23
7 CAPITOLUL 1 MAŞINI DE RIDICAT ŞI DE TRANSPORT 1. 1. Generalităţi. Domenii de utilizare Maşinile de ridicat şi transport joacă un rol foarte important în diferitele ramuri de producţie. Actualmente, la aceste maşini, este folosită aproape exclusiv acţionarea electrică. Acţionarea electrică a contribuit în mare măsură la perfecţionarea instalaţiilor de ridicat şi transport din punctul de vedere al siguranţei în funcţionare şi al productivităţii. Ca exemplu pentru unele din utilizările mai importante ale maşinilor de ridicat şi transport se poate aminti: în siderurgie: poduri de transbordare pentru cocs, minereuri şi adausuri, macarale pentru încărcarea cuptoarelor Simens-Martin, ascensoare pentru furnale înalte, şi diferite tipuri de poduri rulante; în metalurgia prelucrătoare: macarale rotitoare şi poduri rulante; în domeniul construcţiilor: macarale turn şi escavatoare; în centralele electrice: poduri rulante în sălile de maşini, instalaţii pentru descărcarea combustibilului din vagoane de cale ferată sau din şlepuri şi pentru repartizarea în depozit şi instalaţii pentru ridicarea combustibilului în silozurile înalte; în acest scop se folosesc poduri de transbordare, screpere, benzi de transport, elevatoare cu cupe, jgheaburi cu racleţi, melci de transport, monorailuri şi ascensoare; în porturi: instalaţii de transbordare foarte mari, unde greutăţile ridicate ating sute de tone; în clădiri înalte: ascensoare pentru persoane Proiectarea unei acţionări electrice, incluzând şi comanda automată, cuprinde două probleme de bază: a) alegerea sistemului de acţionare şi a schemei electrice; b) dimensionarea elementelor care intervin în schema electrică. Pentru rezolvarea acestor probleme trebuie sǎ se aibă în vedere că procesul tehnologic realizat de maşina de lucru impune condiţiile de bază pentru alegerea şi dimensionarea acţionării electrice. La rândul lor, perfecţionarea utilajului electric şi a sistemelor de acţionare determină modificări atât în construcţia maşinilor de lucru, cât şi în realizarea proceselor te hnologice în condiţii cât mai optime. La proiectarea unei acţionări se disting următoarele etape principale: Etapa I. Pentru alegerea sistemului de acţionare şi a tipurilor de motoare electrice trebuie să se stabilească dacă sunt necesare: modificarea turaţiei; reglarea turaţiei al o valoare precisă, independent de sarcină sau de alţi factori; inversarea sensului de mişcare; porniri şi frânări frecvente. De asemenea, mai este necesar sa se cunoască: condiţiile în care trebuie realizate aceste cerinţe: cum ar fi spre exemplu limitele de modificare a turaţiei, frecvenţa inversărilor, pornire grea sau uşoară etc.; – ordinul de mărime al puterii necesare pentru acţionare, regimul de lucru impus motoarelor electrice şi condiţiile impuse de mediul ambiant. Ştiind că se pot aplica diferite sisteme de acţionare folosind curentul alternativ sau continuu, soluţia finală se definitivează cu considerarea următorilor factori: productivitatea maşinii de lucru; cheltuielile de investiţie şi exploatare; randamentul şi fa ctorul de putere, respectiv consumul de energie pe unitatea de produs.

CAPITOLUL 1 MAŞINI DE RIDICAT ŞI DE TRANSPORTtest.mrxl.ro/joomla/images/Cursuri/uem/Cap1_1.pdf · 8 Etapa II. Cuprinde calculul datelor tehnice ale motoarelor electrice de acţionare

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: CAPITOLUL 1 MAŞINI DE RIDICAT ŞI DE TRANSPORTtest.mrxl.ro/joomla/images/Cursuri/uem/Cap1_1.pdf · 8 Etapa II. Cuprinde calculul datelor tehnice ale motoarelor electrice de acţionare

7

CAPITOLUL 1MAŞINI DE RIDICAT ŞI DE TRANSPORT

1. 1. Generalităţi. Domenii de utilizare

Maşinile de ridicat şi transport joacă un rol foarte important în diferitele ramuri deproducţie. Actualmente, la aceste maşini, este folosită aproape exclusiv acţionarea electrică.Acţionarea electrică a contribuit în mare măsură la perfecţionarea instalaţiilor de ridicat şitransport din punctul de vedere al siguranţei în funcţionare şi al productivităţii.

