Основные теоретические положения. Подъемные электромагниты (далее – магниты) применяются для захвата, подъема, спуска и транспортировки различных ферромагнитных материалов

Подъемные электромагниты (далее – магниты) применяются для захвата, подъема, спуска и транспортировки различных ферромагнитных материалов, в основном, стальных и чугунных изделий.

Магниты делятся на два типа: круглые типа М и прямоугольные типа ПМ.

Круглые магниты (типов М-22В, М-23А, М-42В, М-43А, М-62В, М-63А и др.) предназначены для перегрузки стальных и чугунных изделий относительно небольших размеров или имеющих неопределенную форму: плиты, болванки, скрап, чугунные чушки, стружка, пакеты и рулоны, листовая сталь и т.д. Они применяются также на копровых участках для подъема бойных шаров, которые используются для дробления крупного чугунного лома.

Прямоугольные магниты (типов ПМ-15Б, ПМ-16А, ПМ-25Б, ПМ-36А и др.) предназначены для перегрузки длинномерных изделий, в основном проката: стальные листы, рельсы, балки, швеллеры, трубы, слябы и т.д.

Подъемные магниты устанавливаются на следующих типах кранов: мостовых магнитных, мостовых магнитно-грейферных и мульдо-магнитных, кранах для раздевания слитков, пратцен-кранах, козловых, портальных, железнодорожных и др. Помимо подъемно-транспортных операций магниты выполняет некоторые специальные операции, например, кантование слябов и листов. Управляет магнитом крановщик из кабины крана.

Преимущества магнитов состоят в следующем:

1 дистанционность управления, позволяющая производить захват груза без непосредственного участия рабочего;

2 способность магнита работать с грузами, температура которых достигает 500...600 ⁰С;

3 удобство работы с грузами неопределенной формы, закрепление которых при других способах перегрузки представляет серьезные трудности и приводит к большой потере времени;

4 простота и быстрота захвата и освобождения груза без непосредственного участия рабочего;

5 возможность регулирования грузоподъемности (в определенных пределах) путем изменения величины тока электромагнита, что важно, например, для металлургических предприятий при подготовке шихты различного состава и при операциях с различными вицами стального проката.

К недостаткам магнитов следует отнести:

1 для большинства грузов полезная грузоподъемность магнитной подъемной лебедки значительно меньше её номинальной грузоподъемности;

2 падение груза при внезапном отключении тока.

Магниты типов М и ПМ выполняются в нормальном, экспортном и тропическом исполнении [8].

Постоянный ток, питающий катушку магнита, создает мощное магнитное поле, которое обеспечивает притяжение намагничивающихся материалов.

Грузоподъемность магнита, как электромагнитная сила, определяется по формуле Максвелла [9]

, (3.1)

где F - подъемная сила электромагнита, Н;

Ф - магнитный поток, Вб;

S - площадь соприкосновения груза с полюсами магнита, м².

Максимальную грузоподъемность магнита назначают исходя из формулы (3.1).

Подъемная сила магнита различна для разных грузов и зависит от ряда факторов, определяющих величину намагничивающей силы катушки и магнитной проницаемости (проводимости) участков магнитопровода.

К числу таких факторов относятся:

1 химический состав материала поднимаемого груза - с увеличением процентного содержания углерода и примесей (серы, марганца, фосфора, никеля) уменьшаются магнитная проницаемость и величина подъемной силы;

2 температура катушки - при нагреве катушки увеличивается ее сопротивление, что приводит к уменьшению величины тока, и следовательно, намагничивающей силы, в результате чего происходит снижение потока и величины подъемной силы магнита; поэтому грузоподъемность магнита в нагретом состоянии меньше, чем в холодном; предельная температура нагрева катушек - 120...130°С;

3 температура поднимаемого груза - в диапазоне температур от 200 до 720°С магнитная проницаемость снижается до нуля, что уменьшает до нуля и подъемную силу магнита; кроме того, длительное воздействие высокой температуры груза дополнительно нагревает катушку, увеличивая ее сопротивление, что также снижает подъемную силу магнита; на практике в указанном интервале температур применяют специальные магниты;

4 форма, размеры и укладка поднимаемого груза - в зависимости от этих факторов грузоподъемность изменяется в десятки раз; она тем больше, чем больше сечение поднимаемого груза и меньше воздушные промежутки между отдельными его частями, а также между грузом и полюсами магнита; поэтому, чем плотное уложен груз, тем больше подъемная сила магнита; например, если грузоподъемность магнита при подъеме сплошной плиты принять за 100%, то при подъеме стружки грузоподъемность составляет 1,5...2%; для некоторых грузов грузоподъемность магнитов приведена в таблице 3.1.

