塔机回转电动机机械特性的计算与应用

    王铖

    

    摘 要：在对塔机控制系统进行设计的过程中，为了保证设计工作的效率以及质量，需要利用计算机软件对塔机电动机机械特性进行准确计算，同时要保证图形绘制作业的准确性，这样才能防止在塔机运行过后塔机回转机构调速时出现冲击问题，确保塔机回转系统安全稳定运行。

    关键词：塔机回转电动机;机械特性;机械特性应用

    文章编号：2095-4085（2020）09-0092-02

    在塔机运行过程中，回转机构是其主要工作机构之一，在塔机运行过程中，为了保证在塔机臂架加长以及起重物品重量不断加大的情况下，塔机回转机构仍然能够稳定安全运行，必须采取有效措施克服在回转机构中遇到的系统冲击问题。而回转机构的机械特性是影响回转机构平稳运行的重要因素，为了对回转机构调速中的冲击问题进行解决，必须对回转阻力矩、电动机机械特性以及拖动力矩进行准确计算。

    1 塔机回转电动机阻力矩

    在塔机运行中回转机构的回转部分质量比较大，在起重过程中吊重还会产生较大转动惯量，而从电动机到塔机臂架的回转过程中，传动机构减速比较大。在回转机构运行中，塔机的臂架长度以及自身截面比很大，在回转过程中很容易出现大幅度摆动情况。此外，回转机构在运行过程中，坡度会随着回转角不断变化，风力作用也会对回转机构的运行稳定性产生极大影响。在对塔机回转电动机机械特性进行计算时，需要克服回转阻力矩，回转阻力矩的计算公式如下。

    T=Tm+Tp+Tw+Tq。

    在公式中Tm表示的是回转支承装置的摩擦阻力矩;Tp表示的坡道阻力矩;Tw表示的是风阻力矩;Tq表示的回转机构调速过程中产生惯性阻力矩[1]。

    2 塔机回转电动机机械特性计算

    2.1 电动机的固有机械特性

    在塔机回转机构电动机运行过程中存在的固有机械特性指的是在电机运行中固有输出转速以及转矩之间的物理特性。在此次研究中主要是以YZR132M2-6绕线电动机为对象对机械特性进行计算。

    2.2 电动机机械特性计算

    在对电动机的机械特性进行计算时，需要先对电动机的转差率以及转矩进行计算，具体的计算公式如下。

    在公式中nS表示的同步转速;n表示的电机转速;Tα表示的是临界转矩;Sα表示的临界转差率。

    在具体的计算中需要使用Excel表格进行计算，具体的操作过程中，在表格第一行的A列、B列、C列、D列、E列中设定转速、转差率、系数1、系数2以及转矩系数。在填写数据以及计算公式时，需要根据各列的具体要求，保证填写准确。（1）对A列转速进行填写时，同步转速为1000r/min，根据电动机的精度要求，从最高的同步转速依次等差递减。在研究中等差为50，输入2个数值后，直接下拉一直到转速设定为0。（2）对B列进行计算时，转差率的计算公式为S=（1000-Ai）/1000。（3）对C列进行计算时，系数1=Bi/0.4427。（4）对D列进行计算时。系数2=1/Ci。（5）对E列进行计算时，转矩系数的计算公式为：T=2×2.51/（Ci+Di）。

    根据设定的Excel表格可以对电动机的机械特性进行准确计算。计算完成后，需要绘制机械特性图。在绘制机械特性图时，需要从以下两方面出发，保证机械特性图绘制质量。第一，确定数据区。在绘制机械特性图时，要以A列中的转速以及E列中与转速对应的转矩系数值为基础进行机械特性图绘制作业[2]。第二，确定图表想到。在绘制机械特性图时，可以在菜单中选择折线图-，在行列中选择列-，在标题界面中将转速确定为Y轴，将转矩系数确定为X轴。在机械特性图绘制中还要对坐标轴、网络线、数据标志、图例以及数据表等进行科学选择。然后点击完成。机械特性图就可以绘制完成。

    3 塔机回转电动机机械特性应用

    在对塔机回转机构电动机机械特性应用过程中主要从以下方面出发。

    （1）起动转矩 在临界转差率比值不同的情况下，机械特性的差别也比较大。例如，系统负载转矩的系数为0.8TN时，加速转矩TR3-Tf=Jα，这种情况下，起动最大转矩与加速转矩之间的比较值为：β=1.5，起动最大转矩为2.3TN，加速转矩为（2.3-0.8）TN+1.5TN;β=2.0，起动最大转矩为1.3TN，加速转矩（1.3-0.8）TN=0.5TN;β=2.5，起动最大转矩为0.7TN，加速转矩为（1.7-0.8）TN=0.1TN。

    TN表示的是電动机的额定转矩，系数=1;TR3表示的是电动机串3段电阻机械特性的转矩;Tf表示的系统负载转矩;系数=0.8;T表示的是系统加速转矩;J表示的回转机构的转动惯量;α表示的是角加速度。

    在β=1.5时，起动转矩比较大，而β=2.5时，比负载小时不能起动，β=2.0时，起动冲击比较小。

    （2）加速转矩 在电动机运行时将转子串接的电阻分为3段，可以将调速控制指令分为4级。在β值不同时，机械特性切换时的最大转矩值以及加速转矩也不同。而β=2.0时，机械特性切换时的最大转矩值以及加速转矩的最大差值为0.2，变化比较小，能够使回转机构平稳加速。

    （3）速度分布 在对电动机的调速转矩进行确定时，可以对电动机工作速度记性改变，在不同机械特性的不同档位电动机的运行速度不同。具体的速度如表1所示。当β=2.0时，电动机的工作转速分布更加合理，能够满足回转机构平稳运行需求。

    4 结 语

    总而言之，在对塔机回转机构电动机机械特性进行计算以及应用过程中，必须认识到电动机回转机构的特点，对电动机固有机械特性进行准确计算，然后将电动机机械特性计算结果应用在电动机控制系统的设计中。这样才能保证塔机回转机构的平稳运行，确保塔机在运行中的安全性。

    参考文献：

    [1]陈天惠.塔机回转电动机机械特性的计算与应用[J].建筑机械：上半月，2008，（17）：83-86.

    [2]陈天惠.变频调速在塔式起重机回转拖动中的应用[J].建筑机械，2011，（23）：75-78.