Ca exemplu pentru unele din utilizările mai importante ale maşinilor de ridicat şitransport se poate aminti:

în siderurgie: poduri de transbordare pentru cocs, minereuri şi adausuri, macaralepentru încărcarea cuptoarelor Simens-Martin, ascensoare pentru furnale înalte, şidiferite tipuri de poduri rulante;

în metalurgia prelucrătoare: macarale rotitoare şi poduri rulante; în domeniul construcţiilor: macarale turn şi escavatoare; în centralele electrice: poduri rulante în sălile de maşini, instalaţii pentru descărcarea

combustibilului din vagoane de cale ferată sau din şlepuri şi pentru repartizarea îndepozit şi instalaţii pentru ridicarea combustibilului în silozurile înalte; în acest scopse folosesc poduri de transbordare, screpere, benzi de transport, elevatoare cu cupe,jgheaburi cu racleţi, melci de transport, monorailuri şi ascensoare;

în porturi: instalaţii de transbordare foarte mari, unde greutăţile ridicate ating sute detone;

în clădiri înalte: ascensoare pentru persoaneProiectarea unei acţionări electrice, incluzând şi comanda automată, cuprinde două

probleme de bază: a) alegerea sistemului de acţionare şi a schemei electrice; b) dimensionareaelementelor care intervin în schema electrică.

Pentru rezolvarea acestor probleme trebuie sǎ se aibă în vedere că procesul tehnologicrealizat de maşina de lucru impune condiţiile de bază pentru alegerea şi dimensionareaacţionării electrice.

La rândul lor, perfecţionarea utilajului electric şi a sistemelor de acţionare determinămodificări atât în construcţia maşinilor de lucru, cât şi în realizarea proceselor tehnologice încondiţii cât mai optime.

La proiectarea unei acţionări se disting următoarele etape principale:Etapa I. Pentru alegerea sistemului de acţionare şi a tipurilor de motoare electrice

trebuie să se stabilească dacă sunt necesare: modificarea turaţiei; reglarea turaţiei al o valoareprecisă, independent de sarcină sau de alţi factori; inversarea sensului de mişcare; porniri şifrânări frecvente.

De asemenea, mai este necesar sa se cunoască: condiţiile în care trebuie realizateaceste cerinţe:

– cum ar fi spre exemplu limitele de modificare a turaţiei, frecvenţa inversărilor,pornire grea sau uşoară etc.;

– ordinul de mărime al puterii necesare pentru acţionare, regimul de lucru impusmotoarelor electrice şi condiţiile impuse de mediul ambiant.

Ştiind că se pot aplica diferite sisteme de acţionare folosind curentul alternativ saucontinuu, soluţia finală se definitivează cu considerarea următorilor factori: productivitateamaşinii de lucru; cheltuielile de investiţie şi exploatare; randamentul şi factorul de putere,respectiv consumul de energie pe unitatea de produs.

Page 2: CAPITOLUL 1 MAŞINI DE RIDICAT ŞI DE TRANSPORTtest.mrxl.ro/joomla/images/Cursuri/uem/Cap1_1.pdf · 8 Etapa II. Cuprinde calculul datelor tehnice ale motoarelor electrice de acţionare

8

Etapa II. Cuprinde calculul datelor tehnice ale motoarelor electrice de acţionare şi alesistemului de alimentare, atunci când este cazul, cum ar fi: transformator, convertizor cumaşini rotative sau elemente statice, etc. Se calculează puterea motoarelor pe baza limitelorimpuse de încălzire, cu respectarea condiţiilor de pornire şi suprasarcină, ţinând seama şi decondiţiile impuse de mediul ambiant. Problema se rezolvă pe baza diagramelor de funcţionareprin metodele indicate în literatura de specialitate.

