в каком случае для подъема груза необходимо использовать электрическое крановое оборудование
Требования к механическим характеристикам электроприводов крановых механизмов
В большинстве случаев для крановых механизмов подъема обобщенные характеристики электропривода можно привести к изображенным на рис. 1 и 2.
Каждая из них имеет определенное назначение:
Характеристики 1 и 2 служат для подъема и опускания грузов с высокой скоростью;
характеристика 3 и ей подобные необходимы для плавного пуска двигателя при реостатном регулировании, а иногда служат для получения промежуточных скоростей движения грузов;
жесткая характеристика 4 в некоторых случаях необходима для доводки грузов до определенного уровня при его подъеме;
характеристика 5 позволяет осуществить спуск легких и тяжелых грузов с малой скоростью в тормозном режиме (квадрант IV), а также спуск легких грузов и пустого крюка при необходимости использования силового режима работы (квадрант III);
характеристика 6 необходима для механизмов, работающих с возможной резкой перегрузкой, например для грейферов.
Рис. 1. Механические характеристики электроприводов крановых механизмов.
Рис. 2. Механические характеристики электроприводов крановых механизмов с ограничением момента.
Следует обратить внимание на то, что в ряде случаев, особенно для механизмов передвижения, основным, требованием к механическим характеристикам электропривода является поддержание постоянства ускорения при пуске двигателя. Такой режим работы может быть получен, например, при наличии характеристик, приведенных на рис. 2. Малые скорости движения при моменте на валу, равном Мс, и малом ускорении обеспечиваются характеристиками 7 и 7′, а повышенные скорости и ускорения — характеристиками 8 и 8′.
Приведенные графики (рис. 1) позволяют судить о том, какая система электропривода должна быть выбрана, если необходим определенный набор характеристик. Очевидным, например, является то, что характеристики 1, 2, 3 могут быть получены от обычного асинхронного двигателя с фазным ротором при реостатном регулировании в цепи ротора.
Более сложным будет электропривод, если необходимо иметь характеристики 1, 2, 3, 5. В этом случае можно использовать асинхронный двигатель с фазным ротором и дросселями, насыщения или тиристорным регулятором напряжения в цепи статора, асинхронный двигатель с фазным ротором и вихревым генератором на валу. Приведенные характеристики могут быть получены и от электроприводов с двигателями постоянного тока.
Выбор системы электропривода нельзя закончить, рассмотрев только возможность получения от нее определенных механических характеристик. Необходимо также оценить ее динамические качества, экономические показатели, надежность и простоту обслуживания.
Вместе с тем следует отметить, что общее изображение характеристик, необходимых для крановых механизмов (рис. 1), не дает полного представления о требованиях к электроприводу кранов. Для того, чтобы полностью представить, каковы требования к электроприводу при наличии характеристик 4 и 5, необходимо знать минимальную скорость при номинальной нагрузке и жесткость характеристик либо диапазон регулирования и необходимый перегрузочный момент при минимальной скорости движения.
При уточнении приведенных показателей следует вновь обратиться к технологическим требованиям. Рассматривая жесткость характеристик, необходимых, например, для механизмов монтажных кранов, в первую очередь следует исходить из точности остановки при выполнении операций спуска и подъема грузов.
Если эта точность составляет при операциях подъема несколько миллиметров, то минимальная скорость подъема груза составит 0,005—0,02 м/с при номинальной скорости около 0,1—0,5 м/с. Отметим, что по приведенным цифрам может быть непосредственно определен необходимый диапазон регулирования. Очень важно поэтому правильно установить требования в отношении точности остановки электропривода.
В некоторых случаях получение механической характеристики определенного вида по существу диктует выбор системы электропривода. Так, характеристики 6, 7, 8 (рис. 1 и 2), необходимые для грейферов, могут быть обеспечены с наилучшими показателями системой управляемый преобразователь — двигатель постоянного тока. Такое решение связано еще и с тем, что для электроприводов грейферных механизмов требуются обычно еще две-три промежуточные пониженные скорости, а это определяет необходимость в дополнительных регулировочных характеристиках.
Существенное значение при создании системы электропривода крановых механизмов имеет возможность получения характеристик, близких по виду к характеристикам 3 и 7 (рис. 1 и 2), которые обеспечивают снижение ударных нагрузок на механизм при выборке слабины канатов и люфтов в передачах.
Для пояснения указанного положения следует заметить, что при работе электропривода подъемного кранового механизма часто возникает такой режим, когда двигатель начинает вращаться, а груз находится в состоянии покоя. После выборки слабины каната и люфтов груз трогается с места рывком, так как двигатель мог к этому времени достигнуть значительной скорости. В этом случае осуществляется так называемый режим подъема с подхватом.
Если при этом характеристика двигателя жесткая, то канат и механизм испытывают ударные нагрузки, которые приводят к их повышенному износу. Кроме того, повышается опасность возникновения раскачивания груза.
При мягких характеристиках по мере натяжения канатов и выборки люфтов момент, развиваемый двигателем, растет, а скорость его падает. Поэтому при начале движения груза удары на механическое оборудование значительно снижаются. В меньшей степени вследствие проявления только наличия люфтов снижение ударов при мягкой начальной характеристике наблюдается также и на механизмах передвижения.
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Подписывайтесь на наш канал в Telegram!
Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.
Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:
Портал газовиков
Всё для безаварийной работы
Всё для безаварийной работы
Эксплуатация подъемных сооружений
Требования безопасности при производстве работ по перемещению грузов кранами
Меры безопасности при погрузке (разгрузке) транспортных средств
Разгрузка и погрузка полувагонов
Разгрузка и загрузка полувагонов крюковыми кранами должна производиться по технологии, утвержденной владельцем крана, с указанием необходимых мер для безопасного производства работ и под непосредственным руководством лица, ответственного за безопасное производство работ кранами. В местах постоянной погрузки (выгрузки) полувагонов должны быть устроены стационарные эстакады или навесные площадки для стропальщиков. Для подъема (спуска) в полувагон предусматриваются приставные лестницы.
