铸造起重机双电机驱动低速轴刚性连接起升机构制动同步性

铸造起重机双电机驱动低速轴刚性连接起升机构制动同步I生申昌宏张娟玲太原重工技术中心太原030024摘要主要介绍铸造起重机主起升机构采用双电机驱动，低速轴刚性连接结构，制动同步性问题的分析、计算以及减少传动系统惯性冲击载荷的措施。关键词铸造起重机；起升机构；同步性；连接；分析中图分类号TH218文献标识码A文章编号10010785201510009405ABSTRACTTHISARTICLEMAINLYINTRODUCESBRAKINGSYNCHRONIZATIONPROBLEMWITHDOUBLEMOTORDRIVINGANDLOWSPEEDSHAFTRIGIDCONNECTIONLADLECRANE，FOCUSINGONBRAKESYNCHRONIZATIONSANALYSIS，CALCULATIONANDREDUCEINTRANSMISSIONSYSTERNINERTIAIMPACTLOADKEYWORDSLADLECRANE；SYNCHRONIZATION；ANALYSIS；MEASURE0引言铸造起重机是炼钢工艺中的主要设备，由于吊运的是熔融金属，故要求两侧吊钩上升、下降运行尽可能同步。起升机构常见的布置形式如图1图3所示，均由2台电机分别驱动2台减速器、2个卷筒。2个卷筒或2台减速器之间通过联轴器万向轴、齿轮联轴器或过轮相连，以达到两侧卷筒转动同步的目的，这种传动系统称为硬连接。正常工作时2台电机同时驱动两侧卷筒放射花样清晰粗大。这些特征均为冲击断口的典型特征，表明该机立柱的断裂应为受冲击力作用下发生的快速开裂。通过放射区的放射花样的指示作用寻找的裂纹源均位于立柱与耳座焊接处。焊接处发现有多处黄色油漆痕迹和锈迹，说明塔机在涂漆时缺陷即已存在。检查表明，立柱的焊接缺陷数量多，分布广，为普遍存在的缺陷。部分焊接裂纹已经贯穿了焊缝与热影响区并深入母材中，成为极危险的潜在裂纹源。焊接热影响区组织为粗大魏氏组织，极大地增加了该部位的脆性，不利于承受冲击力。断裂发生时，环境温度为一1OCOC，立柱材料为对低温耐冲击性能不作要求的Q235B无缝钢管。实验表明，立柱在OC时的冲击吸收能量较20。【时大幅度下降，立柱的材料脆性明显增加。该事故塔机倒塌时，具备了起吊物发生碰撞引起的外来冲击力、大量未熔合及焊接裂纹等焊接缺陷引起的冲击缺口和低温环境引起的低温脆一94一性等3个利于发生冲击断裂发生的重要因素，最终导致了事故塔机的整体倒塌。我国的大部分塔机使用Q235B及Q345B钢材为原材料。Q235B和Q345B钢材均仅对常温抗冲击性作出了规定，未对低温抗冲击性作规定。塔机在工地实际使用情况下，有可能会遭遇低温气候，钢材在低温环境下抗冲击性降低，造成开裂风险，值得在今后的工作中引起重视。参考文献1GBT7001988碳素结构钢S2GBT2222006钢的成品化学成分允许偏差S3GBT81621999结构用无缝钢管S4GBT81622008结构用无缝钢管S作者厉峰地址杭州天目山路18号浙江省冶金研究院有限公司邮编310007收稿日期20150511起重运输机械201510的，4台工作制动器的制动力矩不一定完全一样。2工作制动器抱闸的先后顺序不一样。4台工作制动器分2组控制，假设工作制动器两两一起控制，先后通电抱闸时间不一样，两侧低速轴上产生不同步的扭矩。3案例1、2是串电阻调速控制，减速器中无棘轮棘爪装置突然打返接制动，会造成高速抱闸的情况，产生的冲击载荷可能更大。23电气控制的影响1案例1、2机构为串电阻调速控制，在机构正常工作的情况下，机构每次工作制动时应该逐步换挡，缓慢降速，为低速制动，制动时的惯性冲击载荷控制在系统可承受的范围内。在实际使用中，往往会出现快速停车或突然打返接制动停车，此时工作制动器在高速情况下抱闸，由于减速器内无棘轮棘爪装置，机构传动链中将产生很大惯性冲击载荷，并伴有较大的冲击声。