門座式起重機(jī)的旋轉(zhuǎn)阻力矩的處理

摘 要:門座起重機(jī)旋轉(zhuǎn)阻力矩的處理是選擇旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，它處理的正確與否直接影響到驅(qū)動(dòng)類型的選用，同時(shí)也影響到驅(qū)動(dòng)功率的確定。而影響旋轉(zhuǎn)阻力矩因素中的M風(fēng)和M斜是受風(fēng)向影響的，在不同的旋轉(zhuǎn)范圍內(nèi)，可能是驅(qū)動(dòng)力矩，也可能是阻力矩，不能一并都看作阻力矩。所以正確處理M風(fēng)和M斜，又是旋轉(zhuǎn)阻力矩處理的關(guān)鍵。

關(guān)鍵詞:門座起重機(jī)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)阻力矩驅(qū)動(dòng)功率處理

中圖分類號(hào):TH2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1674-098X(2011)09(b)-0077-01

門座式起重機(jī)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中，旋轉(zhuǎn)阻力矩由下面四部分組成:M=M風(fēng)+M斜+M慣+M摩，其中:風(fēng)阻力矩M風(fēng)是作用在旋轉(zhuǎn)部分和貨物上的風(fēng)力所產(chǎn)生的阻力矩;傾斜阻力矩M斜是因?yàn)榱鲃?dòng)式起重機(jī)，很可能在傾斜情況下作業(yè)，此時(shí)，由于旋轉(zhuǎn)部分的自重和貨載不垂直于旋轉(zhuǎn)平面，旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生傾斜阻力矩;慣性阻力矩M慣是旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)在起動(dòng)、不穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)，旋轉(zhuǎn)部分自重、貨重以及轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)件作加速運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生慣性阻力矩;摩擦阻力矩M摩是旋轉(zhuǎn)支承裝置在運(yùn)動(dòng)時(shí)的摩擦力所產(chǎn)生的阻力矩。上述四種阻力矩中，M摩和M慣的大小和方向與臂架轉(zhuǎn)角位置無關(guān)，其方向總是與旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)方向相反;M風(fēng)和M斜不僅大小隨轉(zhuǎn)角方位變化，而且符號(hào)也有時(shí)為正，有時(shí)為負(fù)。在確定不同載荷情況的計(jì)算載荷時(shí)，應(yīng)采用不同組合方式。下面重點(diǎn)討論一下M風(fēng)和M斜的設(shè)計(jì)計(jì)算過程。

1 風(fēng)阻力矩M風(fēng)

風(fēng)阻力矩由兩部分組成，一部分是風(fēng)吹到貨物上引起的，另一部分是風(fēng)吹到起重機(jī)旋轉(zhuǎn)部分引起的。圖1為旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)風(fēng)阻力矩計(jì)算簡圖。

起重機(jī)旋轉(zhuǎn)部分處于任意位置，與風(fēng)向夾角為φ并迎風(fēng)旋轉(zhuǎn)時(shí)，產(chǎn)生的風(fēng)阻力矩為:

M風(fēng)=WⅡ風(fēng)旋·ρ風(fēng)旋·sin2φ+WⅡ風(fēng)貨·Rmax·sinφ=qⅡ風(fēng)(F風(fēng)旋·ρ風(fēng)旋·sinφ+F風(fēng)貨·Rmax)sinφ

其中:WⅡ風(fēng)旋是工作時(shí)作用在起重機(jī)旋轉(zhuǎn)部分的最大風(fēng)力;WⅡ風(fēng)貨是工作時(shí)作用在貨物上的最大風(fēng)力;qⅡ風(fēng)是工作時(shí)最大計(jì)算風(fēng)壓;φ是起重機(jī)臂架與風(fēng)向平面的夾角;F風(fēng)貨是貨物迎風(fēng)面積;F風(fēng)旋是旋轉(zhuǎn)部分迎風(fēng)面積(結(jié)構(gòu)物垂直于風(fēng)力方向平面上的投影面積);ρ風(fēng)旋是臂架垂直于風(fēng)向時(shí)WⅡ風(fēng)旋作用線至旋轉(zhuǎn)中心線的距離。