Схема загрузки полувагона краном КС-557Кр
Нахождение людей в полувагонах при разгрузке и загрузке их кранами не допускается.
Укладка груза в полувагоны, на платформы должна производиться в соответствии с нормами МПС России по согласованию с грузополучателем. Погрузка груза должна производиться с учетом возможности удобной и безопасной строповки при разгрузке.
Основными причинами несчастных случаев при разгрузке (погрузке) полувагонов являются:
Для повышения безопасности и удобства производства работ в местах постоянной нагрузки и разгрузки полувагонов и автотранспортных средств устраивают эстакады с настилом, расположенным на уровне (или немного ниже) борта транспортного средства. Доступ с него в полувагоны обеспечивается с помощью инвентарных лестниц. Стропальщик во время подъема, перемещения и опускания груза находится на эстакаде, в безопасном месте. Для безопасной работы стропальщиков могут применять навесные люльки и лестницы или, приставные вышки.
Работы следует производить в соответствии с «Правилами техники безопасности и производственной санитарии при погрузочно-разгрузочных работах на железнодорожном транспорте»
На рис. показан пример установки автомобильного крана для погрузки (разгрузки) из полувагона сортового металлопроката. Сортовой металл в полувагоне уложен в один штабель по длине полувагона, по три пачки по ширине, в два яруса по высоте на подкладки и прокладки. Каждая пачка металла увязана поперечными обвязками из проволоки в две нити в трех местах. При весе пачек металла больше грузоподъемности крана необходимо пачки развязать и выгрузку производить по частям. Массу пачек определяют по бирке прикрепленной на пачке металла. При отсутствии бирки массу груза определяет лицо, ответственное за безопасное производство работ кранами.
Последовательность технологических операций.
1. Стропальщики С1 и С2 по приставной вышке поднимаются в полувагон. Стропальщик С1 дает крановщику сигнал подать в полувагон крюк крана.
2. Стропальщики С1 и С2 стропят пакет в соответствии со схемой строповки, используя для протаскивания универсального стропа между пачками вспомогательные приспособления (багорики, крючья, проволоку).
3. По сигналу С1 машинист крана поднимает пакет металла на высоту 0,2 м. Убедившись, что груз закреплен надежно и правильно, стропальщик С1 дает крановщику сигнал на дальнейший подъем груза и перемещение его к месту складирования.
4. Крановщик поднимает груз на высоту не менее 0,5 м выше бортов полувагона и перемещает его к месту складирования.
5. Над местом складирования крановщик опускает груз на высоту 0,5 м от поверхности складирования или верха кассет.
6. Стропальщики С3 и С4 из безопасной зоны подходят к грузу и с помощью багров производят установку груза на предназначенное место складирования.
7. По команде стропальщика С3 крановщик опускает груз на место складирования.
Разгрузка и погрузка автотранспорта
Площадки, постоянно используемые для выгрузки (погрузки) автомашин, должны быть оборудованы эстакадами для стропальщиков. Площадки, временно используемые для выгрузки (погрузки) автотранспортных средств, должны обеспечиваться приставными лестницами.
Запрещается влезать в кузов через борта автомашины или прыгать из кузова на землю.
Груз при погрузке должен быть размещен, а при необходимости закреплен на транспортном средстве так, чтобы он:
Для обеспечения безопасности рабочих при погрузке (разгрузки) автотранспортных средств работ следует вести с соблюдением следующих правил:
а) во всех случаях не допускается нахождение людей в кузове автомашин во время подъема или опускания груза;
б) после зацепки груза в кузове машины стропальщики после проверки правильности и надежности строповки, должны выйти из кузова на эстакаду (спуститься по лестнице на землю) и выйти из опасной зоны;
в) груз следует поднять на высоту не менее 0,5 м выше кузова и перемещать в зону складирования с дальнейшим подъемом и опусканием на ранее подготовленную площадку.
г) погрузка автомашины производиться в обратном порядке.
Запрещается погрузка или разгрузка автомашин при нахождении в её кабине людей, подъем груза неизвестной массы, подъем и перемещение груза при неисправных приборах безопасности и тормозах крана.
Меры безопасности при монтаже технологического оборудования
Монтаж технологического оборудования (аппаратов, станков, трубопроводов и т.п.) с применением кранов должен производиться в соответствии с проектами производства работ или технологическими картами.
В зависимости от массы и формы технологического оборудования применяют различные способы его строповки и перемещения кранами. Для подъема вертикального оборудования цилиндрической формы применяют плоскостные или пространственные траверсы.
Подъем крупногабаритного оборудования большой массы в ряде случаев осуществляют двумя кранами с использованием специальных траверс.
При оснащении груза рымами цапфами, петлями и другими устройствами для застроповки следует использовать стропы.
Снижение производственного травматизма при производстве монтажных работ может быть достигнуто: при строгом соблюдении требований ППР или технологических карт; применением устройств для дистанционной или автоматической расстроповки грузозахватных приспособлений; обеспечением рабочих мест и стропальщиков средствами коллективной и индивидуальной защиты (лесами, ограждениями, предохранительными поясами и т.д.); применением укрупненной сборки конструкций и оборудования на земле; поддержанием рабочего места на высоте в надлежащем виде (отсутствие льда, мусора, посторонних деталей и пр.).
Порядок производства погрузочно-разгрузочных работ с опасными грузами
К опасным грузам относятся любые вещества, материалы, отходы производственной деятельности, которые в силу присущих им свойств и особенностей могут создавать угрозу для жизни и здоровья людей, нанести вред окружающей природной среде, привести к повреждению или уничтожению материальных ценностей.
Рабочие, допущенные к погрузке (разгрузке) опасных и особо опасных грузов, должны проходить специальное обучение безопасности труда с последующей аттестацией.
При производстве погрузочно-разгрузочных работ текущий инструктаж следует проводить перед началом работы. В программу инструктажа должны быть включены сведения о свойствах опасных грузов, правила работы с ними, меры оказания первой до врачебной помощи пострадавшим.
