книги из ГПНТБ / Кудактин, А. В. Электрооборудование подъемно-транспортных машин учебник для учащихся механизаторской специальности мореходных училищ

верстия золотниковой коробки закрываются. Нижнее положение поршня регулируется шпилькой 1 с удерживающим кольцевьш выступом. С помощью шпилек 1 и 4 можно регулировать длину хода поршня, а следовательно, и время работы толкателя при подъеме тормозных колодок.

Рассмотренный электрический толкатель не приспособлен для регулирования величины тормозного усилия. Он служит лишь для открытия и закрытия тормоза.

Общий вид тормозного устройства с электрическим толкателем подобного типа приведен на рис. 123, из которого видно, что при включении электродвига­ теля шток /, поднимаясь вверх, сжимает пружину 2 и тормоз­ ные колодки 3 отпускают шкив 4. Механизм расторма­ живается. Отключение элек­ тродвигателя вызывает опус­ кание штока 1 и пружина 2 заставляет колодки сжать тор­ мозной шкив, тем самым за­ тормаживая механизм.

Современные электрические толкатели при сравнительно небольших габаритах и массе (до 10—25 кг) и малой по­ требляемой мощности (поряд­ ка 0,12—1,5 кВт) развивают тяговые усилия в пределах 15—160 кг и могут иметь ход поршня от 25 до 140 мм. Они допускают до 720 включений в час при времени срабатывания

210

порядка 0,13—1,5 с (путем подрегулирования время срабатывания толкателей может быть доведено до 12 с).

В большинстве электрических толкателей рабочей жидкостью служит масло, причем в зависимости от температуры окружающей среды применяют различные сорта масла. При очень низких тем­ пературах в качестве рабочей жидкости часто используют смесь масла с керосином.

В последнее время применяются центробежные оттормаживатели. В таком аппарате при вращении асинхронного электродвига­ теля с короткозамкнутым ротором под действием центробежной силы расходятся концы рычагов и выдвигают из корпуса шток, воздействующий на тормозную систему. При ходе штока порядка 20—25 мм центробежные оттормаживатели развивают тяговые усилия от 25 до 630 кг и допускают от 300 до 1500 включений в час. Время их срабатывания составляет 0,3—5 с. В отличие от электрических толкателей, заполненных маслом, центробежные оттормаживатели могут устанавливаться вертикально, наклонно и даже горизонтально. Работа их от температуры окружающего воз­ духа не зависит.

Центробежные оттормаживатели не всегда обеспечивают доста­ точное быстродействие, так как вращающиеся рычаги с грузиками некоторое время после выключения электродвигателя сохраняют свою скорость, и тормоз в это время остается открытым. Поэтому их конструкцию иногда усложняют, дополняя ее небольшим вспо­ могательным дисковым тормозом, быстро останавливающим электродвигатель оттормаживатели при его выключении.

Вспомогательные электродвигатели. В отечественной и особенно зарубежной практике для управления механическими тормозами применяют также сервомоторы — вспомогательные асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым или фазным ротором, вклю­ чаемые одновременно с крановыми электродвигателями. Использо­ вание сервомоторов обеспечивает плавное включение и выключе­ ние тормозов, а также дает возможность при необходимости регу­ лировать величину тормозного усилия и получать практически одинаковые скорости при спуске грузов любой массы.

Действие тормозного сервомотора заключается в том, что при включении его ротор поворачивает специальный рычаг, открываю­ щий тормоз. В течение всего времени работы кранового механизма сервомотор включен и развивает момент, необходимый для прео­ доления силы пружины и удержания тормоза в открытом состоя­ нии. Так как в этом случае сервомотор работает в режиме корот­ кого замыкания, его обмотка должна выполняться по специально­ му расчету или же в ее цепь должно включаться добавочное сопротивление, ограничивающее ток короткого замыкания электро­ двигателя и предотвращающее перегорание его обмотки.

При снятии напряжения с сервомотора его ротор под дейст­ вием специальной пружины возвращается в исходное состояние и подвижная система тормоза затормаживает механизм.

Тормозные сервомоторы отличаются сравнительно небольшими

габаритами и массой, имеют высокое быстродействие, надежны в работе и допускают высокую частоту включений. Они применя­ ются на кранах, работающих в особо напряженных режимах, где тормозные электромагниты малопригодны.

