鑄造起重機(jī)一字形減速器起升機(jī)構(gòu)電機(jī)計算

馬 強(qiáng)

（太原重工股份有限公司技術(shù)中心起重所， 山西 太原 030024）

鑄造起重機(jī)一字形減速器起升機(jī)構(gòu)電機(jī)計算

馬 強(qiáng)

（太原重工股份有限公司技術(shù)中心起重所， 山西 太原 030024）

介紹了采用一字型減速器電動機(jī)布置在最外側(cè)結(jié)構(gòu)型式的鑄造起重機(jī)主起升機(jī)構(gòu)電動機(jī)功率的二種計算方法。通過二種計算方法的比較，為每種計算方法尋找各自適合的用途。

圓盤剪 優(yōu)化改進(jìn) 剪切力 剪切斷面質(zhì)量

隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，作為國家基礎(chǔ)行業(yè)的冶金行業(yè)也獲得了空前的發(fā)展，各大鋼廠的產(chǎn)能不斷增加，煉鋼配套的鑄造起重機(jī)噸位也在不斷增加，目前國內(nèi)最大的鑄造起重機(jī)為寶鋼湛江520 t鑄造起重機(jī)。

國內(nèi)起重質(zhì)量不小于350 t的鑄造起重機(jī)主起升機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)型式主要有兩種：第一種為三減速器品字型布置的結(jié)構(gòu)型式，第二種為一字形減速器電動機(jī)布置在最外側(cè)的結(jié)構(gòu)型式。本文只討論第二種結(jié)構(gòu)型式的電動機(jī)計算。

1 電動機(jī)計算

以國內(nèi)某鋼廠450 t鑄造起重機(jī)為例，主要參數(shù)：起重質(zhì)量為450 t，龍門吊具自身質(zhì)量為63 t，起升速度為12 m/min，工作級別為M8，滑輪組倍率為11。起升機(jī)構(gòu)布置型式如圖1。

圖1 一字型減速器電動機(jī)布置在最外側(cè)

1.1 直接計算功率方法

式中：Pj為計算的電動機(jī)靜功率，kW；Kh為海拔高度系數(shù)，取 Kh=1；Kt為環(huán)境溫度系數(shù)，取 Kt=1；Gt為總起質(zhì)量，包括吊具質(zhì)量，Gt=450+63=513 t；Vn為額定起升速度，Vn=12 m/min；ηg為減速裝置傳動效率，取ηg=0.941；ηd為卷筒裝置傳動效率，取 ηd=0.98；ηp為滑輪組的傳動效率，取ηp=0.906。

根據(jù)JB/T7688.5《冶金起重機(jī)技術(shù)條件第5部分：鑄造起重機(jī)》4.5.3的規(guī)定[1]，采用兩套驅(qū)動裝置的主起升機(jī)構(gòu)，當(dāng)其中一臺電動機(jī)或電控裝置發(fā)生故障時，另一套驅(qū)動裝置應(yīng)能保證在額定起重質(zhì)量時完成一個工作循環(huán)。

為了滿足標(biāo)準(zhǔn)的要求，根據(jù)GB/T 3811《起重機(jī)設(shè)計規(guī)范》6.1.1.1.2.5的規(guī)定[2]，每臺電動機(jī)的功率不小于上述公式計算功率的0.66倍，所以實(shí)際需要的每臺電動機(jī)的功率Pd=0.66×Pj=795 kW。

1.2 力矩計算方法

單電動機(jī)要滿足工作一個工作循環(huán)的工況，實(shí)際上是考核單電動機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩能否克服工作時的所有阻力矩[3]：

式中：M為單電動機(jī)工作時需要克服的所有阻力矩之和，M1為電動機(jī)工作側(cè)卷筒上穩(wěn)態(tài)扭矩折到電動機(jī)工作側(cè)高速軸的阻力矩，M2為非電動機(jī)工作側(cè)卷筒上穩(wěn)態(tài)扭矩折到電動機(jī)工作側(cè)高速軸的阻力矩，M3為電動機(jī)工作側(cè)起升系統(tǒng)的加速阻力矩，M4為非電動機(jī)工作側(cè)起升系統(tǒng)的加速阻力矩折到電動機(jī)工作側(cè)高速軸的阻力矩。