Погрузку, разгрузку и перемещение опасных грузов следует производить в соответствии с требованиями безопасности, содержащимися в документации на эти вещества (грузы).
Погрузочно-разгрузочные работы и перемещение опасных грузов должны производиться по наряду-допуску в специально отведенных местах.
Не допускается выполнять работы с опасными грузами при обнаружении несоответствия тары требованиям безопасности труда, неисправности тары, а также при отсутствии маркировки и предупредительных надписей на ней.
Опасный груз должен снабжаться информационной карточкой и таблицей. Информационные таблицы устанавливают на транспортное средство спереди и сзади. Они содержат информацию о виде опасного груза, способах тушения при его возгорании, способах защиты рабочих.
Места производства работ, средства их транспортирования, грузоподъемное оборудование и т.п., загрязненные ядовитыми (токсичными) веществами, должны быть подвергнуты тщательной очистке, мойке и обезвреживанию.
Меры безопасности при погрузке (выгрузке) леса и пиломатериалов
Безопасное производство погрузочно-разгрузочных работ лесоматериалов регламентируется технологическими картами, правилами техники безопасности, производственной санитарии и другими нормативными документами.
Бревна и пиломатериалы стропят различными грузозахватными приспособлениями. Самыми простыми и надежными считаются универсальные стропы. Недостаток этого способа заключается в длительности зацепки и расстроповки груза.
Для строповки бревен и пиломатериалов можно использовать строп со свободным крюком, легко передвигающимся по канату в зависимости от размера поднимаемого груза. После опускания и укладки груза петля стропа быстро снимается с подвижного крюка и легко вытаскивается из-под груза.
При погрузке и выгрузке бревен пакетами целесообразно применять специальный захват-траверсу (см. приложение) с двумя длинными облегченными стропами.
Поштучную транспортировку бревен большого диаметра выполняют с помощью клещевых захватов.
Для перегрузки короткомерного леса применяют специальные траверсы, контейнеры и специальные полужесткие стропы (рис.9.2).
При погрузке (выгрузке) леса и пиломатериалов необходимо выполнять следующие правила безопасности:
Площадки для складирования лесоматериалов должны быть очищены от сухой травы, коры, бурьяна и покрыты слоем песка, земли или гравия толщиной не менее 15 см.
Грузоподъемные и транспортные работы должны производиться с соблюдением требований пожарной безопасности путем:
а) исключения пролива топлива и других легковоспламеняющихся и горючих жидкостей;
б) исключения открытого выделения паров легковоспламеняющихся и горючих жидкостей;
в) исключения искрообразования, источников возгорания.
ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ КРАНОВ
§ 51 Технические требования к электрооборудованию крана
Изучаемые грузоподъемные краны имеют электрический привод механизмов, поэтому эффективность их применения в значительной мере зависит от технических показателей и надежности работы применяемого кранового электрооборудования. Электроприводы крановых механизмов работают в повторно-кратковременном режиме при большом числе включений в час, обеспечивают широкий диапазон регулирования скоростей рабочих движений, переменные по величине и направлению рабочие нагрузки и должны выдерживать значительные перегрузки при разгонах (торможениях) механизмов и их реверсировании.
Грузоподъемные краны устанавливают не только в цехах предприятий, но и на открытых площадках, где на электрооборудование воздействуют влага, пыль и перепады температуры, разрушающие электроизоляцию и снижающие ее диэлектрические свойства (от английского слова «диэлектрик» — не проводящий электрический ток, изолятор). Краны, работающие в промышленных цехах, кроме того, подвержены воздействию повышенных температур (до 50° С в металлургических цехах), высокой концентрации производственной пыли, а также паров кислот и щелочей (металлургические и химические производства), что усиливает коррозию контактирующих поверхностей деталей. Поэтому крановое электрооборудование общего назначения выпускают в климатическом исполнении категорий У1 и У2 по ГОСТ 15150—69. По коррозионной стойкости электрооборудование указанных категорий исполнения должно соответствовать средней группе СЗ.
В зависимости от условий работы ГОСТ 14254—80 и 17494—72 предусматривают различные степени защиты кранового электрооборудования (JP22, JP23, JP44 и др.) от попадания механических частиц различных размеров, дождя, водяных струй и пр.
Крановое электрооборудование должно получать питание от промышленной сети трехфазного переменного тока частотой 50 Гц и напряжением 380 В.
§ 52 стр. 138 Классификация электрооборудования и размещение его на кране
Надежная и безаварийная эксплуатация кранов в значительной мере зависит от надежности работы электропривода. Поэтому каждый крановщик должен хорошо знать основы электротехники, иметь четкое представление о процессах, протекающих в электрических машинах и аппаратах.
Электрические аппараты предназначены для включения (выключения), реверсирования, регулирования скорости электродвигателей и ограничения рабочих движений механизмов крана в заданных пределах, защиты персонала от поражения электротоком, обеспечения условий удобного управления, обслуживания. Каждый из аппаратов имеет марку: буквенное обозначение указывает название, а последующие цифры— основную техническую характеристику и модификацию.
Отечественная электропромышленность выпускает специальные серии электрооборудования для кранов, включающие крановые электродвигатели переменного и постоянного тока, силовые магнитные контроллеры, командЪаппараты, кнопочные посты (станции), конечные выключатели, тормозные электромагниты и электрогидравлические толкатели, пускорегулирующие резисторы (сопротивления) и другие аппараты, комплектующие различные крановые электроприводы.
Крановое электрооборудование по назначению подразделяют на основное — собственно электропривод и вспомогательное — оборудование рабочего и ремонтного освещения, звуковая сигнализация, отопление (кондиционеры) и пр.
В современных крановых электроприводах применяют электродвигатели переменного (около 90%) и постоянного тока. Электродвигатели постоянного тока серии Д с последовательным или независимым возбуждением обеспечивают большое число включений привода в час при возможности плавного и широкого диапазона регулирования частоты вращения ротора. Для питания двигателей необходимы сети постоянного тока (подстанции) или применение специальных преобразователей. Они требуют высококвалифицированного обслуживания и ремонта.