§ 52. Аппараты для подвода тока к кранам

Электрические краны в большинстве случаев являют­ ся производственными машинами, передвигающимися вместе с электродвигателями и аппаратурой управления относительно пунк­ та, из которого происходит питание электроэнергией. Чтобы обес­ печить надежный токоподвод к кранам, применяются специальные устройства. В большинстве портальных кранов используется ка­ бельный токоподвод, а на мостовых кранах наиболее широкое при­ менение получил троллейный токоподвод.

Кабельный токоподвод. При кабельном токоподводе подача электроэнергии к электродвигателям крана осуществляется гиб­ ким кабелем, который может быть собран в петли вдоль подкра­ новых путей или наматываться на барабан, установленный на одной из опор крана. Один конец гибкого кабеля заканчивается вилкой, подключенной к штепсельной колонке. Последние устанавливают­ ся вдоль подкрановых путей обычно на расстояниях 50—80 м одна от другой. Питание к колонкам подается от подземного кабеля, подключенного к трансформаторной подстанции или непосредствен­ но к токосборным шинам портовой электростанции. Штепсельная колонка снабжается плавкими предохранителями и разъедините­ лем рубящего типа, который механически сблокирован с крышкой колонки так, что при открытии крышки с колонки автоматически снимается напряжение.

Второй конец гибкого кабеля укрепляется на кабельном бара­ бане крана, снабженном медными контактными кольцами. Токоведушие жилы кабеля постоянно подключены к указанным кон­ тактным кольцам, по которым при вращении барабана скользят щетки, обеспечивающие подачу электроэнергии на кольцевой то­ коприемник крана и в цепь освещения портала.

При движении крана кабельный барабан должен вращаться с определенной скоростью, чтобы кабель равномерно разматывался или наматывался. Привод кабельного барабана может осущест­ вляться различными способами: от специального электродвигате­ ля, от катков крана при помощи цепной передачи, посредством специального противовеса и т. п. Наиболее простым и надежным способом привода кабельного барабана следует считать метод про­ тивовеса, передвигающегося в шахте крана. В этом случае на вал барабана насаживается шкив, к нему прикрепляется трос, переки­ нутый через блок, укрепленный в верхней части опоры крана. Трос заканчивается грузом, который перемещается вверх и вниз в шах­ те. При движении крана от штепсельной колонки кабель, натяги­ ваясь, сматывается с барабана. При этом трос наматывается

212

ся на специальных фарфоровых изоляторах и прокладываются вдоль пути движения крана. Роль токоприемников в этом случае выполняют чугунные башмаки, скользящие по троллеям при дви­

ми кабелями с кольцевым токоприемником крана или при его отсутствии непосредственно с распределительным устройством.

Конструктивное выполнение жесткого троллейного токоподвода показано на рис. 124. В качестве контактного провода использован железнодорожный рельс 1, закрепленный держателями 4 на изо­ ляторах 5. Изоляторы в свою очередь прикреплены к жесткой пла­ стине 6. Вдоль рельса при движении крана скользит чугунный башмак 2, связанный гибким кабелем 3 с кольцевым токоприем­ ником. Таким образом, электроэнергия, поступающая на троллеи 1, через токосъемник 2, гибкий кабель 3 и кольцевой токоприемник (не показанный на рисунке) передается к электродвигателям пе­ ремещающихся механизмов крана.

Аналогично подводится ток при помощи жестких троллеев, вы­ полненных из уголка 4 (рис. 125). Уголок располагается «елоч­ кой» и укрепляется на жесткой пластине 5, которая в свою оче­ редь крепится изоляторами /. Роль токосъемника выполняет в данном случае плоский чугунный башмак 2, который при движе­ нии крана скользит по вершине уголка, обеспечивая передачу электроэнергии с троллеев к электродвигателям крана. На неко­ торых кранах старой постройки применяются прорезные токосъем­ ники, но они работают ненадежно и в настоящее время заменя­ ются плоскими башмаками 2, связанными с краном посредством изоляторов 3.

Рельсы, уголки, швеллеры и другие жесткие троллеи, исполь­ зуемые для обеспечения токоподвода к портальным кранам, в большинстве случаев располагаются в траншее, прокладываемой вдоль подкрановых путей. По всей длине траншея закрывается специальной крышкой, представляющей собой гибкую стальную ленту или шарнирно соединенные стальные пластины. Крышка постоянно закрывает траншею и предотвращает попадание внутрь ее посторонних предметов. Она приоткрывается лишь в месте

214

прохода токосъемного устройства, а на остальном протяжении траншея плотно закрыта и не создает препятствий для передви­ жения людей и безрельсового транспорта.

