新型无减速器起重机

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Abstract：The paper introduces the structure features and working principle of a crane without reducer.A motor withslow revolution speed and high torque is used for drives of lifting mechanism，trolley traveling mechanism，and crane trav·e1ing mechanism.The motor is provided with not only the soft start，but also functions of deceleration，and friction bra-king，and with supporting frequency converter，its braking speed and braking torque features large adjustable range.Anyimpacts appearing at start and stop can be significantly reduced.Such motor has a good development prospect when beingapplied to cranes。

Keywords：crane without reducer；slow revolution speed；high torque；motor0 概述 1 无减速器起重机的结构及原理在起重机的驱动装置中，运行机构和起升机构的末端输出轴都必须具备转速低、扭矩大的特性 ，以满足工作要求。根据功率、转速、扭矩之间的基本关系，在功率-定的情况下，转速越低，扭矩就会越大。所以，国内起重机各机构的驱动装置大多采用的是电机、减速器、制动器之间靠传动轴和联轴器连接传动的传统布置方式，这种方案虽然成本较低，但是整套装置 自重大，故障点多，噪声大，效率低，而且折装维修不便。另外，传统的刹车机构仅对传动轴进行刹车，这种间接刹车方式并不能有效地制动，尤其是力矩较大的传动轴，-旦出现故障就可能造成制动失效。

最新的解决方案是采用永磁无刷电机，功率因数接近于 1，几乎无噪声，特别适宜低转速、大扭矩驱动，不仅不需要变速机构，而且寿命长，免于维护。针对起重机传动机构的特点，将起重机驱动机构运用集成拈化技术，采用低转速、大扭矩永磁电动机对传动部分直接驱动，代替原有的传动方式，即无减速器起重机。

- 78 - 如图 1所示，无减速器起重机包括大车运行机构、小车运行机构和起升机构等。

大车和小车运行机构的驱动电机转轴通过联轴器与大车、小车车轮转轴传动连接，驱动电机均采用低转速、大转矩电动机，电动机下端设有底座，底座固定在连接梁上。它们的刹车是靠启用电机 自身摩擦制动实现制动功能，如图 1a和图1b所示。

起升机构包括支架和安装在支架上的卷筒，其驱动电机也采用低转速、大转矩电动机，在卷筒的侧面设有刹车机构 (刹车盘或轮辐)，刹车机构的刹车片与刹车盘或轮辐匹配并直接对其进行制动，刹车机构是盘式刹车机构或为鼓式刹车机构 ，可直接对卷筒制动，如图 1c所示。

2 电气控制及操作目前 ，国内低转速、大转矩电动机的输出转速范围为 1.2～500 r/min，输 出扭矩范 围120～80 000 N·m。为低转速、大扭矩电机配备变频器《起重运输机械》 2013(3) (c)1.大车运行机构的端梁 2.主梁 3.大车驱动电机底座 4.大车驱动电机 5.大车用联轴器 6.大车运行轨道 7.小车运行导轨 8.小车驱动电机 9.小车驱动电机底座 10.小车用联轴器 1 1.起升机构驱动电机 12.起升机构的卷筒 13.小车车架 14.卷筒两端轴承座 15.刹车机构 l6.小车车轮 17.起升机构支架 l8.起升机构联轴器图 1 无减速器起重机整体结构和安全装置，如起升限位开关、大车终点限位开关等。无减速器起重机的电气设备按其操纵方式可分为地面操纵、操纵室操纵及邑操纵 3种形式。按操纵线路和电压可分为低压 (36 V)、高压(380 V)2种。

地 面 操 纵 的运 行 速 度 分 为 15 m/min和30 m/min等2种速度 ，起升速度分为 8 m/min和4 m/min等 2种速度，也可根据用户的要求设定起《起重运输机械》 2013(3)升与运行速度。

无减速器起重机的电控设备 由电器控制箱、控制按钮、断火限位器组成。地面操纵时，需先启动总启动按钮，使总接触器通电闭合，各机构方可运行。启动各机构运行按钮，接触器通电吸合 ，电动机即正向或反向运转。当起重机行走至极限位置时，行程开关的-对触头打开，机构断电，此时只能操纵机构朝反方向运行。行程开关是为了防止超程而发生事故的保护装置，故不应作为正常操纵时的断电开关。

