王鋮

摘 要：在對(duì)塔機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，為了保證設(shè)計(jì)工作的效率以及質(zhì)量，需要利用計(jì)算機(jī)軟件對(duì)塔機(jī)電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算，同時(shí)要保證圖形繪制作業(yè)的準(zhǔn)確性，這樣才能防止在塔機(jī)運(yùn)行過后塔機(jī)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)調(diào)速時(shí)出現(xiàn)沖擊問題，確保塔機(jī)回轉(zhuǎn)系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：塔機(jī)回轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī);機(jī)械特性;機(jī)械特性應(yīng)用

文章編號(hào)：2095-4085（2020）09-0092-02

在塔機(jī)運(yùn)行過程中，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)是其主要工作機(jī)構(gòu)之一，在塔機(jī)運(yùn)行過程中，為了保證在塔機(jī)臂架加長以及起重物品重量不斷加大的情況下，塔機(jī)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)仍然能夠穩(wěn)定安全運(yùn)行，必須采取有效措施克服在回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中遇到的系統(tǒng)沖擊問題。而回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的機(jī)械特性是影響回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)平穩(wěn)運(yùn)行的重要因素，為了對(duì)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)調(diào)速中的沖擊問題進(jìn)行解決，必須對(duì)回轉(zhuǎn)阻力矩、電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性以及拖動(dòng)力矩進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算。

1 塔機(jī)回轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)阻力矩

在塔機(jī)運(yùn)行中回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的回轉(zhuǎn)部分質(zhì)量比較大，在起重過程中吊重還會(huì)產(chǎn)生較大轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，而從電動(dòng)機(jī)到塔機(jī)臂架的回轉(zhuǎn)過程中，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)減速比較大。在回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)運(yùn)行中，塔機(jī)的臂架長度以及自身截面比很大，在回轉(zhuǎn)過程中很容易出現(xiàn)大幅度擺動(dòng)情況。此外，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)在運(yùn)行過程中，坡度會(huì)隨著回轉(zhuǎn)角不斷變化，風(fēng)力作用也會(huì)對(duì)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的運(yùn)行穩(wěn)定性產(chǎn)生極大影響。在對(duì)塔機(jī)回轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性進(jìn)行計(jì)算時(shí)，需要克服回轉(zhuǎn)阻力矩，回轉(zhuǎn)阻力矩的計(jì)算公式如下。

T=T_m+T_p+T_w+T_q。

在公式中Tm表示的是回轉(zhuǎn)支承裝置的摩擦阻力矩;Tp表示的坡道阻力矩;Tw表示的是風(fēng)阻力矩;Tq表示的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)調(diào)速過程中產(chǎn)生慣性阻力矩[1]。

2 塔機(jī)回轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性計(jì)算

2.1 電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性

在塔機(jī)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行過程中存在的固有機(jī)械特性指的是在電機(jī)運(yùn)行中固有輸出轉(zhuǎn)速以及轉(zhuǎn)矩之間的物理特性。在此次研究中主要是以YZR132M2-6繞線電動(dòng)機(jī)為對(duì)象對(duì)機(jī)械特性進(jìn)行計(jì)算。

2.2 電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性計(jì)算

在對(duì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性進(jìn)行計(jì)算時(shí)，需要先對(duì)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率以及轉(zhuǎn)矩進(jìn)行計(jì)算，具體的計(jì)算公式如下。

在公式中nS表示的同步轉(zhuǎn)速;n表示的電機(jī)轉(zhuǎn)速;Tα表示的是臨界轉(zhuǎn)矩;Sα表示的臨界轉(zhuǎn)差率。

在具體的計(jì)算中需要使用Excel表格進(jìn)行計(jì)算，具體的操作過程中，在表格第一行的A列、B列、C列、D列、E列中設(shè)定轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)差率、系數(shù)1、系數(shù)2以及轉(zhuǎn)矩系數(shù)。在填寫數(shù)據(jù)以及計(jì)算公式時(shí)，需要根據(jù)各列的具體要求，保證填寫準(zhǔn)確。（1）對(duì)A列轉(zhuǎn)速進(jìn)行填寫時(shí)，同步轉(zhuǎn)速為1000r/min，根據(jù)電動(dòng)機(jī)的精度要求，從最高的同步轉(zhuǎn)速依次等差遞減。在研究中等差為50，輸入2個(gè)數(shù)值后，直接下拉一直到轉(zhuǎn)速設(shè)定為0。（2）對(duì)B列進(jìn)行計(jì)算時(shí)，轉(zhuǎn)差率的計(jì)算公式為S=（1000-Ai）/1000。（3）對(duì)C列進(jìn)行計(jì)算時(shí)，系數(shù)1=Bi/0.4427。（4）對(duì)D列進(jìn)行計(jì)算時(shí)。系數(shù)2=1/Ci。（5）對(duì)E列進(jìn)行計(jì)算時(shí)，轉(zhuǎn)矩系數(shù)的計(jì)算公式為：T=2×2.51/（Ci+Di）。

