文摘：上轉式電磁梁起重機的回轉機構可以采用滾動軸承回轉支承。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，并討論了該方法在實際應用中發現的問題及解決方法。

關鍵詞：上旋式電磁梁起重機；旋轉支撐型旋轉機構；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橋式起重機，通過吊具橫梁下的電磁鐵吸取并運載貨物。它主要用于提升長尺寸貨物，如鋼板，鋼坯和棒束。電磁吊梁起重機通過吊索或小車的旋轉，可以實現起吊過程中被吊物品水平向上旋轉一定角度。能旋轉的吊具叫下旋轉電磁梁起重機，能旋轉的小車叫上旋轉電磁梁起重機。上回轉電磁吊梁起重機的小車一般為兩層結構，兩層小車由回轉機構連接，回轉機構采用輪環軌或滾動軸承式回轉支承。輪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、設計手冊和教材中回轉機構的計算方法更適合工程機械，計算橋式起重機回轉機構不方便。因此，本文主要討論上旋式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

旋轉電磁梁起重機的小車和吊具如圖1所示。下小車上設有小車運行機構，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。

上小車2、回轉機構3、下小車4、電磁吊梁5、電磁盤6和被吊物。

圖1臺車和吊具圖紙

回轉機構主要由三合一減速電機、回轉軸承、小齒輪等組成。如圖2所示。回轉支承的外環為外齒圈結構，用螺栓固定在上部小車架的下部，內環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撐的外齒圈，內圈固定，使外齒圈相對內圈做回轉運動，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。降下臺車3。小齒輪4。回轉支撐5。上部小車

圖2旋轉機構

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》，回轉機構電機功率計算主要考慮回轉摩擦阻力矩、風阻矩和坡道阻力矩。但該算法主要針對室外工程機械，對于一般在室內作業的電磁梁式起重機，無需考慮風阻力矩和坡道阻力矩。同時，由于上小車本身、電磁吊梁、電磁鐵、被吊物體對轉動中心都有較大的轉動慣量，在繞轉動中心轉動的過程中會產生較大的轉動慣量阻力，這應該是電機功率計算過程中需要考慮的關鍵因素，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是小車的回轉速度；是機構的傳動效率。電磁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是電機平均起動轉矩的標準值，即平均起動轉矩與參考通電持續時間的額定轉矩之比。對于交流電機， as=1.5 ~ 1.6是可以接受的；1.1 ~ 1.3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。)，增加轉動慣量阻力的系數。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量是摩擦阻力矩Mm和慣性阻力矩Mg。

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：為轉動阻力系數，=0.01(滾球式)，=0.012(滾柱式)；d是回轉支承滾道的中心直徑；是所有滾球或滾子的總壓力。

其中：Fa為回轉支承的總垂直力(軸向力)，Fr為回轉支承的總水平力(徑向力)，為滾動體的壓力角，可按45計算。

式中：mq為起重機的額定起重質量；Mc為上部小車的質量，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為重力加速度，取g=9.81m/s2。

其中：V為起重機的運行速度；Tq為起重機的起動時間，一般為5 ~ 10 s，但也可按GB/T3811-2008 《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為被吊物體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慣性矩；Jl為電磁吊梁對小車回轉中心線的慣性矩；Jd是所有電動圓盤對小車回轉中心線的慣性矩之和；t為轉彎開始時間，t=3 ~ 5s。

一般來說，被吊物品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可以通過相應的慣性矩公式計算出來，這里不再贅述。

電盤一般是長方體或圓柱體。轉動慣量Jd1，Jd2，每個電盤繞自身中心線的Jdi可以通過相應的轉動慣量公式計算出來。該中心線應平行于小車的轉動中心線。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個電盤對其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轉彎中心線的距離，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為穩態負荷平均系數，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

旋轉機構電機過載檢查公式如下

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是回轉機構的總傳動比；是電機相對于Pn的最大扭矩倍數，由電機制造商提供。對于直接全壓啟動的籠型電機，堵轉轉矩乘以

在一些實際應用中，該方法計算的電機功率較小，這是因為滾動軸承回轉支承對底座的剛度要求非常高，但對于箱形梁框架結構的小框架，按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，進而擠壓滾動體與內外圈之間的間隙，從而增大回轉摩擦阻力矩。當剛性嚴重不足時，回轉支承會異常轉動或不靈活甚至不能轉動，給人電機動力不足的感覺。為了使上轉式電磁梁起重機滿足使用要求，可以提高車架的剛度；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，上回轉電磁梁起重機能較好地滿足使用要求。

4 應用

各種標準、設計手冊、教材在回轉機構電機的計算方法上有很強的通用性，比較適用于工程機械，但用在上位旋轉電磁梁起重機上就不方便了。為此，根據實際工作中的設計經驗，探討了上回轉式電磁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式電磁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，需要進一步研究才能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。上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。