Строительные машины и оборудование, справочник







Грузоподъемные электромагниты

Категория:
   Электрическое оборудование


Грузоподъемные электромагниты

Грузоподъемные электромагниты применяют в качестве грузозахватных приспособлений при разгрузке, погрузке и транспортировке изделий из ферромагнитных материалов (чугуна, магнитопроводящеи стали), которые представляют собой сплавы, обладающие высокой магнитной проницаемостью и малым сопротивлением магнитному потоку.

Преимущества грузоподъемных электромагнитов заключаются в следующем: – дистанционность управления, позволяющая производить захват грузов без непосредственного участия рабочего; – способность работать с горячими грузами, температура которых достигает 500 °С; удобство работы с грузами неопределенной формы, закрепление которых при других способах транспортировки представляет большие трудности и приводит к потере рабочего времени; – простота и быстрота захвата и опускания груза; – зависимость подъемной силы электромагнита от питающего напряжения и некоторых конструктивных факторов, что позволяет регулировать грузоподъемность в определенных пределах.

Грузоподъемные электромагниты типов М-22Б, М-40Б, М-42Б и М-62Б изготовляют круглыми, а типов ПМ-15 и ПМ-25А — прямоугольными. Электромагнит типа М-42Б представлен на рис. 5.27, а типа ПМ-15 — на рис. 5.28. Круглые электромагниты (кроме М-40Б) предназначены для транспортировки стальных и чугунных грузов относительно небольших размеров или неопределенной формы: плит, болванок, чугунных чушек, стружки, пакетов и рулонов листовой стали и т. п. Они применяются также на копровых участках металлургических предприятий для подъема бойных шаров, которыми дробят крупный чугунный металлолом. Для работы с бойным шаром используют как обычные круглые электромагниты, так и круглые со специальными сферическими полюсами типа М-40Б, которые при сохранении массы и мощности обладают большей грузоподъемностью и позволяют значительно повысить точность падения бойного шара.

Рис. 5.27. Электромагнит типа М-42Б
1 — коробка контактных зажимов; 2 — контактная шпилька; 3 — выводная пластина; 4 — корпус; 5 — катушка; 6 — оболочка катушки; 7 — наружный полюс; 8 — асбестовая набивка; 9 — немагнитная шайба; 10 «— внутренний полюс; 11 — цепь; 12 — секция катушки

Круглые электромагниты могут служить также для транспортировки стальных и чугунных изделий, упакованных в деревянные ящики или бочки.

Прямоугольные электромагниты предназначены для транспортировки стальных и чугунных длинномерных грузов: рельсов, балок, труб, стали круглого и квадратного профилей, листовой стали и т.д. В зависимости от длины этих грузов применяют два, три и более прямоугольных электромагнитов, работающих одновременно на одной траверсе крана.

Рис. 5.28. Электромагнит типа ПМ-15

Рис. 5.29. Траверса крана с четырьмя попарно соединенными электромагнитами типа ПМ-15

В отдельных случаях, когда необходимо транспортировать рельсы или другой длинномерный прокат рядами, более широкими, чем длина электромагнитов (например, при погрузке рельсов на платформы), на траверсу крана целесообразно подвешивать по два спаренных по длине электромагнита. Так, подвесив по два спаренных электромагнита типа ПМ-15 (рис. 5.29), можно грузить рельсы рядами шириной, равной двум длинам электромагнита, т. е. 2200 мм. Чтобы сочленить два электромагнита, коромысла для их подвески достаточно заменить одним общим коромыслом или переоборудовать траверсу крана.

Круглые и прямоугольные электромагниты, кроме того, применяют:

1) на электрических станциях и в литейных цехах для сепарации металлических включений из каменного угля, перемещаемого на транспортерных лентах, и из формовочной земли.

В этих случаях электромагниты используют в длительном режиме работы (ПВ = 100 %), в связи с чем для ограничения чрезмерного нагрева катушек требуется снижать питающее напряжение до 140— 150 В. Чтобы повысить эффективность работы грузоподъемного электромагнита при сепарации, на транспортной ленте перед электромагнитом устанавливают металлоискатели. При появлении металлических включений металлоискатель подает импульс на форсировку электромагнита, после чего последний включается на повышенное напряжение в момент подхода к нему металла. В схеме с форсировкой приложенное длительно напряжение на электромагните следует дополнительно снизить по сравнению с указанными выше значениями. Такая схема позволяет существенно J усилить магнитное поле при ограниченном нагреве электромагнитов;

2) в местах, где требуется регулировать грузоподъемность.