從M風(fēng)的計(jì)算公式中可以看出:M風(fēng)是個(gè)隨φ角而變化的力矩，當(dāng)φ從0到180°時(shí)，M風(fēng)是風(fēng)阻力矩，且當(dāng)φ=90度時(shí)，M風(fēng)最大，有M風(fēng)max，M風(fēng)max=qⅡ風(fēng)(F風(fēng)旋·ρ風(fēng)旋+ F風(fēng)貨·Rmax)

當(dāng)φ角從180°～360°時(shí)(順風(fēng))，M風(fēng)則不是阻力矩，而是旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)力矩了，在選制動(dòng)器時(shí)，應(yīng)考慮它的影響。

在確定驅(qū)動(dòng)功率時(shí)，風(fēng)阻力矩應(yīng)視驅(qū)動(dòng)型式來考慮。對(duì)于內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)，由于它沒有過載能力，當(dāng)阻力矩大于驅(qū)動(dòng)力矩時(shí)，內(nèi)燃機(jī)會(huì)媳火;對(duì)于電力驅(qū)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)有一定的過載能力，允許短暫過載，只要不超過許容范圍，機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)仍能正常進(jìn)行。因此，對(duì)內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)，按M風(fēng)計(jì)算。對(duì)電力驅(qū)動(dòng)。按等效風(fēng)阻力矩計(jì)算:M風(fēng)(效)=0.7M風(fēng)max。

2 傾斜阻力矩M斜

傾斜阻力矩M斜是起重機(jī)坡度角α所產(chǎn)生，圖2為旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)傾斜阻力矩計(jì)算簡圖。

旋轉(zhuǎn)部分的總重量為V(包括貨物重量)，總重心到旋轉(zhuǎn)中心線距離為e。由圖2可知，當(dāng)旋轉(zhuǎn)部分重心與x—x軸線重合時(shí)，V沿斜面的分力為:VX=Vsinα且V在臂架平面內(nèi)。

當(dāng)臂架轉(zhuǎn)過一個(gè)角φ時(shí)，沿斜面的分力仍為Vsinα，但不在臂架平面內(nèi)。而與臂架成一φ角。此時(shí)分力Vsinα又可分解成沿臂架平面的分力和垂直臂架平面的分力，垂直臂架平面的分力與旋轉(zhuǎn)方向相反。阻礙起重機(jī)旋轉(zhuǎn)，它所產(chǎn)生的阻力矩M斜即為所求:M斜=Vsinα·sinφ·e

其中:V是旋轉(zhuǎn)部分的總重量，V=G旋+Q;e是作用點(diǎn)至旋轉(zhuǎn)中心線的距離;α是坡度傾角;φ是臂架相對(duì)于x—x軸線轉(zhuǎn)過的角度。由上式可知，傾斜阻力矩也是隨φ角而變化的一個(gè)變量。當(dāng)φ=90°時(shí)，sinφ=1，M斜為最大值:M斜max =Vsinα·e

和風(fēng)阻力矩M風(fēng)一樣，當(dāng)φ從0～180°時(shí)，M斜為正值，是阻力矩，當(dāng)φ從180～360°時(shí)，M斜為負(fù)值，是驅(qū)動(dòng)力矩。故在選擇旋轉(zhuǎn)制動(dòng)器時(shí)也應(yīng)考慮該力矩的影響，同計(jì)算等效風(fēng)阻力矩一樣的道理，對(duì)于電力驅(qū)動(dòng)M斜也應(yīng)計(jì)算等效力矩M斜(效):M斜(效)=0.7M斜max。

3 結(jié)語

從以上M風(fēng)和M斜大小的計(jì)算和正負(fù)的判定中，可以清楚的看出它們的大小和方向?qū)︱?qū)動(dòng)裝置的選擇影響很大，希望引起重視。在確定驅(qū)動(dòng)功率時(shí)，根據(jù)不同的驅(qū)動(dòng)型式分析了風(fēng)阻力矩的各種設(shè)計(jì)計(jì)算方法。

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