文摘：上回轉電磁吊梁起重機的回轉機構可采用滾動軸承回轉支承。簡要介紹了具有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，并討論了該方法在實際應用中發現的問題及解決方法。

關鍵詞：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

中國圖書館分類號：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、棒束等長尺寸物品。旋轉電磁吊梁起重機通過吊具或小車的旋轉，實現起吊過程中被吊物在水平方向旋轉一定角度。旋轉吊具稱為下旋轉電磁吊梁起重機，旋轉小車稱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有上下兩種結構，兩個小車由回轉機構連接，回轉機構采用輪環軌或滾動軸承回轉支承。輪環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 機構簡介

上旋轉電磁吊梁起重機的小車和吊具如圖1所示。小車運行機構安裝在下小車上，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，并可相對于下小車在水平面上做回轉運動；起重機構安裝在上小車上，電磁吊梁隨上小車轉動，實現被吊物品的轉動。

上部臺車2。回轉機構3。降低臺車4。電磁吊梁5。電磁磁盤6。暫停物品

圖1臺車和吊具示意圖

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架的下部，內圈用螺栓固定在下部小車架上。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，使外齒圈相對內圈轉動，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由電機、減速器、制動器、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，風阻力矩和坡道阻力力矩可以忽略。同時，由于上小車本身、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程中會產生較大的慣性矩阻力，這應該是計算電機功率的關鍵因素，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是小車的轉彎速度；是機構的傳動效率。對于電磁吊梁起重機，一般采用減速器和開式齒輪傳動，=0.8 ~ 0.85為宜；as為電機平均起動轉矩的單位值，即平均起動轉矩與基準通電持續時間的額定轉矩之比，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部分(包括電機轉子、聯軸器和制動輪等)轉動慣量的影響。)，并增加慣性阻力矩。n是轉速，一般由用戶提出，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是上部小車的質量，即回轉支承上方小車的質量；Ml是電磁吊梁的質量；Md是所有電盤的總質量；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是起重機作業的開始時間，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為被吊物對小車中心線的慣性矩；Jc為上部小車對小車旋轉中心線的慣性矩；Jl為電磁吊梁對小車旋轉中心線的慣性矩；Jd是所有電磁盤對小車旋轉中心線的慣性矩之和；t為回轉開始時間，t=3 ~ 5 s

一般來說，被吊物可近似視為長方體或圓柱體，上小車可近似視為圓盤，電磁吊梁可近似視為長方體。那么Jq，Jc，Jl可以分別通過相應的慣性矩公式計算出來，這里就不贅述了。

電磁盤通常是長方體或圓柱體，轉動慣量Jd1，Jd2，每個電磁盤繞自身中心線的Jdi可以通過相應的轉動慣量公式計算出來，而這個中心線應該與汽車的轉動中心線平行。同時，電磁盤懸掛在電磁吊梁下，一般以一定距離對稱排列。如圖1所示，所有電磁盤對小車旋轉中心線的慣性矩之和為

其中：Jdi為第I個電盤繞自身中心線的轉動慣量，mdi為第I個電盤的質量，li為第I個電盤中心線到小車中心線的距離，n為電盤個數。根據GB/T3811—2008 《起重機設計規范》，所選電機的功率應滿足以下要求。

其中：Pn為所選電機在CZ值和實際通電時長JC值下的功率；k為考慮環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 回轉機構電動機校驗

檢查旋轉機構電機過載的公式為

其中：h為系數，繞線轉子異步電機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。對于直接全壓起動的籠型電機，堵轉轉矩m

在一些實際應用中，這種方法計算的電機功率較小，因為滾動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，按照常規經驗設計很難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，回轉支承會轉動異常或不靈活甚至不能轉動，給人電機動力不足的感覺。為了使上旋轉電磁吊梁起重機滿足使用要求，可以提高小車架的剛度；提高回轉支承的剛度，增加滾動體與內外圈的間隙；根據計算出的電機功率，增加一檔來選擇電機。

實踐證明，采取這些措施后，上回轉電磁吊梁起重機能夠很好地滿足使用要求。

4 應用

各種標準、設計手冊和教材中關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往往不方便。為此，根據實際工作中的設計經驗，探討了上回轉電磁吊梁起重機回轉機構電機的計算方法，并根據實際應用提出了上回轉電磁吊梁起重機設計中的一些改進措施。由于回轉機構的設計受多種因素的影響，需要進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。