Рис. 5.30. Кантовка слябов дость круглым электромагнитом

Электромагниты применяют для раскладки листовой стали на пачки по одному листу с последующим сбором их в пачку. Раскладку листов можно производить двумя способами:
а) постепенным уменьшением тока в катушке электро магнита.
Опыт раскладки круглым электромагнитом показал, что в поднятой пачке из 11 листов толщиной 5 мм каждый первый лист упал, когда ток составлял 37,5 % начального, второй — 26%, третий — 21%, четвертый — 10 %, девятый — 8,75 %, десятый — 7,5 %, одиннадцатый — 3,7 % ;
б) сбросом отдельных листов с помощью коротких отключений электромагнитов.

Время отключения примерно 1 с. Таким способом раскладывают пачки до 10 листов. Второй способ раскладки более производительный. Чтобы собрать разложенные листы в пачку, необходимо задерживать электромагнит на 1—2 с над листами при расстоянии от листа 100—150 мм;

3) для кантования слябов и листов.

При кантовании лист захватывают за край, поднимают и, двигая 1 кран, опускают, при этом лист переворачивается. Сляб при кантовании захватывают на половину его ширины (рис. 5.30). Подняв его на высоту около 4 м, электромагнит отключают, сляб отрывается и, переворачиваясь в воздухе, падает. Можно кантовать два сляба одновременно.

Катушка электромагнита рассчитана на напряжение 220 В постоянного тока. Если кран питается от сети переменного тока, обычно для питания электромагнита используют двигатель-генераторную установку, мощность генератора которой должна быть не меньше максимальной мощности, потребляемой электромагнитами и разрядными сопротивлениями. В настоящее время начали применять выпрямительные установки вместо машинных.

Катушка электромагнита рассчитана на работу в повторно-кратковременном режиме с ПВ = 50 % при длительности цикла 10 мин. Если относительная продолжительность включения превышает 50 %, необходимо уменьшить напряжение на контактных зажимах электромагнита, чтобы ограничить чрезмерный нагрев его катушки. Но напряжение на аппаратуре управления должно сохраняться на уровне 220 В. Напряжение снижают, включая добавочное сопротивление последовательно с обмоткой электромагнита. Подъемная сила электромагнита при этом несколько уменьшается.

Значения напряжения на зажимах электромагнита при ПВ > 50 % приведены ниже.

ПВ, % 60 70 80 90 100

Напряжение, В …….. 200 185 173 164 155

Подъемная сила электромагнита зависит от формы, размеров, температуры и химического состава поднимаемых грузов, а также от следующих факторов.

1. С увеличением процентного содержания углерода и примесей (марганца, фосфора, серы) подъемная сила снижается.

2. Нагрев катушки увеличивает ее сопротивление, что приводит к уменьшению тока и числа ампер-витков, а значит, к снижению магнитного потока и подъемной силы электромагнита; поэтому грузоподъемность электромагнита в нагретом состоянии меньше, чем в холодном. В холодном состоянии сопротивление катушки в 1,4— 1,6 раза меньше, чем при достижении установившейся температуры (130—160 °С), а ток соответственно выше.

Степень снижения подъемной силы при уменьшении тока зависит от насыщения магнитной системы. С увеличением насыщения, что происходит при подъеме сплошной плиты, падение ее от нагрева обмотки менее заметно.

Следует помнить, что преждевременное включение электромагнита и задержка его отключения приводят к дополнительному нагреву катушки и снижению подъемной силы.

В начале работы или при работе с относительной продолжительностью включения менее 50 % температура катушки ниже допустимой, ток выше и грузоподъемная сила также выше.

3. Магнитная проницаемость в интервале температур 200—720 °С снижается, уменьшая подъемную силу, и в конце этого интервала достигает нуля. Кроме того, при длительном воздействии высокой температуры груза катушка дополнительно подогревается и увеличивается ее сопротивление, в связи с чем грузоподъемная сила снижается.

4. Грузоподъемность электромагнита в зависимости от формы, размеров и укладки груза изменяется в 50— 75 раз. Чем больше площадь сечения поднимаемого груза и чем меньше воздушные промежутки между его отдельными частями, а также между грузом и полюсами электромагнита, тем выше подъемная сила электромагнита. Значения подъемной силы электромагнитов типов М и ПМ в зависимости от вида груза приведены в табл. 5.9 и 5.10.

Таблица 5.9
Наружный диаметр, масса и подъемная сила электромагнитов типа М

Таблица 5.10
Размеры, масса и подъемная сила электромагнитов типа ПМ

Конструкция электромагнитов отличается высокой прочностью. Электромагниты работают в тяжелых условиях и должны выдерживать удары при падении на груз и удары притягивающихся грузов.