Кроме того, масса такого двигателя в 2,2—3 раза больше массы асинхронного двигателя переменного тока той же мощности. Двигатели постоянного тока дороги в изготовлении и в эксплуатации,, поэтому они нашли применение только в приводах специальных кранов, например металлургических.”
По ряду экономических факторов применение электродвигателей переменного тока для привода механизмов кранов общего назначения оказывается более экономичным.
В настоящее время почти все краны грузоподъемностью до 50 г комплектуют унифицированными кабинами, в которых устанавливают вводное устройство (защитную панель), силовые кулачковые контроллеры или командоконтроллеры, ручной аварийный выключатель, вольтметр, конечный выключатель двери и люка выхода на галерею моста, кнопку включения звукового сигнала (звонка громкого боя), выключатели цепей рабочего и ремонтного освещения, телефонный аппарат (при необходимости) и отопительные устройства.
На мосту крана устанавливают двигатели механизма передвижения моста, силовые контракторы командоконтроллеров, ящики пускорегулирующих резисторов, конечные выключатели ограничения передвижения моста и тележки, токосъемник и токоподвод к механизмам крановой тележки.
На раме крановой тележки устанавливают токосъемник к механизмам крановой тележки, двигатели механизмов подъема, груза и передвижения тележки, конечный выключатель ограничения высоты подъема крюковой обоймы.
Электрооборудование предназначено для включения (выключения) электродвигателей и тормозов, реверсирования электродвигателей, регулирования скорости и ограничения рабочих движений механизмов крана в заданных пределах, защиты персонала от поражения электрическим током, обеспечения условий удобного управления, обслуживания и максимальной производительности грузоподъемного крана. Крановое электрооборудование имеет маркировку: буквенное обозначение указывает его название, а последующие цифры — основную техническую характеристику и модификацию.
В настоящее время отечественная электропромышленность выпускает специальные серии электрооборудования кранового исполнения, включающие крановые электродвигатели переменного и постоянного тока, силовые магнитные контроллеры, командоаппараты, кнопочные аппараты (станции), конечные выключатели, крановые тормозные электромагниты и электро-, гидравлические толкатели, пускорегулирующие резисторы (сопротивления) и другие аппараты, комплектующие различные крановые электроприводы.
По назначению крановое электрооборудование подразделяют на основное (собственно электропривод механизмов) — электродвигатели и приводы тормозов, аппараты управления электродвигателями и приводами тормозов, аппараты электрической защиты и ограничения рабочих движений крана, а также аппараты переключения и контроля силовых и управляющих электрических цепей и вспомогательное — оборудование рабочего и ремонтного освещения крана, приборы звуковой и световой сигнализации, отопления, вентиляции, связи.
В настоящее время почти все краны грузоподъемностью до 50 т комплектуют унифицированными кабинами, в которых устанавливают: вводное устройство (защитную панель), силовые кулачковые контроллеры или командоконтроллеры, ручной аварийный выключатель, вольтметр, блок-контакты двери (люка), кнопку включения звонка громкого, боя, выключатели цепей рабочего и ремонтного освещения, телефонный аппарат (при необходимости), устройства отопления и вентиляции.
В качестве дополнительной аппаратуры применяют: контроллеры для управления грейфером или грузовым электромагнитом, ножные педали для управления отдельными механизмами, автоматические выключатели различных цепей, распределительные щиты и другое оборудование.
Все электрооборудование, расположенное в кабине, должно быть надежно закрыто заземленными кожухами, чтобы исключить возможность соприкосновения персонала с; токоведущими деталями.
Остальное электрооборудование, имеющее большие габариты, массу, выделяющее теплоту (например, пускорегулирующие резисторы) и нуждающееся в периодическом обслуживании, устанавливают на мосту крана: электропривод механизма передвижения моста, силовые контакторы командоконтроллеров, ящики пускорегулирующих резисторов, выключатели ограничения передвижения моста и грузовой тележки и элементы токоподвода к крану.
На раме грузовой тележки устанавливают: электроприводы механизмов подъема груза и передвижения тележки, конечный выключатель ограничения верхнего положения крюковой подвески и токоподвод к указанным механизмам.
§ 53 Токоподвод к крану
Для обеспечения бесперебойной работы грузоподъемного крана необходимо обеспечить надежное и постоянное снабжение его электроэнергией. Для электроснабжения передвижного грузоподъемного крана служит крановый токоподвод. По конструкции разделяют: троллейный и кабельный токоподвод. Название троллейный произошло от английского слова «троллей» — контактный провод с роликовым токоприемником. По назначению различают троллеи (токонесущие шины) главные (цеховые), расположенные вдоль пролета цеха (вне крана) для энергоснабжения крана, и крановые, расположенные на мосту грузоподъемных кранов старых конструкций для энергоснабжения грузовой тележки. В настоящее время троллейный токоподвод применяют на мостовых, консольных кранах и кранах-штабелерах, а кабельный — на козловых кранах и преимущественно для энергоснабжения грузовых тележек кранов.
Главные троллеи жесткого типа выполняют из стального сортового проката-уголка, квадрата, швеллера. Тип проката и его сечение зависят от силы потребляемого краном тока, длины линии и условий эксплуатации крана.
Рис. 71. Троллейный токоподвод: а — троллеи из уголковой стали, б – токоприемник для троллеев из уголковой стали; 1 – несущая консоль, 2 — фарфоровый изолятор, 3 — стягивающая шпилька, 4 — кронштейн для крепления, 5 — троллей, 6 — башмак, 7 — качающийся рычаг, 8 — гибкий провод, 9 — соединительная планка
Троллеи на фарфоровых изоляторах при помощи тролле- едержателей крепят к подкрановым балкам или конструкциям здания (рис. 71). Концы сортового проката соединяют контактной сваркой. Допускаемое отклонение троллеев от продольных осей в горизонтальной и вертикальной плоскостях ±8 мм. Число главных троллеев для передачи трехфазного переменного тока — три. Число крановых троллеев зависит от числа двигателей, установленных на грузовой тележке, и принятой схемы управления.
