塔機回轉(zhuǎn)電動機機械特性的計算與應(yīng)用

王鋮

摘 要：在對塔機控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計的過程中，為了保證設(shè)計工作的效率以及質(zhì)量，需要利用計算機軟件對塔機電動機機械特性進(jìn)行準(zhǔn)確計算，同時要保證圖形繪制作業(yè)的準(zhǔn)確性，這樣才能防止在塔機運行過后塔機回轉(zhuǎn)機構(gòu)調(diào)速時出現(xiàn)沖擊問題，確保塔機回轉(zhuǎn)系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。

關(guān)鍵詞：塔機回轉(zhuǎn)電動機;機械特性;機械特性應(yīng)用

文章編號：2095-4085（2020）09-0092-02

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

1 塔機回轉(zhuǎn)電動機阻力矩

在塔機運行中回轉(zhuǎn)機構(gòu)的回轉(zhuǎn)部分質(zhì)量比較大，在起重過程中吊重還會產(chǎn)生較大轉(zhuǎn)動慣量，而從電動機到塔機臂架的回轉(zhuǎn)過程中，傳動機構(gòu)減速比較大。在回轉(zhuǎn)機構(gòu)運行中，塔機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)大幅度擺動情況。此外，回轉(zhuǎn)機構(gòu)在運行過程中，坡度會隨著回轉(zhuǎn)角不斷變化，風(fēng)力作用也會對回轉(zhuǎn)機構(gòu)的運行穩(wěn)定性產(chǎn)生極大影響。在對塔機回轉(zhuǎn)電動機機械特性進(jìn)行計算時，需要克服回轉(zhuǎn)阻力矩，回轉(zhuǎn)阻力矩的計算公式如下。

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)機構(gòu)調(diào)速過程中產(chǎn)生慣性阻力矩[1]。

2 塔機回轉(zhuǎn)電動機機械特性計算

2.1 電動機的固有機械特性

在塔機回轉(zhuǎn)機構(gòu)電動機運行過程中存在的固有機械特性指的是在電機運行中固有輸出轉(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繞線電動機為對象對機械特性進(jìn)行計算。

2.2 電動機機械特性計算

在對電動機的機械特性進(jìn)行計算時，需要先對電動機的轉(zhuǎn)差率以及轉(zhuǎn)矩進(jìn)行計算，具體的計算公式如下。

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

在具體的計算中需要使用Excel表格進(jìn)行計算，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)以及計算公式時，需要根據(jù)各列的具體要求，保證填寫準(zhǔn)確。（1）對A列轉(zhuǎn)速進(jìn)行填寫時，同步轉(zhuǎn)速為1000r/min，根據(jù)電動機的精度要求，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個數(shù)值后，直接下拉一直到轉(zhuǎn)速設(shè)定為0。（2）對B列進(jìn)行計算時，轉(zhuǎn)差率的計算公式為S=（1000-Ai）/1000。（3）對C列進(jìn)行計算時，系數(shù)1=Bi/0.4427。（4）對D列進(jìn)行計算時。系數(shù)2=1/Ci。（5）對E列進(jìn)行計算時，轉(zhuǎn)矩系數(shù)的計算公式為：T=2×2.51/（Ci+Di）。

根據(jù)設(shè)定的Excel表格可以對電動機的機械特性進(jìn)行準(zhǔn)確計算。計算完成后，需要繪制機械特性圖。在繪制機械特性圖時，需要從以下兩方面出發(fā)，保證機械特性圖繪制質(zhì)量。第一，確定數(shù)據(jù)區(qū)。在繪制機械特性圖時，要以A列中的轉(zhuǎn)速以及E列中與轉(zhuǎn)速對應(yīng)的轉(zhuǎn)矩系數(shù)值為基礎(chǔ)進(jìn)行機械特性圖繪制作業(yè)[2]。第二，確定圖表想到。在繪制機械特性圖時，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。在機械特性圖繪制中還要對坐標(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。然后點擊完成。機械特性圖就可以繪制完成。

3 塔機回轉(zhuǎn)電動機機械特性應(yīng)用

在對塔機回轉(zhuǎn)機構(gòu)電動機機械特性應(yīng)用過程中主要從以下方面出發(fā)。

（1）起動轉(zhuǎn)矩 在臨界轉(zhuǎn)差率比值不同的情況下，機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，加速轉(zhuǎn)矩TR3-Tf=Jα，這種情況下，起動最大轉(zhuǎn)矩與加速轉(zhuǎn)矩之間的比較值為：β=1.5，起動最大轉(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表示的是電動機的額定轉(zhuǎn)矩，系數(shù)=1;TR3表示的是電動機串3段電阻機械特性的轉(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)機構(gòu)的轉(zhuǎn)動慣量;α表示的是角加速度。

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

（2）加速轉(zhuǎn)矩 在電動機運行時將轉(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。在β值不同時，機械特性切換時的最大轉(zhuǎn)矩值以及加速轉(zhuǎn)矩也不同。而β=2.0時，機械特性切換時的最大轉(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)機構(gòu)平穩(wěn)加速。

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

4 結(jié) 語

總而言之，在對塔機回轉(zhuǎn)機構(gòu)電動機機械特性進(jìn)行計算以及應(yīng)用過程中，必須認(rèn)識到電動機回轉(zhuǎn)機構(gòu)的特點，對電動機固有機械特性進(jìn)行準(zhǔn)確計算，然后將電動機機械特性計算結(jié)果應(yīng)用在電動機控制系統(tǒng)的設(shè)計中。這樣才能保證塔機回轉(zhuǎn)機構(gòu)的平穩(wěn)運行，確保塔機在運行中的安全性。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳天惠.塔機回轉(zhuǎn)電動機機械特性的計算與應(yīng)用[J].建筑機械：上半月，2008，（17）：83-86.

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