Корпус круглого электромагнита выполнен в виде массивной стальной отливки с наружным и внутренним полюсами. Внутри корпуса помещена катушка. Снизу катушка защищена немагнитной шайбой из высокомар-ганцевистой стали, приваренной к корпусу.

Шайба вместе с корпусом обеспечивает надежную герметичность катушки и предотвращает попадание внутрь ее влаги. Катушка удерживается внутренним и наружным полюсами и немагнитной шайбой. Корпус и полюсы, являющиеся магнитопроводом электромагнита, отлиты из малоуглеродистой стали, обладающей относительно большой магнитной проницаемостью. Корпус обеспечивает механическую прочность магнита и защиту катушки. Для увеличения жесткости он выполнен с ребристой поверхностью, что несколько увеличивает площадь поверхности охлаждения и тем самым снижает нагрев.

Немагнитная шайба из высокомарганцовистой стали обладает высокой механической прочностью, благодаря чему защищает катушку от удара о груз, и значительной магнитной проницаемостью, что исключает шунтирование магнитного потока.

Обмотка электромагнита типа М-22Б изготовлена в виде одной секции из провода со стекловолокнистой изоляцией и пропитана теплостойкой эмалью. Обмотки электромагнитов типов М-40Б, М-42Б и М-62Б состоят соответственно из четырех и шести секций, намотанных голой медной лентой и пропитанных теплостойкой эмалью. Секции соединены последовательно и изолированы одна от другой теплостойким изоляционным материалом.

Обмотку электромагнита собирают в корпус, относительно которого по внутреннему и наружному диаметрам производят расклинку секций. После приварки нижней металлической шайбы все пустоты заполняют теплостойкой полимеризирующейся заливочной массой. Заливка и расклинка обмотки надежно закрепляют секции в корпусе, исключают их перемещение во время работы и тем самым повышают срок службы электромагнитов.

Полюсы электромагнитов типов М-22Б, М-40Б и М-42Б соединяют с корпусами при помощи электросварки. В электромагните типа М-62Б наружный полюс закреплен на корпусе электросваркой, а внутренний полюс, подверженный большему износу, — пятью шпильками, что несколько упрощает его замену.

Выводы катушки, выполненные из гибкого многожильного провода с надежной изоляцией из теплостойкой резины, выходят из корпуса через проходные изоляторы и присоединяются к контактным шпилькам, которые закреплены в коробке контактных зажимов, расположенной на верхней части корпуса. Коробка Контактных зажимов при достаточной надежности позволяет относительно быстро отключать и присоединять электромагнит. Она состоит из изоляционной панели с двумя контактными шпильками, к нижней квадратной части которых присоединены выводные концы катушки электромагнита, а к верхней части — подводящий кабель. Изоляционная панель закреплена на корпусе тремя болтами.

Контактные шпильки сверху закрыты изоляционной крышкой, защищающей зажимы от попадания металлической стружки и других мелких предметов. Крышка удерживается тайкой. Герметичность выводов обеспечивается резиновой прокладкой и уплотняющими шнурами.

В верхней части корпуса над секциями обмотки размещена выталкивающая стальная шайба, облегчающая разборку электромагнита при ремонте. При отжиме шайбы болтами, ввернутыми в резьбовые отверстия вместо пробок, выталкиваются одновременно все секции обмоток с сохранением их изоляции. В рабочем состоянии электромагнита отжимные отверстия герметически закрываются пробками. Немагнитная шайба имеет ячейки, заполненные асбестовой набивкой, служащей теплоизоляцией катушки при высокой температуре груза. Теплоизоляция катушки и обмотки позволяет использовать электромагнит для работы при нагретых до 500 °С грузах.

Электромагнит подвешивают на цепи, состоящей из трех элементов (смычек), закрепленных в проушинах корпуса. Одна из смычек имеет на одно звено меньше, чем две другие. Нижнее звено ее повернуто на 90° относительно остальных, что соответствует взаимному расположению проушин. Это приводит к устранению закручивания смычек, в результате чего электромагнит, подвешенный на цепи, висит строго горизонтально. Корпус электромагнита прямоугольной формы (см. рис. 5.28) закрыт с торцов двумя немагнитными крышками. Катушка, в отличие от круглого электромагнита, защищена снизу двумя немагнитными плитами, которые удерживаются внутренним и двумя наружными полюсами. Полюсы закреплены на корпусе при помощи шпилек и болтов, ввинченных в глухие отверстия полюсов и тем самым защищенных от повреждения грузом.