惯性冲击载荷的大小取决于两侧工作制动器制动时的时间差。2案例3的机构虽然为或变频调速控制或定子调压调速控制，由于各种原因设备经常性突然掉电，造成机构在高速运转条件下制动器突然抱闸，电气失去了调速功能。工作制动器在高速情况下抱闸且两侧传动链的工作制动器上闸时间有先后，制动时将产生很大惯性冲击载荷，造成传动链中的零部件损坏。24意外原因一侧减速器内齿轮突然卡死无法转动，或一侧供电突然断电，无其他措施保护，也可能造成传动链的损坏，此种情况极为少见。3计算与分析以案例计算制动时机构传动系统中低速轴上由制动不同步引起的惯性冲击载荷的大小。31制动瞬时卷简的受力分析制动瞬时两侧卷筒受力简图见图4，设钢丝绳拉力为5，钢丝绳卷绕半径为尺，电机轴上制动器的制动力矩为，从高速轴到卷筒的零部件折合到卷筒轴上的转动惯量，减速器的速比为I。1假设A、B侧卷筒同时制动停止，设卷筒扭矩分别为。、，则TR22SR，卷筒轴的扭矩图见图6A，此时卷筒轴0一。处的扭矩为0，一96图4卷筒受力图卷简短轴只承受弯矩。2假设A侧卷筒先制动停止，B侧卷筒在上升过程中制动，设制动瞬时B侧卷筒扭矩为，卷筒的角加速度为S，此时卷简受力见图5A。1图5卷筒受力图建立动力方程2SRZR2J折G则有R22SR一J折S，卷筒轴的扭矩图见图6B，此时卷筒轴N一0处的瞬时惯性扭矩为2SR一J折SIMZ图6扭矩图3假设A侧卷筒先制动停止，B侧卷筒在下降过程中制动，设制动瞬时B侧卷筒扭矩为，卷筒的角加速度为S，此时卷筒受力见图5B。建立动力方程IMZ一2SR起重运输机械20151O】则有2SRJ折8一IM，卷筒轴的扭矩图见图6C，此时卷简轴0一口处的瞬时惯性扭矩为TM一2SRIMZJ折8由以上分析可知，不论是在上升还是下降过程中制动，卷筒轴00处的瞬时惯性扭矩大小均为TM8一IM，方向相反。32制动器上闸时间差为0104S时的惯性冲击载荷1起重机的主要参数额定起重量为G440T，吊具自重GZ64T；滑轮组倍率Q10；电机的同步转速为N600RMIN，转动惯量为275KGM；高速轴制动轮联轴器的转动惯量为1765KGM；钢丝绳直径D36MM，卷简直径D1500MM，卷筒自重为6061KG，卷简装置质量GI8588KG；卷筒联轴器的转动惯量为5925KGM；减速器速比为I13075；正常工作时，制动器的制动力矩为4560NIN。2假设条件电力液压制动器的液压推杆上闸动作时间一般为07S，制动时间为01S，即总制动时间为08S。假定整个制动过程为匀减速过程，为了定量分析两边制动不同步的问题，分别计算在制动时，一侧传动链先上闸，另一侧滞后01S、02S、03S、04S上闸，制动时产生的惯性冲击载荷。33电动机同步转速为600RMIN，两侧制动器上闸相差01S时两侧的转速差为75RMIN根据运动学分析，先上闸侧传动链制动住后，后上闸一侧传动链在惯性力、重物重力和制动力的共同作用下，继续减速运动，直至速度为0。先上闸一侧传动链制动停止时，后上闸一侧传动链电机的转速为75RRAIN，将此时卷筒的转动转化为低速级齿轮的直线相对运动。假设两侧减速器低速轴的径向偏差距离大齿轮的齿侧间隙为S18MM，当一侧传动链已经制动停止转动，另一侧传动链在惯性力、重物重力和制动力作用下的，制动时间为T，则T。1计算出从高速轴到卷简的零部件折合到卷筒轴上的转动惯量88798577KGITI。2计算制动瞬时卷筒轴上的扭矩低速级齿轮的转速为起重运输机械201510750574RMIN低速级齿轮的线速度为X0045MS一X式中D为低速级齿轮直径，D1498MM。制动时间为_2S，00808SS71S，折一7098076NM用相同方法分别计算高速制动电机转速600RMIN，一侧传动上闸制动停止，另一侧滞后02S、03S、04S上闸时，卷筒轴上的瞬时惯性扭矩分别为7110、20710、53310、1010NM。