起重机设计手册➤上回转电磁吊梁起重机回转机构电机计算*

高立成

太原重工技术中心 太原 030024

摘要：上回转电磁挂梁起重机回转机构可采用滚动轴承式回转支承。本文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，并讨论了该方法的实际应用。应用中发现的问题及解决方案。

关键词：上回转电磁吊梁起重机；回转支承式回转机构；电机计算

CLC 编号：TH215 文档代码：A 文章编号：1001-0785 (2020) 17-0062-03

0 前言

电磁吊梁起重机是一种通过吊具吊梁下的电磁铁吸附并承载物品的桥式起重机。主要用于吊运钢板、钢坯、棒材等长尺寸物品；工具或小车的转动，实现了吊装物在吊装过程中作一定角度的水平转动。带有可旋转吊具的起重机称为下旋转电磁挂梁起重机，带有可旋转小车的称为上旋转电磁挂梁起重机。上回转电磁吊梁起重机小车一般为上下两层结构，两层小车之间通过回转机构连接。回转机构采用车轮和环形导轨或滚动轴承回转支承。轮环轨式回转机构应用广泛，计算方法也比较成熟，而回转支撑式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、设计手册和教材对回转机构的计算方法也比较适用于工程机械，用于桥式起重机回转机构的计算时不方便。因此，主要探讨上回转电磁吊梁起重机回转支承回转机构电机的计算。而回转支承式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、设计手册和教材对回转机构的计算方法也比较适用于工程机械，用于桥式起重机回转机构的计算时不方便。因此，主要探讨上回转电磁吊梁起重机回转支承回转机构电机的计算。而回转支承式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、设计手册和教材对回转机构的计算方法也比较适用于工程机械，用于桥式起重机回转机构的计算时不方便。因此，主要探讨上回转电磁吊梁起重机回转支承回转机构电机的计算。用于桥式起重机回转机构计算时不方便。因此，主要探讨上回转电磁吊梁起重机回转支承回转机构电机的计算。用于桥式起重机回转机构计算时不方便。因此，主要探讨上回转电磁吊梁起重机回转支承回转机构电机的计算。

1 组织简介

上回转电磁挂梁起重机的小车及吊具如图1所示，下部小车装有小车运行机构，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，并能在水平面上相对于下小车做回转运动。升降机构设置在上部。在小车上，电磁挂梁随上小车转动，实现挂物的转动。

上小车 2.回转机构 3.下小车 4.电磁挂梁 5.电磁盘 6.挂物

图1 小车与吊具示意图

回转机构主要由三合一减速电机、回转支承、小齿轮组成，如图2所示。回转支承外圈为外齿圈结构，底部固定上小车架用螺栓固定，内圈用螺栓固定在下小车架上。三合一减速电机通过小齿轮将动力传递给回转支承的外齿圈，内圈固定，因此外齿圈相对于内圈转动，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换成由电机、减速机、制动器和联轴器组成的常规驱动机构，但无论采用哪种驱动机构，电机功率的计算方法基本都是相同。

1.三合一减速电机 2.下小车架 3.小齿轮 4.回转支承 5.上小车架

图2回转机构

2 回转机构电机功率计算

根据GB/T 3811-2008《起重机设计规范》，回转机构电机功率的计算主要考虑回转摩擦阻力矩、风阻力矩和坡度阻力矩，但该算法主要针对工程机械在室外作业，而对于一般室内运行的电磁吊梁起重机，可忽略风阻力矩和坡度阻力矩。同时，由于上部小车本身、电磁吊梁、电磁铁和吊物都对回转中心有较大的惯性矩，因此在绕回转中心回转过程中会产生较大的惯性阻力矩。旋转，应按电机功率计算。过程中应该考虑的因素，

式中：Pe为电机的等效功率；mm为摩擦阻力矩；Mg为惯性阻力矩；N为小车转速；η 是机构的传动效率。可取η=0.8～0.85；λas为电机的平均启动转矩值，即在参考通电持续率下，平均启动转矩与额定转矩的比值。对于交流电机，λas=1.5～1.6；1.1～1.3作为系数，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，增大惯性阻力矩的系数。N为转速，一般由用户提出，