Напряжение с троллеев снимают башмаки, установленные на качающихся рычагах и образующие токоприемники, скользящие по троллеям. Сами токоприемники изолированы от металлоконструкции крана и связаны электрически через вводное устройство с электрической схемой крана. Башмаки токоприемника выполнены из чугуна и обеспечивают за счет силы тяжести необходимое усилие нажатия на троллеи — 20…160 Н.
Гибкие троллеи выполняют из натянутых между опорами медных проводов, работающих со специальными токоприемниками. Гибкие троллеи должны иметь блокировку, отключающую питание при обрыве троллеев. Главные троллеи жесткого типа окрашивают в красный цвет, за исключением рабочей (контактной) поверхности. Наличие напряжения на троллеях указывают сигнальные лампы (по одной на каждый троллей), которые автоматически включаются при наличии напряжения в сети. В случае секционирования троллеев или наличия в пролете зоны для ремонта кранов каждая секция троллеев должна иметь автономное подключение к сети и соответствующую сигнализацию. При работе кранов на открытом воздухе, когда возможно попадание воды и образование наледи на троллеях, следует предусматривать специальные устройства либо разрабатывать мероприятия для их предупреждения или устранения.
Рис. 72. Кабельный токоподвод с каретками: 1 — неподвижное крепление кабеля, 2— каретка, 3 — ролик каретки, 4 – поводок, 5 — подвижное крепление кабеля, 6 — электрокабель, 7 — вспомогательный канат, 8 — опора, 9 — стальной уголок
Кроме конструктивных соображений кабельный токоподвод к кранам применяют в случаях, когда невозможно защитить троллейный токоподвод от воздействия атмосферных осадков, агрессивных сред и во взрывоопасных помещениях.
Следует отметить, что применение гибкого электрокабеля упрощает конструкцию токоподвода, снижает его массу и повышает надежность. Но так как при работе грузоподъемного крана кабель перемещается относительно основания и его длина изменяется, поэтому для предохранения его от повреждения (изнашивание, перегибы, закручивание, разрыв и внутреннее короткое замыкание) необходимо обеспечить правильное, свободное укладывание или перемещение кабеля либо держать его постоянно натянутым.
Для устройства кабельного токоподвода вдоль тележечного пути крепят жесткую направляющую (стальной уголок) или натягивают вспомогательный тонкий канат, по которым катятся ролики кареток (рис. 72) или скользят кольца подвесок, к которым прикреплен электрокабель. Один конец кабеля жестко прикреплен к выводной коробке на металлоконструкции крана, а другой конец закреплен на раме грузовой тележки и подключен к соответствующим электроаппаратам. Через 2…3 м длины кабеля к нему прикреплены каретки (подвески). При удалении тележки от места подключения кабеля каретки раздвигаются и кабель выпрямляется. При движении крана в обратном направлении специальный поводок сдвигает каретки и складывает кабель в гирлянду. С целью защиты кабеля от возможного растяжения каретки соединяют между собой тонким вспомогательным канатом, длина участков которого меньше расстояния между каретками.
При малой длине моста крана один конец электрокабеля крепят посередине его металлоконструкции, а другой — на раме грузовой тележки. Благодаря гибкости кабель под действием силы тяжести укладывается в специальный лоток при передвижении грузовой тележки. Токоподвод козлового крана аналогичен по конструкции такому решению.
Для создания постоянного натяжения кабеля, снабжающего электроэнергией кран или грузоподъемный электромагнит (моторный грейфер), применяют специальные кабельные барабаны. Назначение кабельного барабана — поддерживать постоянное натяжение электрокабеля. Электрокабель, навитый на кабельный барабан и закрепленный на нем, при движении крана в одном направлении свивается с барабана под действием усилия натяжения и ложится в лоток, а при движении крана в обратном направлении автоматически навивается на барабан за счет работы привода барабана. В зависимости от назначения кабельного барабана в качестве его привода применяют спиральную пружину сжатия (при малой длине кабеля), вспомогательный груз либо привод одного из механизмов крана.
Рис. 73. Кабельный барабан
Устройство кабельного барабана козлового крана с приводом от вспомогательного груза показано на рис. 73. Кабельный барабан и барабан каната вспомогательного груза закреплены на валу и вращаются в подшипниках, установленных на стяжке опор крана. Конец электрокабеля закреплен на барабане в узле, а три силовые и одна заземляющая жилы кабеля подключены к контактным кольцам, смонтированным на валу (аналогично конструкции коллектора электродвигателя с фазным ротором). С контактными кольцами взаимодействуют щетки, установленные на щеткодержателе, закрепленные, в свою очередь, на неподвижной крышке кабельного барабана. Неподвижный электрокабель, соединяющий щетки с крановым электрооборудованием, проходит через отверстие в крышке. Диаметр кабельного барабана не менее 20 диаметров кабеля. При вращении барабана вспомогательный груз массой 100-200 кг перемещается по направляющим. Для натяжения электрокабеля грузоподъемного электромагнита кабельный барабан связывают с механизмом подъема груза.
Напряжение к крановому токоподводу подают через выключатель (рубильник), установленный в доступном месте и снабженный устройством для запирания его в отключенном положении.
§ 54 Вводное устройство
В соответствии с требованиями Правил по кранам подачу напряжения от внешней сети (токоподвода) на грузоподъемный кран необходимо осуществлять через вводное устройство, имеющее ручной и дистанционный привод для включения (отключения) напряжения.
