铸造起重机一字形减速器起升机构电机计算

马 强

（太原重工股份有限公司技术中心起重所， 山西 太原 030024）

铸造起重机一字形减速器起升机构电机计算

马 强

（太原重工股份有限公司技术中心起重所， 山西 太原 030024）

介绍了采用一字型减速器电动机布置在最外侧结构型式的铸造起重机主起升机构电动机功率的二种计算方法。通过二种计算方法的比较，为每种计算方法寻找各自适合的用途。

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随着我国经济的迅速发展，作为国家基础行业的冶金行业也获得了空前的发展，各大钢厂的产能不断增加，炼钢配套的铸造起重机吨位也在不断增加，目前国内最大的铸造起重机为宝钢湛江520 t铸造起重机。

国内起重质量不小于350 t的铸造起重机主起升机构结构型式主要有两种：第一种为三减速器品字型布置的结构型式，第二种为一字形减速器电动机布置在最外侧的结构型式。本文只讨论第二种结构型式的电动机计算。

1 电动机计算

以国内某钢厂450 t铸造起重机为例，主要参数：起重质量为450 t，龙门吊具自身质量为63 t，起升速度为12 m/min，工作级别为M8，滑轮组倍率为11。起升机构布置型式如图1。

图1 一字型减速器电动机布置在最外侧

1.1 直接计算功率方法

式中：Pj为计算的电动机静功率，kW；Kh为海拔高度系数，取 Kh=1；Kt为环境温度系数，取 Kt=1；Gt为总起质量，包括吊具质量，Gt=450+63=513 t；Vn为额定起升速度，Vn=12 m/min；ηg为减速装置传动效率，取ηg=0.941；ηd为卷筒装置传动效率，取 ηd=0.98；ηp为滑轮组的传动效率，取ηp=0.906。

根据JB/T7688.5《冶金起重机技术条件第5部分：铸造起重机》4.5.3的规定[1]，采用两套驱动装置的主起升机构，当其中一台电动机或电控装置发生故障时，另一套驱动装置应能保证在额定起重质量时完成一个工作循环。

为了满足标准的要求，根据GB/T 3811《起重机设计规范》6.1.1.1.2.5的规定[2]，每台电动机的功率不小于上述公式计算功率的0.66倍，所以实际需要的每台电动机的功率Pd=0.66×Pj=795 kW。

1.2 力矩计算方法

单电动机要满足工作一个工作循环的工况，实际上是考核单电动机的最大转矩能否克服工作时的所有阻力矩[3]：

式中：M为单电动机工作时需要克服的所有阻力矩之和，M1为电动机工作侧卷筒上稳态扭矩折到电动机工作侧高速轴的阻力矩，M2为非电动机工作侧卷筒上稳态扭矩折到电动机工作侧高速轴的阻力矩，M3为电动机工作侧起升系统的加速阻力矩，M4为非电动机工作侧起升系统的加速阻力矩折到电动机工作侧高速轴的阻力矩。

1）电动机工作侧卷筒上稳态扭矩折到电动机工作侧高速轴的阻力矩：

式中：Smax为钢丝绳最大工作静拉力，N；Dcp为以钢丝绳中心线计算的钢丝绳卷绕直径，m，Dcp=2.54 m；i为减速器速比，i=59.92。

式中：q为滑轮组倍率，q=11；a为滑轮组上钢丝绳绕入卷筒上的根数，a=4。

计算得：Smax=128 819 N，M1=5 803 N·m。

2）非电动机工作侧卷筒上稳态扭矩折到电动机工作侧高速轴的阻力矩：

式中：ηg1为两卷筒之间的减速器传动效率，ηg1=0.983=0.941。

计算得：M2=6 167 N·m。

3）电动机工作侧起升系统的加速阻力矩：

式中：[J]为高速轴旋转件转动惯量和卷筒上载荷折到高速轴的转动惯量之和，kg·m2；nm为电动机的额定转数，nm=993；t为加速时间，s，t=4 s。

式中：Jm为电动机转子的转动惯量，取Jm=54；Ji为高速轴联轴器的转动惯量，Ji=16.6。

计算得：[J]=71.7，M3=1 864 N·m。

4）非电动机工作侧起升系统的加速阻力矩折到电动机工作侧高速轴的阻力矩：

式中：ηg2为两电动机之间的减速器传动效率，ηg2=0.989=0.833。

计算得：M4=22 238 N·m。

5）单电动机工作时需要克服的所有阻力矩之和M=16 072 N·m

6）功率计算：

式中：λ为电动机最大转矩倍数，变频电机，λ=2。

2 结语

通过对比两种计算方法，发现两种计算方法得出的计算结果非常接近。

第一种计算方法简单，第二种计算方法更符合实际工况。所以在方案设计时，需要快速的计算出电机功率，适合采用第一种方法；在产品设计时，需要更加准确的计算，适合采用第二种方法。

[1] 中华人民共和国工业和信息化部.冶金起重机技术条件第5部分：铸造起重机：JB/T7688.5—2012[S].北京：中国标准出版社，2012.

[2] 中华人民共和国质量监督检验检疫总局/中国国家标准化管理委员会.起重机设计规范：GB/T 3811—2008[S].北京：中国标准出版社，2008.

[3] 第一机械工业部起重运输机械研究所.起重机设计手册[S].北京：机械工业出版社，1980.

（编辑：苗运平）

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

马强（1974—），男，毕业院校于吉林工业大学，大学本科，现在太原重工股份有限公司技术中心起重所从事起重机机械设计工作，工程师。