Оптимизация грузозахватных органов
для переработки скрапа.
Для перегрузки металлолома применяются в основном два типа грузозахватных органов: грузоподъемные электромагниты и многочелюстные грейферы (полипы). У каждого из указанных органов свои преимущества и недостатки. Канатный грейфер, как правило, обладает более высокой грузоподъемностью на скрапе по сравнению с распространенными электромагнитами типа М42 и М62, захваченный им груз не отрывается при внезапном отключениии электроэнергии, канатному грейферу не требуется отдельного электропитания. Однако грейфером крайне затруднительно полностью очистить вагон или кузов автомашины, он нуждается в большем пространстве для захвата груза из-за разведения челюстей в стороны перед захватом, а также грейфер больше изнашивается в процессе работы, чем электромагнит. И электромагнит, и грейфер хороши по-своему, поэтому очень часто на мостовых кранах используют комбинированные тележки, оборудованные одновременно и грейфером, и магнитом.
Для разгрузки вагонов со скрапом грейфер, как указано выше, имеет ограничение из-за того, что его размер в раскрытом состоянии не может превышать ширину вагона. Электромагнит свободен от этого недостатка, так как его размеры в процессе работы не меняются, поэтому для увеличения производительности перегрузки скрапа есть смысл увеличивать диаметр и мощность грузозахватных электромагнитов. В этом случае электромагнит будет более произодителен, чем грейфер.
По теории, магнитный поток электромагнита [1] определяется магнитной проницаемостью цепи, состоящей из сердечника электромагнита и поднимаемого груза, а также намагничивающей силой (ампервитки) F, А
F=Iw, где
I - ток, проходящий через катушку, А;
w - число витков катушки
подъемная сила электромагнита, равная максимальной массе поднимаемого груза (плиты), составляет, тс:
P=40,6Ф2104/S, где
S - площадь соприкосновения между полюсами магнита и поднимаемой плитой, см2;
Ф - магнитный поток, Вб, равный:
Ф=F/Rm , где
Rm , - магнитное сопротивление цепи электромагнита.
Указанные формулы справедливы для сплошного груза в виде толстой плиты. Однако, чем больше пустот в поднимаемом грузе, тем меньше грузоподъемность электромагнита по сравнению с плитой см. табл. 1 [см. 1].
Указанные соотношения справедливы для правильно спроектированных магнитов ,в которых соотношение массы провода к общей массе близко к 1/3 для магнита с медной катушкой, и 1/6 – для магнита с алюминиевой катушкой. Уменьшение указанных соотношений ведет к уменьшению относительной грузоподъемности по скрапу, увеличение – к некоторому росту.
Таблица 1
| ТИП ГРУЗА | ОТНОСИТЕЛЬНАЯ ГРУЗОПОДЪЁМНОСТЬ , % |
| Стальные плиты и болванки | 100 |
| Рельсы и бруски | 50 |
| Копровый шар | 40 - 60 |
| Чугунные чушки | 4 - 6 |
| Скрап стальной | 2 - 7 |
| Скрап чугунный | 3 |
| Стружка | 1,5 - 2,5 |
В принципе можно сказать, что грузоподъемность электромагнита по скрапу зависит от следующего:
Чем больше расстояние между полюсами магнита, тем больше грузоподъемность по скрапу. В правильно спроектированнном магните объем захватываемого скрапа примерно равен объему полусферы с диаметром D, равным диаметру магнита . Зная насыпную плотность металлолома (от 0,6 до 3,2 т/м3), потребитель легко может определить, сколько и какого скрапа (стружки) в состоянии поднять правильно спроектированный электромагнит заданного диаметра.
Чем больше напряженность магнитного поля, определяемая ампервитками, тем больше грузоподъемность по скрапу. Если напряженность магнитного поля слишком мала, металлолом не заполнит объем нижней полусферы, а сгруппируется у центрального полюса. Если напряженность слишком велика, грузоподъемность увеличится непропорционально из-за того, что железо магнита и скрапа войдут в насыщение. При этом напряженность магнитного поля, как правило, пропорциональна количеству и качеству провода (меди или алюминия) и заданной плотности тока.
Чем меньше магнитное сопротивление магнитопровода, тем больше грузоподъемность электромагнита. При этом магнитное сопротивление, как правило, пропорционально массе железа. Однако, при заданных размерах и массе электромагнита, нельзя увеличивать массу железа, не уменьшая массу провода. Провод и железо должны быть сбалансированы.
За последние 10 лет предложение на рынке грузоподъемных электромагнитов, предназначенных для транспортировки металлолома, выросло в несколько раз. В дополнение к трем основным типам круглых магнитов с медным проводом, выпускаемых ранее в СССР (М22 диаметром 780 мм, М42 AE1170 мм, М62 AE1650 мм), на рынке предлагаются электромагниты диаметров 1300, 1400, 1550, 1800 и 2000 мм. Магниты выпускаются с медными и алюминиевыми катушками. При этом предлагаются различные характеристики по току и массе магнитов, позволяющие внутри каждой группы диаметров выбрать электромагнит с подходящими для потребителя свойствами.
