两层结构，两层小车由回转机构连接，回转机构采用轮环轨或滚动轴承式回转支承。轮轨回转机构应用广泛，计算方法成熟，而回转支承回转机构多用于工程机械，在桥式起重机上应用较少。各种标准、设计手册和教材中回转机构的计算方法更适合工程机械，计算桥式起重机回转机构不方便。因此，本文主要讨论上旋式电磁吊梁起重机回转支承回转机构电机的计算。

1 机构简介

旋转电磁梁起重机的小车和吊具如图1所示。下小车上设有小车运行机构，可实现小车在桥梁轨道上的往复直线运动。上小车通过回转机构与下小车连接，并可相对于下小车在水平面上做回转运动。起重机构安装在上小车上，电磁吊梁随上小车转动，实现被吊物品的转动。

上小车2、回转机构3、下小车4、电磁吊梁5、电磁盘6和被吊物。

图1台车和吊具图纸

回转机构主要由三合一减速电机、回转轴承、小齿轮等组成。如图2所示。回转支承的外环为外齿圈结构，用螺栓固定在上部小车架的下部，内环用螺栓固定在下部小车架上。三合一减速电机通过小齿轮将动力传递给回转支撑的外齿圈，内圈固定，使外齿圈相对内圈做回转运动，从而带动整个上小车转动。如果空间允许，三合一减速电机也可以由电机、减速器、制动器、联轴器组成的常规驱动机构代替，但无论采用哪种驱动机构，电机功率的计算方法基本相同。

1.三合一减速电机2。降下台车3。小齿轮4。回转支撑5。上部小车

图2旋转机构

2 回转机构电动机功率计算

根据GB/T 3811-2008 《起重机设计规范》，回转机构电机功率计算主要考虑回转摩擦阻力矩、风阻矩和坡道阻力矩。但该算法主要针对室外工程机械，对于一般在室内作业的电磁梁式起重机，无需考虑风阻力矩和坡道阻力矩。同时，由于上小车本身、电磁吊梁、电磁铁、被吊物体对转动中心都有较大的转动惯量，在绕转动中心转动的过程中会产生较大的转动惯量阻力，这应该是电机功率计算过程中需要考虑的关键因素，所以电机的等效功率

其中：Pe为电机的等效功率；Mm是摩擦阻力矩；Mg是惯性阻力矩；n是小车的回转速度；是机构的传动效率。电磁梁起重机一般采用减速器和开式齿轮传动，=0.8 ~ 0.85为宜。as是电机平均起动转矩的标准值，即平均起动转矩与参考通电持续时间的额定转矩之比。对于交流电机， as=1.5 ~ 1.6是可以接受的；1.1 ~ 1.3为系数，考虑回转机构传动部分(包括电机转子、联轴器和制动轮等)转动惯量的影响。)，增加转动惯量阻力的系数。n是转速，一般由用户提出，所以计算电机等效功率的主要未知量是摩擦阻力矩Mm和惯性阻力矩Mg。

滚动轴承回转支承的回转机构，摩擦阻力矩可由回转支承制造厂提供或按公式(2)计算。

其中：为转动阻力系数，=0.01(滚球式)，=0.012(滚柱式)；d是回转支承滚道的中心直径；是所有滚球或滚子的总压力。

其中：Fa为回转支承的总垂直力(轴向力)，Fr为回转支承的总水平力(径向力)，为滚动体的压力角，可按45计算。

式中：mq为起重机的额定起重质量；Mc为上部小车的质量，即回转支承上方小车的质量；Ml是电磁吊梁的质量；Md是所有电盘的总质量；g为重力加速度，取g=9.81m/s2。

其中：V为起重机的运行速度；Tq为起重机的起动时间，一般为5 ~ 10 s，但也可按GB/T3811-2008 《起重机设计规范》中表13选取，此处不再赘述。阻力惯性矩为

式中：Jq为被吊物体对小车回转中心线的转动惯量；Jc为上部小车对小车回转中心线的惯性矩；Jl为电磁吊梁对小车回转中心线的惯性矩；Jd是所有电动圆盘对小车回转中心线的惯性矩之和；t为转弯开始时间，t=3 ~ 5s。

一般来说，被吊物品可近似视为长方体或圆柱体，上小车可近似视为圆盘，电磁吊梁可近似视为长方体。那么Jq，Jc，Jl可以通过相应的惯性矩公式计算出来，这里不再赘述。

电盘一般是长方体或圆柱体。转动惯量Jd1，Jd2，每个电盘绕自身中心线的Jdi可以通过相应的转动惯量公式计算出来。该中心线应平行于小车的转动中心线。同时电磁盘悬挂在电磁吊梁下，一般以一定距离对称排列。如图1所示，所有电磁盘对小车旋转中心线的惯性矩之和为

其中：Jdi为第I个电盘对其自身中心线的转动惯量，mdi为第I个电盘的质量，li为第I个电盘中心线到小车转弯中心线的距离，n为电盘个数。根据GB/T3811—2008 《起重机设计规范》，所选电机的功率应满足以下要求

其中：Pn为所选电机在CZ值和实际通电时长JC值下的功率；k考虑环境温度和海拔高度的功率修正系数，可按GB/T 3811-2008 《起重机设计规范》图15选取；g为稳态负荷平均系数，可根据GB/T 3811—2008 《起重机设计规范》附录P中表P.1选取。

3 回转机构电动机校验

旋转机构电机过载检查公式如下

h为系数，绕线转子异步电机h=1.55，笼型异步电机h=1.6，DC电机h=1；Nm是电机的额定速度；m是电机的数量；I是回转机构的总传动比；是电机相对于Pn的最大扭矩倍数，由电机制造商提供。对于直接全压启动的笼型电机，堵转转矩乘以

在一些实际应用中，该方法计算的电机功率较小，这是因为滚动轴承回转支承对底座的刚度要求非常高，但对于箱形梁框架结构的小框架，按常规经验设计很难满足回转支承的刚度要求。在刚度不足的情况下，小车架的变形会引起回转支承内外圈的变形，进而挤压滚动体与内外圈之间的间隙，从而增大回转摩擦阻力矩。当刚性严重不足时，回转支承会异常转动或不灵活甚至不能转动，给人电机动力不足的感觉。为了使上转式电磁梁起重机满足使用要求，可以提高车架的刚度；提高回转支承的刚度，增加滚动体与内外圈的间隙；根据计算出的电机功率，增加一档来选择电机。

实践证明，采取这些措施后，上回转电磁梁起重机能较好地满足使用要求。

4 应用

各种标准、设计手册、教材在回转机构电机的计算方法上有很强的通用性，比较适用于工程机械，但用在上位旋转电磁梁起重机上就不方便了。为此，根据实际工作中的设计经验，探讨了上回转式电磁梁起重机回转机构电机的计算方法，并根据实际应用提出了上回转式电磁梁起重机设计中的一些改进措施。由于回转机构的设计受多种因素的影响，需要进一步研究才能获得更准确的回转机构电机功率值。

参考

[1] GB/T 3811—2008起重机设计规范[S].

，王，等.起重机设计手册[M].北京：中国铁道出版社，2013。

[3]高立成。上回转桥式起重机的两种典型回转机构[J].山西冶金，2019，42 (3): 66，67，70。