操纵室及邑器操纵的无减速器起重机运行机构 的 运 行 速 度 分 为 4.5～45 m/min、6～60 m/min和7.5-75 m/min等 3种。当运行速度为7.5～75 m/min时，为保证起动平稳，操纵由主令控制器、起重机专用变频器来实现，只有当主令控制器手柄置于零位时，才能启动 (零位保护)。

操纵时先接通电铃，向地面人员发出工作警示信号，按下启动按钮使总接触器工作，各机构运行。

当主令控制器手柄由零位扳向正转或反转位置时，变频器即以正转或反转相序接通电动机定子，并逐级通过变频器驱动电机到平稳达设定转速，使起重机逐渐达到额定运行速度，保证起动平稳。

在运行中，当起重机行走至极限位置时，行程开关的-对触头打开，将运行信号切断，此时起重机只能以反向速度运行 ，不能正向运行。

3 无减速器起重机的优势1)由于整车机构不再需要通过安装减速器来增加输出扭矩与减小输出转速，可减少动力传动环节，缩短系统的响应时间，提高系统的控制精度 ，从而减少故障点，提高可靠性，还可简化起重机的控制操作。

2)采用集成化、柔性化的设计方法，使这种新形式的起重机驱动机构 的结构紧凑、体积孝重量轻，可降低对其支撑结构的强度、刚度要求；在-定程度上降低了大、小车运行机构的轮压，从整体上不仅可减胁装尺寸，减轻整机质量，实现轻量化设计，而且外形简洁美观。

3)传动性能好，低速转矩大，运转平稳，振动小，噪声低，传动精度高，功率损失少，电机启动电流和运转电流都较小，比具有减速装置的传统机构具有更强的过载能力。

- 79 - 考虑作业能力和能耗的港口装卸机械配置研究杨 斌 史上海海事大学旭 刘学淑上海 201306摘 要：以绿色物流为理念，以降低能源消耗为 目标 ，对港 口装卸机械配置进行研究。采用有别于只考虑成本与时间因素的思维 ，运用数学规划的方法研究建立考虑作业能力和能耗的港 口装卸机械配置模型，并以某港 口装卸机械的数据为例进行计算，与不考虑能耗的模型及该港 口原配置方案进行了比较研究 ，得出结论：建立考虑作业能力和能耗的港口装卸机械数量配置模型，可以在提高装卸系统生产效率的同时，降低装卸系统机械的总能耗。

关键词：集装箱港口；装卸机械配置；作业能力；能耗中图分类号：U169.62 文献标识码 ：A 文章编号 ：1001-0785(2013)03-0080-05Abstract：With the green logistics as the principle，and reduction of energy consumption as the target，the alocationof port handling machinery is studied in the paper.Instead of only considering cost and timectom，the model of port han-dling machinery allocation with consideration of work capacity and energy consumption is buih with the method of mathemat-ical programming，providing further calcation based on the data of a kind of port handling machinery as an exam-ple.Comparison with the model without regard to energy consumption and the original alocation plan shows that the modelfor handling machinery alocation considering working capacity and energy consumption can not only improve the productioneficiency of handling system，but also reduce the total energy consumption of the system。

Keywords：container port；handling machinery allocation；working capacity；energy consumption。引言 、速 是 盖 薹 o随着经济全球化进程的加快，现代物流业迅 14个，生产性码头泊位的数量达到3.5万个，港基金项目：国家自然科学基金项目 (71171129)，上海市科委科研计划项 目 (10190502500、11510501900)，上海市教委科研计划项目 (11YZ137、11CXYd7)。

5)可降低成本，提高经济效益。同样吨位的起重机，采用低速电机直接驱动机构 比普通电动机 减速装置 (器)的间接驱动机构，前期投资和后期的维护成本都大大降低。

4 结论1)参照 GB/T 38112008《起重机设计规范》，ISO国际标准和欧洲标准以及其他国际先进技术，如 FEM1.001：1998《欧洲起重机设计规范》，充分研究并掌握了低速、大扭矩永磁电机的特性及调速控制系统和高可靠性安全抱闸系统，进而开发了低转速、大转矩电机直接驱动各机构的方式，形成-套稳定可靠的调速技术，无线数据采集传输及控制技术，填补了国内空白。

- 80 - 2)无减速器起重机凭借其结构紧凑、外形尺寸孝自重轻、效率高、能耗孝故障率低等优点，必将成为起重机的高端产品，利润可观，所以市场前景十分广阔。

3)文中所述形式起重机 目前的价格较贵，需要进-步研制出满足要求的低价格的电动机。