В 2005 году предприятие «Димет-М» первым в России начало производство тяжелых электромагнитов серии ЭМГ230 диаметром 2300 мм, массой до 7,5 т (см. табл. 2), которые превосходят по грузоподъемности популярные электромагниты типа М62 в 3-4 раза.
Таблица 2
Тех.данные электромагнитов серии ЭМГ-230, ООО «Димет-М» (Россия) [2]
| ПАРАМЕТРЫ | ЭМГ230-46/М | ЭМГ230-46/А |
| Диаметр , мм | 2300 | 2300 |
| Масса с цепями , кг | 7500 | 6100 |
| Ток при 20 град. С , А | 145 | 145 |
| Отрывное усилие на плите , кг | 85 000 | 85 000 |
| Грузоподъёмность на скрапе 3А , по ГОСТ 2787-75 , кг | 2400 | 2400 |
| Грузоподъёмность на стружке 15А , по ГОСТ 2787-75 , кг | 2100 | 2000 |
| Высота магнита с цепью , мм | 1600 | 1600 |
Почему был выбран именно диаметр 2300 мм? Это было сделано исходя из ширины кузова большегрузного автомобиля (2400 мм), то есть для возможности транспортировки данного магнита автотранспортом.
При увеличении диаметра и мощности растет и цена электромагнита. Приближенно можно сказать, что цена электромагнита увеличивается пропорционально росту его производительности и массы. При сравнении цен с зарубежными аналогами (Германия, Италия, Испания) следует отметить, что их цены примерно в 2 - 4 раза выше российских. В связи с этим возникает вопрос о наличии потребительского спроса на более дорогой продукт.
Ранее в пользу импортного товара говорила его более высокое качество, в первую очередь надежность, но это было раньше. В последнее время уровень качества электромагнитов некоторых российских производителей достиг качества зарубежных электромагнитов, срок гарантийного обслуживания достиг 2-х лет. ООО "ДИМЕТ-М" уже на протяжении трех лет успешно экспортируют электромагниты в страны с жарким климатом (Иордания, Вьетнам, Монголия, Китай), а также в траны Евросоюза, такие как Германия, Болгария, Хорватия, что говорит о высокой надежности электромагнитов. Поэтому при нынешних ценах импортным магнитам в целом трудно составлять конкуренцию российским производителям не только на рынке СНГ, но и в дальнем зарубежье.
При этом по грузоподъемности на единицу массы магнита между импортными и российским аналогами больших различий нет (см. табл. 3-5).
Хочется заметить, что цену грузозахватного органа нельзя рассматривать в отрыве от цены, эксплуатационных расходов и грузоподъемности подъемного крана, на который он устанавливается. Оптимальный вариант электромагнита должен выбираться в первую очередь в зависимости от класса использования и коэффициента нагружения крана и лишь во вторую – от его цены.
Например, при количестве рабочих циклов крана за весь срок службы 2,5х106, получим класс использования крана С8 [6]. Для группы режима 8К (магнитные мостовые краны металлургических производств при круглогодичной и круглосуточной работе) получаем допустимый коэффициент нагружения крана Q3.
Таблица 3
Технические данные электромагнитов фирмы «Woko» (Германия) [3]
| ПАРАМЕТРЫ | RLB 22 | RHBL 22 | RHBL 25 | RHBL 30 | RHB 22 |
| Диаметр , мм | 2200 | 2200 | 2510 | 3050 | 2200 |
| Собственная масса , кг | 7500 | 10000 | 12500 | 14800 | 14000 |
| Мощность , кВт | 30,5 | 36 | 40/48 | 59 | 34 |
| Грузоподъёмность на слябе , кг | 44850 | 65000 | 77500 | 102000 | 87000 |
| Грузоподъёмность на скрапе , кг | 3000 | 3750 | 4570 | 6280 | 4600 |
| Грузоподъёмность на стружке , кг | 1500 | 1950 | 2320 | 3160 | 2020 |
Таблица 4
Технические данные электромагнитов фирмы «Felemamg» (Испания) [4]
| ПАРАМЕТРЫ | FC-200-S | FC-200-SC | FC-215-S | FC-215-SC |
| Диаметр , мм | 2200 | 2200 | 2510 | 3050 |
| Собственная масса , кг | 7500 | 10000 | 12500 | 14800 |
| Мощность , кВт | 30,5 | 36 | 40/48 | 59 |
| Грузоподъёмность на слябе , кг | 44850 | 65000 | 77500 | 102000 |
| Грузоподъёмность на скрапе , кг | 3000 | 3750 | 4570 | 6280 |
| Грузоподъёмность на стружке , кг | 1500 | 1950 | 2320 | 3160 |
Таблица 5
Тех. данные электромагнитов фирмы «Gauss Magneti s.r.l.» (Италия) [5]
| ПАРАМЕТРЫ | HMR-200-S | HMR-220-S | MRL 220 |
| Диаметр , мм | 2100 | 2200 | 2200 |
| Собственная масса , кг |  |