Рис. 74. Вводное устройство ПЗКН-150 (дверцы шкафа открыты)
Передвижные грузоподъемные краны в процессе эксплуатации подвержены воздействию вибраций и ударов, в результате чего возможность повреждения электрокабелей и проводов на кранах гораздо выше, чем в электроприводах стационарных установок. При работе кранов возможны перегрузки их механизмов в результате превышения паспортной грузоподъемности, неисправности цепей управления, заклинивания механизмов, неотключения тормоза. Поэтому необходимо обеспечить автоматическое отключение электродвигателей крановых механизмов при возникновении недопустимого по силе тока (максимальную защиту) от короткого замыкания (к. з.) в цепях; перегрузки и понижения напряжения во внешней цепи. Кроме того, электросхема грузоподъемного крана должна исключать возможность включения привода любого механизма, если какая-либо рукоятка управления находится в рабочей позиции (не в нулевой, исходной), т. е. не допускать самопроизвольного включения механизма после возобновления подачи напряжения в сети — нулевая защита. Электросхема должна исключать возможность включения электродвигателей контактами устройств безопасности крана (например, конечных выключателей), их разгон не по заданной схеме ускорения и ограничение крайних положений рабочих движений крана — конечная защита. Указанные функции выполняет соответствующее электрооборудование, установленное во вводном устройстве, называемом поэтому крановой защитной панелью.
В кабине управления современного грузоподъемного крана кроме вводного устройства устанавливают сигнальную лампу, указывающую наличие напряжения, плавкие предохранители 2 для защиты цепей управления от к. з., комплект реле максимального тока, линейный контактор, пусковую кнопку, зажимы для подсоединения проводов и другие приборы. Указанное электрооборудование монтируют на асбоцементных досках, пропитанных изоляционным составом и установленных в шкафу защитной панели (рис. 74). Шкаф с двумя запирающимися дверцами выполнен из листовой стали. Рубильник расположен в верхней части шкафа в целях наибольшего удаления от другого электрооборудования. Рукоятка рубильника, пусковая кнопка и замок для ключа-марки выведены наружу на боковую поверхность шкафа. В дверце шкафа против сигнальной лампы вырезано круглое отверстие, закрытое стеклом. На кранах применяют защитные панели марок ПЗКБ160, ПЗКБ250 и ПЗКБ400, рассчитанные на длительное прохождение рабочего тока 160, 250 и 400 А соответственно.
Рис. 75. Электромеханический замок вводного устройства: 1 — механическая часть, 2 — корпус, 3 — поводок, 4 — контакты, 5 — контактная шайба, 6 — ограничитель поворота, 7 — задняя крышка, 8— основание контактов, 9 — соединительная муфта, 10— изолирующая перегородка, 11 — ключ-марка
Защитные панели применяют для подачи электроэнергии и обеспечения всех видов защиты электроприводов механизмов крана, управляемых при помощи силовых контроллеров или магнитных контроллеров, не имеющих собственных защитных устройств.
В соответствии с требованиями Правил по кранам защитная панель должна иметь замок, блокирующий рубильник и открываемый индивидуальным ключом-маркой (рис. 75). При этом нельзя включить рубильник, не открыв замок, и, наоборот, нельзя вынуть ключ-марку из замка без выключения рубильника. Указанная блокировка рубильника позволяет исключить работу на кране случайных лиц, не имеющих на это право. Ключ-марку выдают в установленном на предприятии порядке, а систему эксплуатации грузоподъемных кранов называют марочной.
§ 55 стр. 146 Электродвигатели кранов
Электродвигатель — электрическая машина, преобразующая электрическую энергию в механическую энергию вращения ротора. Электродвигатель состоит из четырех основных сборочных единиц: неподвижной — статора, подвижной— ротора и двух подшипниковых щитов, на подшипники которых опираются концы вала ротора. Подшипниковые щиты при помощи болтов крепят к торцам статора.
В грузоподъемных кранах общего назначения, как правило, применяют специальные краново-металлургические асинхронные электродвигатели трехфазного переменного тока серий МТ и МТК, обладающие повышенной прочностью и перегрузочной способностью, а также предназначенные для частого включения и выключения. Перегрузочную способность двигателя ограничивает величина его критического (опрокидывающего) момента и температура его нагревания, а число включений ограничивают потери электроэнергии в двигателе.
Рис. 76. Крановые асинхронные электродвигатели: а — серии МТК, б — серии МТ
Статор трехфазного асинхронного электродвигателя состоит из чугунного (стального) корпуса /, в полости которого размещен цилиндрический магнитопровод 2, набранный из штампованных листов активной электротехнической стали (рис. 76, а). Для снижения магнитных потерь и температуры магнитопровода листы изолируют друг от друга лаком. На внутренней поверхности магнитопровода по его длине выполнены продольные пазы, в которых размещены секции обмотки статора 3, навитые из круглого медного провода с температуростойкой изоляцией.
Обмотка статора двигателя выполнена в виде трех секций (катушек) или групп катушек, шесть выводных концов которых снабжены кабельными наконечниками, имеют маркировку начал трехфазной обмотки CI, С2, СЗ и ее концов С4, С5, С6 и выведены в зажимную коробку 8, расположенную вверху на корпусе двигателя.
Как правило, крановые электродвигатели выпускают на напряжение 380/220 В, поэтому в зависимости от фактического напряжения в сети и требуемой схемы включения обмотки концы проводов соединяют в различных сочетаниях. При напряжении сети 380 В секции обмотки статора соединяют в звезду (Y), т. е. концы проводов С4, С5, С6 соединяют вместе, а к началам С1, С2, СЗ присоединяют питающие провода трехфазной сети (рис. 77, а, б). При напряжении сети 220 В секции обмотки статора соединяют в треугольник (Л), при этом концы проводов С1 и С6, С2 и С4, СЗ и С5 соединяют попарно и к образовавшимся трем точкам присоединяют питающие провода (рис. 77, в, г). С целью исключения возможных ошибок схемы подключения питающих проводов к секциям обмотки двигателя указаны на внутренней стороне крышки зажимной коробки.
Ротор электродвигателя представляет собой цилиндр, собранный из листов активной электротехнической стали (магнитопровода) и закрепленный на валу, который вращается в подшипниковых щитах. Для охлаждения двигателя в процессе работы служит вентилятор 6, установленный на валу (см. рис. 76, а). На образующей поверхности ротора выполнены продольные пазы, в которых размещена обмотка. Именно тип обмотки ротора определяет конструкцию и серию асинхронного электродвигателя.