Turaţia motorului se alege în funcţie de diferite considerente, dintre care se amintescca exemple următoarele: la acţionările cu funcţionare intermitentă sau cu mişcare reversibilă,considerentul de bază este acela ca energia cinetică înmagazinată în sistemul motor-maşină delucru să fie minimă; la acţionările cu funcţionare continuă trebuie să se ţină seama de o seriede aspecte tehnico-economice, cum ar fi valoarea raportului de transmisie, construcţiatransmisiei, gabaritul şi costul transmisiei şi motorului de turaţie mai mare sau mai mică.

În cazul acţionării maşinilor de lucru cu sarcină sub formǎ de şocuri (laminoare, prese,etc.) determinarea datelor tehnice ale motorului electric este legată de calculul momentului deinerţie al volanului.

Odată cu determinarea puterii motorului se stabileşte şi forma constructivă. pe câtposibil se folosesc motoare de construcţie normală, evitându-se cele de construcţie specială.Stabilirea datelor tehnice şi tipului motorului de acţionare se fac în funcţie de factorii amintiţila etapa I.

Etapa III. Se stabileşte schema de principiu a acţionării electrice şi apoi se alegaparatele de comandă şi protecţie. Se analizează problemele de comandă automată privindpornirea, frânarea, inversarea, modificarea şi reglarea turaţiei şi stabilitatea acţionării. Seexaminează aspectele de protecţie a utilajului electromecanic faţă de posibilitatea funcţionăriianormale şi faţă de avarii, cât şi realizarea cerinţelor de protecţia muncii. După definitivareaschemei de acţionare se calculează valorile mărimilor necesare alegerii aparatului.

Etapa IV. Se face aprecierea acţionării din punct de vedere tehnic şi economic şi secompară soluţiile pentru acţionarea în cazul că s-au calculat mai multe variante, alegând-o pecea optimă.

Etapa V. Se proiectează construcţia acţionării. Se amplasează motoarele, aparatajul şiconductoarele de legătură şi se întocmeşte schema de montaj.

Evident că aceste etape de proiectare nu trebuie considerate izolat ci în dependenţăreciprocă.

1.2. Maşini de ridicat. Tipurile constructive şi transmiterea mişcării de lamotorul de acţionare

În cele ce urmează se prezintă schematic câteva tipuri de macarale şi mecanisme deridicare şi translaţie, cu scopul de a arăta unele din mişcările principale care trebuie realizate,notate cu numere şi modul de transmitere a cuplului de la motorul electric la componentaacţionatǎ, 15.

1.2.1. Macarale rotitoare.În figura 1.1 se prezintă o macara rotitoare de atelier, fixată pe perete.Cablul fixat în punctul B, este condus peste scripetele mobil cu cârlig A, scripeţii

căruciorului C, scripetele D şi înfăşurat pe toba E. Toba acţionată E poate fi montată pecăruciorul C, în care caz capătul B este fixat pe tobă. G este forţa care se opune ridicării,determinată de piesa de ridicat.

Page 3: CAPITOLUL 1 MAŞINI DE RIDICAT ŞI DE TRANSPORTtest.mrxl.ro/joomla/images/Cursuri/uem/Cap1_1.pdf · 8 Etapa II. Cuprinde calculul datelor tehnice ale motoarelor electrice de acţionare

9

Fig. 1.1. Macara rotitoare de atelier

Echilibrul forţelor se exprimă prin relaţia

0______

RHGunde: H şi R sunt reacţiunile în lagăre. Cu 1,2 şi 3 s-au notat mişcările care se realizează demacara.