1）電動機(jī)工作側(cè)卷筒上穩(wěn)態(tài)扭矩折到電動機(jī)工作側(cè)高速軸的阻力矩：

式中：Smax為鋼絲繩最大工作靜拉力，N；Dcp為以鋼絲繩中心線計算的鋼絲繩卷繞直徑，m，Dcp=2.54 m；i為減速器速比，i=59.92。

式中：q為滑輪組倍率，q=11；a為滑輪組上鋼絲繩繞入卷筒上的根數(shù)，a=4。

計算得：Smax=128 819 N，M1=5 803 N·m。

2）非電動機(jī)工作側(cè)卷筒上穩(wěn)態(tài)扭矩折到電動機(jī)工作側(cè)高速軸的阻力矩：

式中：ηg1為兩卷筒之間的減速器傳動效率，ηg1=0.983=0.941。

計算得：M2=6 167 N·m。

3）電動機(jī)工作側(cè)起升系統(tǒng)的加速阻力矩：

式中：[J]為高速軸旋轉(zhuǎn)件轉(zhuǎn)動慣量和卷筒上載荷折到高速軸的轉(zhuǎn)動慣量之和，kg·m2；nm為電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)數(shù)，nm=993；t為加速時間，s，t=4 s。

式中：Jm為電動機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量，取Jm=54；Ji為高速軸聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)動慣量，Ji=16.6。

計算得：[J]=71.7，M3=1 864 N·m。

4）非電動機(jī)工作側(cè)起升系統(tǒng)的加速阻力矩折到電動機(jī)工作側(cè)高速軸的阻力矩：

式中：ηg2為兩電動機(jī)之間的減速器傳動效率，ηg2=0.989=0.833。

計算得：M4=22 238 N·m。

5）單電動機(jī)工作時需要克服的所有阻力矩之和M=16 072 N·m

6）功率計算：

式中：λ為電動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)，變頻電機(jī)，λ=2。

2 結(jié)語

通過對比兩種計算方法，發(fā)現(xiàn)兩種計算方法得出的計算結(jié)果非常接近。

第一種計算方法簡單，第二種計算方法更符合實(shí)際工況。所以在方案設(shè)計時，需要快速的計算出電機(jī)功率，適合采用第一種方法；在產(chǎn)品設(shè)計時，需要更加準(zhǔn)確的計算，適合采用第二種方法。

[1] 中華人民共和國工業(yè)和信息化部.冶金起重機(jī)技術(shù)條件第5部分：鑄造起重機(jī)：JB/T7688.5—2012[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2012.

[2] 中華人民共和國質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局/中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會.起重機(jī)設(shè)計規(guī)范：GB/T 3811—2008[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008.

[3] 第一機(jī)械工業(yè)部起重運(yùn)輸機(jī)械研究所.起重機(jī)設(shè)計手冊[S].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1980.

（編輯：苗運(yùn)平）

Motor Power Calculation for the Hoist Mechanism of Teeming Crane with Straight Reducer

Ma Qiang
（Crane Station,Technology Center of Taiyuan Heavy Industry Co.,Ltd.,Taiyuan Shanxi 030024）

s:This paper introduces two types of calculation methods to motor power of main hoisting mechanism on teeming cranes which adopt structure type of“I”-type gear box with motors locating outermost.Through comparison of these two calculation methods,this paper finds out suitable application of each method respectively.

teeming crane,main hoisting,motor

TG333.21

A

1672-1152（2017）04-0036-02

10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2017.04.14

2017-07-25

馬強(qiáng)（1974—），男，畢業(yè)院校于吉林工業(yè)大學(xué)，大學(xué)本科，現(xiàn)在太原重工股份有限公司技術(shù)中心起重所從事起重機(jī)機(jī)械設(shè)計工作，工程師。