Короткозамкнутый ротор двигателя серии МТК состоит из медных или алюминиевых стержней круглого либо прямоугольного сечения, припаянных или отлитых за одно целое с бронзовыми или алюминиевыми кольцами большого сечения, насаженными на вал. Такая обмотка по внешнему виду напоминает и носит название «беличье колесо».
Рис. 77. Схемы соединения обмоток статора электродвигателя: в звезду: а — схема, б — соединение концов обмоток в зажимной коробке; в треугольник: в — схема, г — соединение концов обмоток в зажимной коробке
В пазы фазного ротора двигателя серии МТ заложена обмотка 9 из медного провода, состоящая, как и обмотка статора, из трех секций (катушек) или групп катушек. Указанная обмотка не имеет электрического соединения с питающей электросетью. Секции обмотки ротора соединены в звезду, концы которой выведены на медные контактные кольца 10, закрепленные на валу ротора (см. рис. 76, б). Контактные кольца изолированы от вала ротора так, что изолирующие перегородки выступают над рабочими поверхностями колец. С контактными кольцами взаимодействуют, осуществляя постоянный электрический контакт, подпружиненные медно- графитовые щетки 11 марки М-1 по ГОСТ 2332—75, установленные с возможностью перемещения в неподвижных щеткодержателях 12 на корпусе двигателя. Контактные кольца образуют коллектор (от одноименного латинского слова — собиратель) — устройство для обеспечения надежного постоянного подвижного электрического контакта между вращающейся обмоткой ротора и неподвижными аппаратами управления. Коллектор устанавливают в корпусе двигателя со стороны, противоположной вентилятору. Очевидно, что двигатель с фазным ротором имеет большую длину, чем с ко- роткозамкнутым ротором. Провода цепи управления током ротора, идущие от зажимов щеткодержателя, выводят в зажимную коробку, размещенную на боковой поверхности корпуса двигателя.
Асинхронные двигатели трехфазного переменного тока имеют маркировку, состоящую из букв и цифр. Первые буквы показывают исполнение двигателя (серию): МТ — с фазным ротором, МТК — с короткозамкнутым ротором. Последняя буква обозначает класс нагревостойкости изоляции. В настоящее время ГОСТ 185—70 предусматривает выпуск крановых электродвигателей с нагревостойкой изоляцией класса F (до + 155° С) и с изоляцией класса Н (до температуры +180°С). Первая цифра трехзначного числа (0…7) характеризует размер наружного диаметра статорных листов, вторая цифра указывает модернизацию двигателя и третья (1…3) —длину сердечника статора двигателя данного габарита. Последняя цифра, стоящая после тире, обозначает число полюсов статора двигателя. Например, маркировка MTF 312—6 обозначает крановый электродвигатель с фазным ротором, с классом нагревостойкости изоляции F (температура до +155° С), 3-го размера, модернизированный, 2-й длины, шестиполюсный. Отечественная промышленность выпускает крановые электродвигатели мощностью 1,2…30 кВт при частоте вращения ротора 11…16,2 с-1 и массе 51…345 кг. В двигателях 0…3 размера установлены шариковые, а 4…7 — роликовые подшипники качения. Ротор двигателя состоит из симметричных относительно оси вращения деталей и сборочных единиц, поэтому, как правило, его не балансируют.
Двигатели постоянного тока требуют применения дорогостоящих и сложных по конструкции преобразовательных устройств (переменный ток в постоянный), имеют большие габариты, массу и стоимость, поэтому широкого применения на грузоподъемных кранах не получили. Эти двигатели главным образом применяют на специальных кранах металлургических производств.
§ 56 Аппараты ручного управления
К электрическим аппаратам ручного управления относят рубильники, переключатели, выключатели, пакетные выключатели и контроллеры. Рубильники и переключатели предназначены для периодического (редкого) включения (отключения)— коммутации (от одноименного латинского слова — изменение, перемена) силовых электрических цепей напряжением до 500 В при силе номинального тока до 500 А.
Рис. 78. Аппараты для коммутации силовых электрических цепей: а — трехполюсный рубильник, б — трехполюсный переключатель, в — распределительный щит
Выключатель рубящего типа называют рубильником. Рубильник состоит из изолирующего основания, на котором смонтированы неподвижные контакты-губки и стойки (рис. 78, а). На стойках на осях 7 установлены подвижные контакты-ножи 6, жестко связанные изолирующей траверсой с рукояткой. Провода электрических цепей крепят к контактам винтами. По числу коммутационных положений различают собственно рубильники, имеющие два положения, и переключатели — три положения (рис. 78, б). Переключатель отличает от рубильника наличие дополнительной группы губок и угол поворота ножей л рад. При верхнем положении рукоятки переключатель замыкает одни электрические цепи, а при переводе рукоятки вниз размыкает их и замыкает другие. По числу размыкаемых цепей выключатели разделяют на одно-, двух- и трехполюсные, а по виду привода — с центральной серии Р и РПЦ (рис. 78, а), а также с боковой рукояткой серии РВ и РПБ (рис. 78, в).
Для предохранения людей от случайного прикосновения к контактам рубильника последний помещают в металлический шкаф с обязательным заземлением. Как правило, рубильники второго типа применяют в крановых защитных панелях. Рубильники серии Р и РПЦ применяют для разъединения предварительно разомкнутых цепей, так как для пользования ими необходимо открыть дверцы шкафа.
Рубильник с блоком предохранителей, встроенным в металлический шкаф, называют силовым распределительным щитом (рис. 78, в). Рукоятка рубильника имеет блокировочное устройство, исключающее возможность открыть дверцы шкафа при включенном рубильнике и, наоборот, включить рубильник при открытых дверцах шкафа. Запасные предохранители хранят в дверце шкафа. Указанные силовые щиты устанавливают на пунктах подключения кранов к внешней электросети и на самом кране для отключения его на время проведения ремонтно-профилактических работ.
Для быстрого размыкания цепей и предохранения ножей и губок от подгорания в результате образования электрической дуги ножи оборудуют шарнирно закрепленными разрывными контактами (рис. 78, б). При размыкании цепей (повороте рукоятки) пружины, растягиваясь, отводят разрывные контакты от губок с большой скоростью и возникающая при этом электрическая дуга быстро гаснет.