Таблица 3.1 - Грузоподъемность магнитов

Тип магнита	Грузоподъемность кг, при номинальном напряжении и холодном грузе	Масса магнита, кг
Болванка или плита	Чугун в чушках	Скрап стальной	Бойный шар	Стружка стальная
М – 22В М – 43А М – 63А М – 40Б ПМ – 15Б ПМ– 26А	-	- - -	- - -	- - - - -	- - -

Катушка магнита рассчитана на напряжение 220В постоянного тока. Большинство кранов, снабженных подъемными магнитами, работают на переменном токе. В связи с этим для питания магнитов постоянного тока используется двигатель-генераторная установка. Она состоит из шунтового генератора постоянного тока, асинхронного электродвигателя трехфазного тока, регулятора возбуждения генератора, магнитного пускателя (для пуска асинхронного электродвигателя).

Для преобразования переменного тока в постоянный можно также использовать выпрямители, которые не нашли пока широкого применения для питания магнитов из-за больших размеров и плохих энергетических характеристик.

Подъемные магниты работает в повторно-кратковременном режиме и рассчитаны на ПВ 50% при продолжительности цикла не более 10 мин. Допускается их работа при ПВ>50%, а также с грузами, имеющими температуру до 500°С, при условии соответствующего снижения величины питающего напряжения на катушке магнита во избежание перегрева ее и снижения грузоподъемной силы магнита.

При ПВ>50% новое (сниженное) напряжение на катушке будет равно

, (3.2)

где U_сн и U_н - соответственно сниженное и номинальное напряжение катушки;

ПВ_ф и ПВ_н - соответственно фактическое и номинальное значения относительности продолжительности включения.

Снижение напряжения производится включением последовательно с катушкой магнита добавочного сопротивления.

Техническими параметрами магнита являются: грузоподъемность Q , мощность Р, напряжение U, величина тока I, допустимая температура нагрева катушки Т, масса магнита m_м. Для некоторых типов магнитов технические параметры приведены в таблице 3.2.

Таблица 3.2 - Технические характеристики магнитов

Параметры	Тип магнита
М – 22	М – 82	ПМ – 15	ПМ – 25
Q , т
Р^м , кВт	2,8	15,4	2,3	4,4
I, A	15,8	-	15,7
m_м, кг			-	-
Габаритные размеры, мм	Ø 800	Ø 2000	a в = 475 1100	a в = 730 1700

Магнит подвешивают к крюку крана или к грузовой траверсе с помощью цепей. Подача тока к контактной коробке магнита производится с помощью гибкого кабеля, который наматывается на кабельный барабан подъемной магнитной лебедки. Управление магнитом осуществляется с помощью магнитных контроллеров типа ПМС-50, ПМС-150, ПМС-80 [93].

Схема магнитной лебедки показана на рисунке 3.1.

Рисунок 3.1 - Схема магнитной лебедки

Кабельный барабан 7 получает вращение от канатного барабана 8 через цепную передачу 2. При этом звездочка 11жестко установлена на оси барабана 8, а звездочка 3 с фрикционной муфтой 4 и связанной с ней одной полумуфтой кулачковой муфты 5 свободно установлена на валу кабельного барабана. Вторая полумуфта муфты 5 может перемещаться на валу по шлицам или по направляющей шпонке. Назначение кулачковой муфты - включение и выключение кабельного барабана, причем, эта операция выполняется вручную. Фрикционная муфта 4 предназначена для защиты электрокабеля от недопустимых перегрузок. Кольцевой токоприемник 6, установленный на валу кабельного барабана, через контактные кольца подает электроэнергию на кабель магнита.

При перегрузке одним магнитом нескольких видов груза необходимо соблюдать условие

Q m_м + Q_м,(3.3)