根據(jù)設(shè)定的Excel表格可以對(duì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算。計(jì)算完成后，需要繪制機(jī)械特性圖。在繪制機(jī)械特性圖時(shí)，需要從以下兩方面出發(fā)，保證機(jī)械特性圖繪制質(zhì)量。第一，確定數(shù)據(jù)區(qū)。在繪制機(jī)械特性圖時(shí)，要以A列中的轉(zhuǎn)速以及E列中與轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)矩系數(shù)值為基礎(chǔ)進(jìn)行機(jī)械特性圖繪制作業(yè)[2]。第二，確定圖表想到。在繪制機(jī)械特性圖時(shí)，可以在菜單中選擇折線圖-，在行列中選擇列-，在標(biāo)題界面中將轉(zhuǎn)速確定為Y軸，將轉(zhuǎn)矩系數(shù)確定為X軸。在機(jī)械特性圖繪制中還要對(duì)坐標(biāo)軸、網(wǎng)絡(luò)線、數(shù)據(jù)標(biāo)志、圖例以及數(shù)據(jù)表等進(jìn)行科學(xué)選擇。然后點(diǎn)擊完成。機(jī)械特性圖就可以繪制完成。

3 塔機(jī)回轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性應(yīng)用

在對(duì)塔機(jī)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性應(yīng)用過程中主要從以下方面出發(fā)。

（1）起動(dòng)轉(zhuǎn)矩 在臨界轉(zhuǎn)差率比值不同的情況下，機(jī)械特性的差別也比較大。例如，系統(tǒng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩的系數(shù)為0.8TN時(shí)，加速轉(zhuǎn)矩TR3-Tf=Jα，這種情況下，起動(dòng)最大轉(zhuǎn)矩與加速轉(zhuǎn)矩之間的比較值為：β=1.5，起動(dòng)最大轉(zhuǎn)矩為2.3TN，加速轉(zhuǎn)矩為（2.3-0.8）TN+1.5TN;β=2.0，起動(dòng)最大轉(zhuǎn)矩為1.3TN，加速轉(zhuǎn)矩（1.3-0.8）TN=0.5TN;β=2.5，起動(dòng)最大轉(zhuǎn)矩為0.7TN，加速轉(zhuǎn)矩為（1.7-0.8）TN=0.1TN。

TN表示的是電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩，系數(shù)=1;TR3表示的是電動(dòng)機(jī)串3段電阻機(jī)械特性的轉(zhuǎn)矩;Tf表示的系統(tǒng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩;系數(shù)=0.8;T表示的是系統(tǒng)加速轉(zhuǎn)矩;J表示的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量;α表示的是角加速度。

在β=1.5時(shí)，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩比較大，而β=2.5時(shí)，比負(fù)載小時(shí)不能起動(dòng)，β=2.0時(shí)，起動(dòng)沖擊比較小。

（2）加速轉(zhuǎn)矩 在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)將轉(zhuǎn)子串接的電阻分為3段，可以將調(diào)速控制指令分為4級(jí)。在β值不同時(shí)，機(jī)械特性切換時(shí)的最大轉(zhuǎn)矩值以及加速轉(zhuǎn)矩也不同。而β=2.0時(shí)，機(jī)械特性切換時(shí)的最大轉(zhuǎn)矩值以及加速轉(zhuǎn)矩的最大差值為0.2，變化比較小，能夠使回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)平穩(wěn)加速。

（3）速度分布 在對(duì)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速轉(zhuǎn)矩進(jìn)行確定時(shí)，可以對(duì)電動(dòng)機(jī)工作速度記性改變，在不同機(jī)械特性的不同檔位電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行速度不同。具體的速度如表1所示。當(dāng)β=2.0時(shí)，電動(dòng)機(jī)的工作轉(zhuǎn)速分布更加合理，能夠滿足回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)平穩(wěn)運(yùn)行需求。

4 結(jié) 語

總而言之，在對(duì)塔機(jī)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性進(jìn)行計(jì)算以及應(yīng)用過程中，必須認(rèn)識(shí)到電動(dòng)機(jī)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)，對(duì)電動(dòng)機(jī)固有機(jī)械特性進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算，然后將電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性計(jì)算結(jié)果應(yīng)用在電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中。這樣才能保證塔機(jī)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的平穩(wěn)運(yùn)行，確保塔機(jī)在運(yùn)行中的安全性。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳天惠.塔機(jī)回轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性的計(jì)算與應(yīng)用[J].建筑機(jī)械：上半月，2008，（17）：83-86.

[2]陳天惠.變頻調(diào)速在塔式起重機(jī)回轉(zhuǎn)拖動(dòng)中的應(yīng)用[J].建筑機(jī)械，2011，（23）：75-78.