Пакетные выключатели и переключатели предназначены для периодической коммутации силовых и управления вспомогательных электрических цепей при силе номинального тока до 360 А. Пакетный выключатель состоит из пакетов (отсюда и его название), собранных на основании, закрытых крышкой и стянутых шпильками (рис. 79, а). Каждый пакет выполнен из изолятора, на котором закреплены неподвижные контакты с винтами. Внутри изолятора установлены подвижные контакты с фибровыми искрогасящими шайбами. Через центральные отверстия пакетов проходит валик квадратного поперечного сечения, имеющий на конце рукоятку и предназначенный для поворота подвижных контактов. В корпусе выключателя встроено заводное устройство с пружиной, обеспечивающее поворот валика на углы, кратные 1/2 рад, и мгновенное переключение контактов вне зависимости от скорости поворота рукоятки. Наличие заводного устройства и фибровых искрогасящих шайб исключает возникновение дуги при размыкании контактов. Для крепления пакетного выключателя предусмотрены кронштейны.
Рис. 79. Аппараты для коммутации электрических цепей управления и вспомогательных: а — пакетный выключатель ПВ, кнопки управления с грибовидным толкателем (б) и с ножным управлением (в): 1 — кронштейн,. 2 — основание, 3 — пакеты, 4 — винты, 5 — шпильки, 6 — рукоятка, 7 — заводное устройство, 8 — валик, 9—подвижные контакты, 10—неподвижные контакты, 11—корпус, 12—грибовидный толкатель, 13—винт, 14 — крышка, 15 — педаль
Пакетные выключатели бывают одно-, двух-, трех- и многополюсные с числом коммутационных положений не более четырех.
Кнопки управления предназначены для коммутации электрических цепей управления контакторов, магнитных пускателей, реле и звуковых сигналов при номинальном токе до 5 А, но при большом числе включений. Кнопка управления состоит из двух пар контактов с одним или двумя контактными мостиками, смонтированными на общем основании и создающими один замыкающий и один размыкающий контакты. Контакты переключают нажатием на толкатель, удерживаемый пружиной в исходном (верхнем) положении. Кнопки управления различают по величине: малогабаритные и нормальные и по форме толкателя: с нормативным или грибовидным толкателем (рис. 79, б). Кнопки управления с нормальным толкателем, нажимаемым пальцем руки, применяют самостоятельно либо объединяют в общем корпусе или на панели, образуя кнопочный аппарат (станцию, пульт) для управления электроталью или кран-балкой. В зависимости от назначения кнопок головки толкателей снабжены соответствующими надписями, например «Пуск», «Стоп» и др., а также окрашены в соответствующие цвета. Кнопку с грибовидным толкателем, нажимаемым ладонью руки, применяют для экстренного отключения линейного контактора защитной панели, мгновенного разрыва цепей управления и быстрой остановки крана, в связи с чем ее называют аварийным выключателем. Кнопки с ножным управлением (рис. 79, в) применяют для коммутации цепей управления электроприводами кранов, когда руки крановщика заняты на основных аппаратах управления.
Контроллер (от одноименного английского слова — управитель) — электроаппарат с большим числом контактов, коммутирующий силовые электрические цепи. Контроллер предназначен для одновременного переключения нескольких электрических цепей: силовых, возбуждения и управления электроприводом для осуществления пуска, регулирования рабочей скорости, электрического торможения, остановки и реверсирования механизма крана.
По принципу работы различают два вида контроллеров: силовые непосредственно ручного управления и командокон- троллеры дистанционного управления.
Основной сборочной единицей силового кулачкового контроллера являются подвижный и неподвижный контакты, собранные в единый блок, управляемый кулачковой шайбой (рис. 80, б). Каждый блок состоит из основания (неподвижного контакта), подвижного рычага с контактом и роликом и замыкающей пружины, обеспечивающей прижатие контактов.
Рис. 80. Силовой кулачковый контроллер ККТ60А (а) и контактный блок кулачкового контроллера (б)
Подвижный рычаг поворачивается относительно оси. Вспомогательная пружина служит для регулирования усилия прижатия (величин раствора и провала) между контактами (см. § 74). Для подключения коммутируемых электроцепей предназначены винты, соединенные с контактами проводниками. Приводной вал 6 с кулачковыми шайбами поворачивают в подшипниках поворотом рукоятки или маховичка. Набор контактных блоков монтируют в алюминиевом корпусе на пластмассовых рейках 8 по установленной для данного контроллера схеме коммутации.
В том случае, когда ролик на конце подвижного рычага находится во впадине кулачковой шайбы контакты замкнуты (рис. 80, а). При повороте рукоятки контроллера и выходе ролика на гребень кулачковой шайбы произойдет размыкание электрической цепи. Контакты контроллера выполнены таким образом, что в момент касания (размыкания) возникающая электрическая дуга воздействует на их нерабочие части. При дальнейшем прижатии контактов подвижный контакт смещается относительно неподвижного и притирается к нему, чем обеспечивает самоочищение рабочих поверхностей контактов.
Применяя кулачковые шайбы различного профиля, получают необходимую последовательность замыкания (размыкания) контактов контроллера. Вал с кулачковыми шайбами снабжен фиксирующим механизмом храпового типа, обеспечивающим его остановку в положениях, строго соответствующих полному замыканию (размыканию) контактов (на рис. не показан). На грузоподъемных кранах применяют контроллеры типа ККТ — горизонтального двухрядного исполнения, при котором каждая кулачковая шайба одновременно управляет двумя парами контактов.
Наибольшее распространение получили кулачковые контроллеры ККТ-61 и ККТ-62 для управления одним и двумя асинхронными двигателями с фазным ротором и ККТ-63 — одним двигателем с короткозамкнутым ротором. Контроллеры для управления одним двигателем имеют четыре контактных блока для замыкания цепи обмотки статора и три (пять, семь) блоков для замыкания роторной цепи.