对于滚动轴承式回转支承的回转机构，其摩擦阻力矩可由回转支承制造厂提供，也可按式（2）计算

式中：ω为回转阻力系数，ω=0.01（滚珠式），ω=0.012（滚子式）；D为回转支承滚道中心直径；ΣF 是作用在所有滚珠或滚子上的总压力。

式中：Fa为回转支承上的总垂直力（轴向力），Fr为回转支承上的总水平力（径向力），γ为滚动体的压力角，可计算在 45°。

式中：mq为起重机的额定起重量；mc为上小车质量，即回转支承上方小车的质量；ml 为电磁吊梁的质量；md 是所有电磁盘的总质量；g为重力加速度，取g = 9.81 m/s2。

式中：v为起重机运行速度；tq为起重机运行启动时间，一般取5～10s，或按GB/T 3811-2008《起重机设计规范》表13选取，此处不再赘述。惯性阻力矩为

式中：Jq为吊物对小车中心线的转动惯量；Jc为上部小车对小车中心线的转动惯量；Jl为电磁挂梁至小车中心线的转动惯量；Jd为整个电磁盘副的转动惯量 小车转弯中心线转动惯量之和；t为转弯开始时间，取t=3～5s。

悬挂物品一般可近似为长方体或圆柱体，上部小车一般可近似为圆盘，电磁吊梁一般可近似为长方体，则Jq、Jc、Jl可利用相应的转动惯量公式，这里不再赘述。

电磁盘一般为长方体或圆柱体，每个电磁盘到自身中心线的转动惯量Jd1、Jd2、……、Jdi可用相应的转动惯量公式计算。中心线应与小车中心线平行。同时，电磁盘悬挂在电磁吊梁下方，一般按一定距离对称布置，如图1所示，则所有电磁盘到中心线的转动惯量之和手推车是

式中：Jdi为第i个电动盘对自身中心线的转动惯量，mdi为第i个电动盘的质量，li为第i个电动盘中心线与中心线的距离小车转动一圈，N为电动盘数量。根据GB/T3811-2008《起重机设计规范》，选用电机功率应满足

式中：Pn为所选电机在CZ值和实际通电持续率JC值下的功率；K为考虑环境温度和海拔因素的功率修正系数，可按GB/T 3811-2008《起重机设计规范》15选型中的图计算；G为稳态平均载荷系数，可按GB/T 3811-2008《起重机设计规范》附录P表P.1选取。

3 回转机构电机标定

回转机构电机的过载标定公式为

式中：H为系数，绕线转子异步电动机H=1.55起重机设计手册➤上回转电磁吊梁起重机回转机构电机计算*，笼型异步电动机H=1.6起重机设计手册，直流电动机H=1；nm为电机额定转速；m为电机数量；i 为回转机构总数 传动比；λm为电机相对于Pn的最大转矩倍数，由电机制造商提供。对于直接全压启动的笼型电动机，堵转转矩倍数λm≥2.2。

对于工作频繁的回转机构，为避免电机过热损坏，应进行热标定。

4个应用

在一些实际应用中，这种方法计算出的电机功率比较小。这是因为滚动轴承回转支承对底座的刚度要求非常高。该设计难以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，增加转动摩擦阻力矩，当刚度严重不足时，还会造成回转不灵便或支撑不灵活甚至不能转动，给人一种电机动力不足的感觉。为使上回转电磁挂梁起重机满足使用要求，可增加小车架的刚度；增加回转支承的刚度，加大滚动体与内外圈的间隙；根据计算出的电机功率增加电机功率。一档上升选择电动机等措施。

实践证明，采取这些措施后起重机设计手册，上回转电磁挂梁起重机能更好地满足使用要求。

5 结论

各种标准、设计手册和教材对回转机构电机的计算方法更加通用，更适用于工程机械。上回转电磁吊梁起重机使用不方便。为此，根据实际工作中的设计经验，对上回转电磁挂梁起重机回转机构电机的计算方法进行了探讨，并提出了上回转电磁挂梁起重机设计中的一些改进措施。到实际应用。由于回转机构的设计受多种因素的影响，需要进一步深入研究以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].

[2] 张志文，王金诺，程文明，等．起重机设计手册[M]．北京：中国铁道出版社，2013.

[3] 高立成．桥式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.