Fig. 1.2. Macara turn

Page 4: CAPITOLUL 1 MAŞINI DE RIDICAT ŞI DE TRANSPORTtest.mrxl.ro/joomla/images/Cursuri/uem/Cap1_1.pdf · 8 Etapa II. Cuprinde calculul datelor tehnice ale motoarelor electrice de acţionare

10

La construcţia de locuinţe se foloseşte adeseori macaraua turn, figura 1.2. Macaraua sedeplasează pe două şine S care, spre exemplu, pot avea un ecartament de 4m. Acţionareatranslaţiei se face prin două motoare electrice care transmit cuplul la roţile care rulează pe unadintre şine, realizând mişcarea 1. Rotirea turnului A faţă de suportul B se face prin acţionarearoţii dinţate R cu un motor electric (mişcarea 2). Ridicarea greutăţii

__

G , adică mişcarea 3 serealizează prin ramura de cablu F, care se înfăşoară pe toba f , acţionată de la două motoareelectrice printr-un angrenaj planetar, cu scopul de a obţine trei viteze de ridicare mult diferiteca valoare. Rotirea braţului C în plan vertical, adică mişcarea 4, se realizează prin cablul D’,care se înfăşoară pe toba d acţionată de un motor electric şi situată pe platforma E.

Fig.1.3. Macara portuarǎ

Fig.1.4. Macara portuarǎ

Mişcarea 4 se realizează astfel încât greutatea să rămână la aceeaşi înălţime. În acestscop, când toba d se roteşte, ridicând de exemplu braţul C, toba f fiind ţinută în stare de repausgreutatea G coboară faţă de braţul C însă rămâne la acelaşi nivel faţă de sol. Aceasta,

Page 5: CAPITOLUL 1 MAŞINI DE RIDICAT ŞI DE TRANSPORTtest.mrxl.ro/joomla/images/Cursuri/uem/Cap1_1.pdf · 8 Etapa II. Cuprinde calculul datelor tehnice ale motoarelor electrice de acţionare

11

deoarece ramura D1’ se scurtează, în timp ce D2’ se eliberează, deci lungimea totală a funieiD2’F creşte.

Acţionarea se face deci prin şase motoare electrice.Date tehnice orientative: masa greutăţii maxime de ridicat 5 tone; înălţimea maximă

de ridicare a cârligului 38 m; raza maximă de acţiune a braţului C 20m; viteza de ridicare 3,16, 30 m/min; viteza de translaţie a macaralei 25m/min; viteza de rotaţie a turnului 0,6rot/min; viteza maximă de deplasare a sarcinii pe orizontală 6,7 m/min.

Macaraua din figura 1.3 se foloseşte în porturi. Grinda rotitoare A este fixată decoloana B condusă în suportul fix C prin lagărele b1 şi b2. Pe grinda A se deplaseazăcăruciorul D. Greutatea admisibilă depinde de poziţia căruciorului D.

La macaraua din figura 1.4 braţul A este fixat pe construcţia tubulară B sprijinită însuportul fix C prin lagărul axial-radial b1 şi radial b2. Pentru ridicarea greutăţilor mici serveştemacaraua de pe căruciorul D iar pentru cele mari căruciorul E.

Macaraua turnantă grea din figura 1.5 este pusă pe o placă turnantă C. Braţul A estebasculant, mişcarea realizându-se prin bulonul filetat B.

Fig. 1.5. Macara turnantǎ grea

1.2.2. Macarale portal, poduri de transbordare şi macarale cu funie purtătoare.

Macaraua portal din figura 1.6 este folosită pentru transbordare din nave în vagoane.Operaţia se execută cu o macara turnantă, din care s-a figurat numai axa XX. Portalul B,aşezat pe cărucioarele C, este deplasabil pe şinele D1D2 realizând mişcarea 1.

În loc de macaraua fixă se poate aplica un cărucior cu care se deplasează pe portal.Pentru mărirea capacităţii de transbordare se poate folosi o construcţie deplasabilă A cucărucior.

Page 6: CAPITOLUL 1 MAŞINI DE RIDICAT ŞI DE TRANSPORTtest.mrxl.ro/joomla/images/Cursuri/uem/Cap1_1.pdf · 8 Etapa II. Cuprinde calculul datelor tehnice ale motoarelor electrice de acţionare

12

Fig. 1.6. Macara portal

Podurile de transbordare (figura 1.7) au o construcţie asemănătoare cu macaraleleportal, însă deschideri şi capacităţi de transport mai mari. Se folosesc spre exemplu, pentrutransbordare în nave sau din nave în depozitele din port, respectiv în vagoanele de cale ferată.