Немагнитные плиты снабжены карманами, заполненными асбестовой набивкой, которая имеет то же назначение, что и в круглых магнитах. Обмотка электромагнита типа ПМ-15 состоит из двух секций, намотанных медным проводом со стекловолокнистой изоляцией и пропитанных теплостойкой эмалью.
Обмотка электромагнита ПМ-25А составлена из восьми секций, намотанных голой медной лентой с межвитко-вой изоляцией тонкой асбестовой бумагой. Обмотки электромагнитов ПМ-15 и ПМ-25А заключены в герметическую оболочку, сваренную из листовой стали, вместе с внутренним сердечником, являющимся частью магнитопро-вода. Пустоты оболочки после сварки заполняют теплостойкой полимеризующейся заливочной массой.

Выводы катушки выполнены так же, как в круглых электромагнитах. Подвешивают электромагнит, используя коромысло с отверстием для зацепления на траверсе крана.

Обмоточные данные электромагнитов приведены в табл. 5.11.

Аппаратура управления электромагнитами состоит из рубильника, командоконтроллера ВУ-501 и магнитного контроллера типа ПМС-50 или ПМС-150. Рубильник служит только как разъединитель и не предназначен для отключения рабочего тока электромагнита.

Таблица 5.11
Обмоточные данные катушек электромагнитов

Барабан с двумя кулачковыми шайбами командоконтроллера ВУ-501 расположен внутри силуминового корпуса. При повороте рукоятки барабана шайбы замыкают или размыкают два кулачковых контакта. Командоконтроллер имеет три фиксированных положения и допускает любую схему замыкания контактов путем перестановки кулачковых шайб.

Магнитный контроллер снабжен пылезащищенным шкафом, на изоляционной панели которого размещена аппаратура управления. На крышке шкафа смонтировано разрядное сопротивление, закрытое брызгозащищенным металлическим кожухом.

Разрядное сопротивление необходимо для того, чтобы снизить перенапряжение, возникающее при отключении электромагнита. Эти перенапряжения вызваны тем, что магнитный поток при разрыве цепи обмотки электромагнита индуктирует в ней ЭДС, которая достигает 5000 В и может пробить изоляцию обмотки. Разрядное сопротивление наглухо подключается параллельно к зажимам кабеля, питающего электромагнит, и на протяжении работы электромагнита оно потребляет дополнительно электрическую энергию.

Таким образом, разрядное сопротивление является лишней нагрузкой, не производящей полезной работы, но оно необходимо для защиты обмотки электромагнита от перенапряжений. С целью уменьшить расход энергии в разрядном сопротивлении нужно выбирать его возможно большим. Но с ростом разрядного сопротивления возрастают и перенапряжения на обмотке в момент выключения. В связи с этим выбирают такое разрядное сопротивление, чтобы перенапряжения на обмотке не превосходили 700—800 В.

Данные аппаратуры управления в зависимости от типа и числа электромагнитов представлены в табл. 5.12.

Принципиальные схемы управления электромагнитами приведены ниже: схема управления с реле времени — на рис. 5.31, схемы управления без реле времени — на рис. 5.32. Схема с реле времени работает следующим образом. При включении командоконтроллера SA замкнутся контакты К1 и К2, сработает реле КТ, открытый блок-контакт К1 замкнется, сработает реле КЗ, через электромагнит пойдет ток и он намагнитится.

Таблица 5.12
Данные аппаратуры управления электромагнитами

Замкнутый блок-контакт КТ разомкнётся, катушки контакторов К.4 и К5 не включатся, и эти контакторы будут открытыми.

При размыкании командо-контроллера SA сначала разомкнутся контакторы К1 и К2. Контактор К1 своим блок-контактом К1 отключит катушку im “ реле КЗ, но реле имеет выдержку времени на отключение около 3 с, и его контакты КЗ в цепи Катушек контакторов К4 и К5 останутся замкнутыми.

Рис. 5.31. Принципиальная схема управления электромагнитами с реле времени

Рис. 5.32. Принципиальная схема управления магнитными контроллерами ПМС-50 (слева) и ПМС-150 (справа)

Реле КТ разомкнётся с выдержкой времени 0,2 с, и питание к катушкам К4 и К5 будет подано через 0,2 с после размыкания контакта SA.

Через 0,2 с контакторы К4 и К5 замкнутся и начнется размагничивание, которое продолжится до тех пор, пока не разомкнутся контакты реле времени КЗ. После размыкания этих контактов контакторы размагничивания отключаются.