Сооружение жестких троллеев в траншеях связано со значи­ тельными капитальными затратами, поэтому там, где позволяют условия, применяют гибкие троллейные провода, укрепляемые на поддерживающих конструкциях методом свободной или жесткой подвески.

Свободная подвеска гибких троллеев применяется при скоро­ сти передвижения токосъемников, не превышающей 1,5 м/с, и диаметре троллея не более 10 мм. В этом случае провода жест­ ко закрепляются только в конечных точках, между которыми на расстоянии не более 8 м друг от друга устанавливаются проме­ жуточные опоры; на последних свободно лежат троллеи.

При значительных скоростях передвижения токосъемников, а также при большом диаметре троллейных проводов применяют жесткую подвеску. В этом случае троллеи неподвижно крепятся как на конечных, так и на промежуточных точках опоры, распо­ ложенных на расстоянии не более б м друг от друга. Роль про­ межуточных опор могут выполнять растяжки, обеспечивающие достаточное натяжение троллеев.

Токосъем в случае гибких троллейных проводов осуществля­ ется обычно специальными роликовыми токоприемниками, укреп­ ленными на шарнирах и снабженные пружинами, которые соз­ дают необходимое нажатие в месте контакта. При передвиже­ нии механизма такие токоприемники катятся по троллеям и снимают с них ток.

Использование троллейного токоподвода связано с рядом трудностей, главная из которых — обеспечение безопасности для обслуживающего персонала.

При троллейном токоподводе неизбежно возникновение искре-

215

ные провода в обоих случаях осуществляется нажатием на кноп­ ку «Пуск», а отключение — нажатием на кнопку «Стоп». При нажатии на кнопку «Пуск» срабатывает линейный контактор КЛ

кнопку «Пуск». Нетрудно заметить, что в обеих схемах при обрыве любого провода теряет питание катушка линейного контак­ тора КЛ и с троллеев снимается напряжение.

Иногда защита от обрыва может выполняться несколько иным образом. Например, последовательно с катушкой линей­ ного контактора могут быть включены специальные пружинные контакты, связанные с троллеями. Эти контакты замкнуты лишь при достаточном натяжении последних и немедленно размыкают­ ся при обрыве проводов.

Следует иметь в виду, что автоматическое отключение трол­ леев может производиться не только при их обрыве, но и при от­ крывании крышки люка, ведущего из кабины крановщика на^мост Т1ли настил фермы крана.

Кольцевые токоприемники. Для подвода электрической энергии к механизмам, расположенным на вращающейся части крана, применяются кольцевые токоприемники, представляющие собой систему изолированных друг от друга контактных колец, закреп­ ленных на колонне крана. Кольца соединяются проводами с электрическим оборудованием вращающейся части крана, а щетки, скользящие по кольцам, соединяются кабелем со щетка­ ми кабельного барабана (при кабельном токоподводе) или с то­ коприемниками (при троллейном токоподводе). Часть контактных колец кольцевого токоприемника служит также для соединения

216

аппаратуры управления механизмом передвижения, находящейся на вращающейся части, с электродвигателем этого механизма,, расположенного обычно на невращающейся части крана. Про­ мышленность выпускает кольцевые токоприемники с числом кон­ тактных колец от трех до двенадцати. Если необходимо иметь большее число колец, то на колонне крана устанавливают не­ сколько таких токоприемников, соответствующим образом соеди­ ненных с кабельным барабаном, щитом освещения и аппаратурой,, расположенной в кабине крана.

Конструкция кольцевого токоприемника, устанавливаемого на кранах завода имени С. М. Кирова, показана на рис. 127. Основой такого токоприемника служат четыре стальные стойки 2, за­ крепленные с обоих концов в опорных кольцах 9. Концы стоек снабжены угольниками 7, которыми токоприемник крепится к ко­ лонне крана. На стойках закрепляются изоляторы, к ним при­ винчиваются медные составные кольца 4. Каждое контактное кольцо снабжается шпилькой с кабельным наконечником для присоединения провода. Обойма со щетками состоит из двух со­ ставных литых колец 3, соединяющихся между собой четырьмя стальными стойками 5, на которых крепятся щеткодержатели 6. В каждый щеткодержатель вставляется по две меднографитные или графитные щетки 7, которые прижимаются к контактным кольцам пружинами.