卷筒短轴材料为35号钢，材料的屈服极限6255NRAM，可承受的最大扭转剪应力为FO“S147NMM，卷筒轴断裂位置的直径为240MILL，抗扭截面模量为2714336MM由147，可计算出卷筒轴承受的最大扭矩为TMW39910NIN533X10NIN4根据计算分析可得1两侧卷筒轴通过万向联轴器实现转动同步，当两侧传动链制动器上闸时间相差03S时，卷简轴上在停车瞬间由于不同步引起的惯性冲击扭矩已经大于卷筒轴能够承受的最大扭矩，卷筒轴断裂。2当两侧传动链制动器上闸时间存在02S及以下差距时，惯性冲击扭矩小于卷筒轴能够承受的最大扭矩，卷筒轴不会断裂。3两侧传动链同步性越好，制动时的电机转速差越小，在制动瞬时产生的惯性冲击扭矩就越小。因此要尽量保证两侧传动链制动的同步性，而且是低速制动，才能保证起升机构的安全运行。一97门架式双刮板取料机刮板俯仰铰座结构分析与改进韦公勋周超华华电重工股份有限公司北京100048摘要基于标准AS4100对门架式双刮板取料机刮板机臂架根部俯仰铰座的结构进行了受力分析和改进，并通过汁算验证了铰座改进的有效性，通过有限元分析，进一步验证了铰座改进后的可靠性。关键词门架式双刮板取料机；AS4100；结构分析；疲劳；有限元分析中图分类号U6539285文献标识码A文章编号10010785201510009804ABSTRACTTHEPAPERPERFORMSSTRESSANALYSISOHTHEPITCHHINGEDSUPPORTATTHEROOTOFSCRAPPERBOOMOFGANTRYDOUBLESCRAPERREELAIMERBASEDONAS4100，ANDPUTSFORWARDFURTHERIMPROVEMENTEFFECTIVITYOFTHEIMPROVEDHINGEDSUPPORTISVERIFIEDTHROUGHCALCULATIONWITHTHEFINITEELEMENTANALYSIS，THEIMPROVEDHINGEDSUPPORTPROVESRELIABLEKEYWORDSGANTRYDOUBLESCRAPERRECLAIMER；AS4100；STRUCTURALANALYSIS；FATIGUE；FINITEELEMENTANALYSISO前言相关数据显示，我国7个碳交易试点纳入碳排放交易体系的配额总量约12亿T，全国碳排放120亿T，整个市场规模预估在30004000亿元，已成为继欧盟之后的全球第二大碳市，大型散料运输机械需求日益增长。在电力、建材、化工、矿山、码头、煤炭、冶金钢厂、粮食等行业的物料存储、输送系统中，取料机作为一种连续高效的散料挖取设备，已经得到广泛应用。门架式双刮板取料机简称刮板机因自动化程度高、出力大、稳定性强、噪声相对较小，获得了澳洲市场的广泛青睐。本文所研究的门架式双刮板取料机RE741生产能力3800TH，为目前全球最大，是我公司潜心研究的新机型，其主要机构组成有固定端梁侧行走、摆动端梁包含行走、固定端梁不包括行走、门架、刮板机取料系统、俯仰机构、5减少传动系统惯性冲击载荷的措施1杜绝机构突然断电或失电，防止传动系统在高速运转时突然抱闸；2此机构的工作制动器控制为1、3一起控制，2、4一起控制，且将两组制动器调整到不同时抱闸，其中一组滞后另一组03S，可实现传动系统低速制动，减少系统制动的惯性冲击载荷；3制动器的制动力矩调整不宜过大，即制动时间略长一些，可减少系统制动的惯性冲击载荷。但要防止时间过长产生溜钩现象；4采用串电阻调速控制时，减速器须内增加棘轮棘爪装置可以使两侧卷筒达到基本同步，减少冲击棘轮棘爪装置的同步差在圆周方向36。以内，但棘轮棘爪装置易损坏；5采用串电阻调速控制时，操作应逐步换挡，缓慢降速或增速，杜绝反接制动，到达