Реле КТ имеет выдержку времени на замыкание 0,2 с, чтобы контакторы К1 и К2 полностью разомкнулись, и только после этого будут включены втягивающие катушки контакторов К4 и К5.

Если почему-либо контакторы К1, К4, К2 и К5 замкнутся одновременно, то короткого замыкания не произойдет, так как будут включены сопротивления Rl—R4 между контактами К1 и К2 и сопротивления R2, R3 между контактами К4 и К2.

Недостатками этой схемы являются большое количество контакторов и два реле времени, которые требуется довольно часто регулировать и настраивать.
Схема магнитного контроллера ПМС-50 без реле времени (см. рис. 5.32) работает следующим образом. Замыканием рубильника Q подают напряжение на контроллер. При повороте рукоятки командоконтроллера ВУ-501 на позицию «Подъем» замкнется контакт SA и напряжение будет подано на катушку контактора К1, он замкнется, замкнутся контакты К1 главной цепи и разомкнётся блок-контакт в цепи втягивающей катушки контактора К.2.

При полном размагничивании электромагнита автоматически отключается контактор К2, так как направление тока в катушке электромагнита и в сопротивлении 6—R4 меняется на обратное, и катушка контактора К2 оказывается включенной на разность падений напряжения на участках 6—R4 и R4—7, потому что ток на участке R4—7 сохранил прежнее направление. Контактор К2 отключается при токе размагничивания, равном 10—20 % рабочего тока холодной катушки, и груз отпадает.

Отключаясь, контактор К2 отключает от сети электромагнит, который остается замкнутым на разрядное сопротивление. При замкнутом блок-контакте контактора К1, включенном в цепь катушки контактора К2, невозможно одновременное включение контакторов К1 и К2.

Таблица 5. 13
Аппаратура, входящая в комплект магнитных контроллеров типа ПМС

Рис. 5.33. Схема пуска защиты генератора
КК — тепловое реле; KV — ле напряжения; КМ — магнитный пускатель; FU — предохра нитель; G — генератор двигатель

Корпус электромагнита, питающегося от выпрямителя, необходимо заземлять, а при питании его от двигателя-генератора заземления не требуется. С 1976 г. электромагниты выпускают с питанием от трехжильного кабеля, одна жила которого служит для его заземления.

Большинство кранов, снабженных грузоподъемными магнитами, работает на переменном токе, и поэтому для питания этих магнитов постоянным током необходимо иметь двигатель-генераторную установку. В состав этой установки входят генератор постоянного тока с параллельным возбуждением и асинхронный электродвигатель трехфазного тока с короткозамкнутьш ротором, соединенные между собой муфтой, магнитный пускатель для включения асинхронного электродвигателя и регулятор возбуждения генератора.

Примерные комплекты электрооборудования для питания некоторых электромагнитов нормального исполнения приведены в табл. 5.14.

Магнитные пускатели соответствуют мощности приводного двигателя при питании его от сети напряжением 380 В.

Для преобразования переменного тока в постоянный можно использовать также выпрямители селеновые, кремниевые и др. На кранах постоянного тока, работающих при напряжении 220 В, отпадает потребность в установке двигателя-генератора и аппаратуры его управления; нужны лишь схемы и аппаратура управления электромагнитами.

Таблица 5.14
Электрооборудование для питания электромагнитов

При питании грузоподъемного электромагнита от двигатель-генераторной установки может возникнуть необходимость в защите генератора от короткого замыкания в кабеле, питающем электромагнит. Для этой цели рекомендуется использовать реле напряжения РЭВ-84 или аналогичное ему, включенное по схеме, приведенной на рис. 5.33.


Читать далее:

Категория: - Электрическое оборудование





Главная → Справочник → Статьи → Форум



Разделы

Строительные машины и оборудование
Для специальных земляных работ
Дорожно-строительные машины
Строительное оборудование
Асфальтоукладчики и катки
Большегрузные машины
Строительные машины, часть 2,
Дорожные машины, часть 2
Ремонтные машины
Ковшовые машины
Автогрейдеры
Экскаваторы
Бульдозеры
Скреперы
Грейдеры Эксплуатация строительных машин
Эксплуатация средств механизации
Эксплуатация погрузочных машин
Эксплуатация паровых машин
Эксплуатация экскаваторов
Эксплуатация подъемников
Эксплуатация кранов перегружателей
Эксплуатация кузовов машин
Крановщикам и стропальщикам
Ремонт строительных машин
Ремонт дорожных машин
Ремонт лесозаготовительных машин
Ремонт автомобилей КАмаЗ
Техническое обслуживание автомобилей
Очистка автомобилей при ремонте
Материалы и шины