На двух противоположных стойках, скрепляющих обоймы, кре­ пятся серьги 8, предотвращающие проворачивание обоймы. Серь­ ги тягами крепятся к кожуху, которым закрывается токопри­ емник.

Кольцевой токоприемник крана необходимо осматривать не реже одного раза в неделю. При осмотрах удаляется пыль, по­ павшая за кожух токоприемника, сухой и чистой тряпкой проти­ раются контактные кольца. Если на кольца попадает масло, их следует протирать тряпкой, смоченной в бензине. Обгоревшие кольца необходимо зачищать мелкой стеклянной бумагой. По­ лезно контактные кольца периодически слегка смазывать техни­ ческим вазелином.

При эксплуатации токоприемников часто повреждаются пласт­ массовые щеткодержатели. Их следует обязательно проверять. При обнаружении трещин или поломок поврежденный щеткодер­ жатель следует заменить.

§ 53. Компенсация реактивной мощности крановых электродвигателей

Как известно, крановые электродвигатели перемен­ ного тока при работе потребляют значительное количество реак­ тивной энергии. Коэффициент мощности асинхронного электро­ двигателя при холостом ходе составляет 0,2—0,25, при полной нагрузке он повышается до 0,75—0,9. При пуске асинхронных элек-

217

тродвигателей с короткозамкнутым ротором коэффициент мощно­ сти не превышает 0,35—0,5, электродвигателей с фазным рото­ ром — порядка 0,55—0,65.

При циклическом характере работы кранов неизбежна недо­

218

грузки электродвигателей, применяются специальные компенси­ рующие устройства. В качестве компенсирующих устройств, ра­ ботающих с опережающим сдвигом фаз и компенсирующих отстающий сдвиг, создаваемый индуктивностью электродвигате­ лей, на кранах применяют статические конденсаторы, отличаю­ щиеся простотой устройства и обслуживания, малыми потерями энергии, небольшими габаритами и стоимостью.

Наибольший эффект дает индивидуальная компенсация реак­ тивной мощности, при которой отдельные батареи статических конденсаторов подключаются параллельно зажимам статоров всех электродвигателей. Однако этот метод требует большого ко­ личества конденсаторов и его применяют лишь для крупных элек­ тродвигателей с большим числом часов работы в год.

На портальных кранах чаще применяется групповая компен­ сация, при которой батареи конденсаторов присоединяются к распределительному пункту крана, от которого питаются все его электродвигатели. Батареи устанавливаются на металлических, конструкциях, входящих в комплект защитных панелей, или в отдельных закрытых металлических шкафах, снабженных венти­

ляцией для отвода тепла.

Конденсаторные батареи, устанавливаемые на кранах, рас­ считываются так, чтобы средний коэффициент мощности крана составлял не более 0,8—0,85 и не было перекомпенсации при работе крана с полной нагрузкой. На грейферных кранах грузо­ подъемностью 10—15 т мощность конденсаторных батарей долж­ на составлять 75—100 квар, на крюковых кранах — 30—50 квар.

Батареи комплектуются обычно из бумажно-масляных кон­ денсаторов серий КМВ и КМ, выпускаемых на различные напря­ жения и мощности. Наибольшее применение на кранах находят конденсаторы на 220 и 380 В мощностью 25 и 10 кВ-Ар.

Конденсаторные батареи подключаются к сети через отдель­ ный аппарат (рубильник, выключатель и т. п.) или посредством главного рубильника, установленного на защитной панели. За­ щита крановых конденсаторов от коротких замыканий обеспечи­ вается плавкими предохранителями (рис. 128).

После отключения конденсатора от сети на его зажимах не­ которое время сохраняется напряжение, что безусловно опасно для обслуживающего персонала. Поэтому каждую конденсатор­

выполнять лампы накаливания, включаемые автоматически в мо­ мент отключения конденсаторов.

При эксплуатации конденсаторных батарей, установленных на кране, необходимо периодически, не реже одного раза в месяц проверять исправность плавких предохранителей, не реже одного раза в шесть месяцев измерять мегомметром сопротивление изо­ ляции между обкладками, а также от корпуса. Периодически следует проверять на ощупь температуру нагрева конденсаторов, следить за исправностью фарфоровых изоляторов, контактных

219