Date tehnice (16): viteza de ridicare: 50-100 m/min; viteza de translaţie a căruciorului:80-200 m/min; viteza de translaţie a podului: 16-60/min; capacitatea de transbordare: 50-800t/h; masa greutăţii de ridicat a apucătorului: 3-30 tone.

Fig. 1.7. Poduri de transbordare

Macaralele cu cablu purtător (figura 1.8.) se folosesc la deschideri mari. Cablulpurtător este fixat pe coloanele A1 şi A2 . Pe cablul purtător se deplasează căruciorul B1 B2

legat de cablul C acţionat de discul C1. Pentru ridicare serveşte cablul D care se înfăşoara petoba D1. Suporţii A1 şi A2 se pot aplica pe cărucioare, pentru a realiza mişcarea de translaţie aîntregii macarale. Date tehnice (16): deschidere: 80-800m, obişnuit 150-400m ; masaobiectului de transportat: 1-20 tone, excepţional până la 150 tone; înălţimea de ridicare: pânăla 100m şi uneori peste; capacitatea de transport: până la 250 t/h; viteza de ridicare: 40-125m/min; viteza de translaţie a pisicii: 160-300 m/min.

Fig. 1.8. Macara cu cablu purtǎtor

Page 7: CAPITOLUL 1 MAŞINI DE RIDICAT ŞI DE TRANSPORTtest.mrxl.ro/joomla/images/Cursuri/uem/Cap1_1.pdf · 8 Etapa II. Cuprinde calculul datelor tehnice ale motoarelor electrice de acţionare

13

1.2.3. Poduri rulante

La podul rulant, figura 1.9, A se deplasează pe calea compusă din grinzile B1 şi B2 cuşine. Grinzile sunt aşezate pe console sau stâlpi situaţi de-a lungul halei deservită de podulrulant. De-a lungul podului se deplasează căruciorul C, care poate avea unul sau mai multemecanisme de ridicare.

Fig. 1.9. Pod rulant

Mişcările realizate de pod sunt: 1 mişcarea de ridicare şi coborâre a sarcinii; 2mişcarea de translaţie a căruciorului; 3 mişcarea de translaţie a podului. Pentru fiecaremişcare se prevede un motor electric de acţionare. Date tehnice orientative: masa greutăţii deridicat: 5-20 tone; viteza de ridicare: 1,5-16 m/min; viteza de translaţie a căruciorului: 12,5-40m/min; viteza de translaţie a podului: 40-120 m/min; deschiderea podului: 11-31,5 m. Existăpoduri rulante care ridică greutăţi de sute de tone, cum sunt, de exemplu, în oţelării.

1.2.4. Palane şi monoraiuri

Palanele servesc pentru ridicarea de greutăţi mici, de maximum câteva tone. Palanulpoate avea deasupra un cârlig cu ajutorul căruia se suspendă sau o placă cu care se fixeazăprin şuruburi de o altă construcţie.

În figura 1.10, este arătat un palan cu indus conic. Statorul A este fixat în carcasa B1 decare sunt fixate rigid piesele B3 şi B5. Cuplul se transmite de la rotorul C la toba D, pe careeste înfăşurat cablul prin angrenajul Z1-Z2 şi dantura interioară Z8. Frâna conică E este strânsăde resortul F şi devine liberă când motorul este pus sub tensiune, adică este magnetizat.Trebuie precizat că frâna mecanică trebuie să acţioneze totdeauna când dispare tensiunea.

Fig. 1.10. Palan cu indus conic

Page 8: CAPITOLUL 1 MAŞINI DE RIDICAT ŞI DE TRANSPORTtest.mrxl.ro/joomla/images/Cursuri/uem/Cap1_1.pdf · 8 Etapa II. Cuprinde calculul datelor tehnice ale motoarelor electrice de acţionare

14

Construcţia cu rotor conic este indicată numai dacă numărul palanelor de confecţionateste foarte mare. astfel se foloseşte un motor cu indus cilindric normal şi un ridicător de frânăseparat.

Monoraiul constă dintr-un palan b suspendat pe un cărucior, care circulă pe o caleaeriană cu ramificaţii (figura 1.11). Calea de rulare poate consta dintr-un profil I sau L etc.Cu C s-a notat cabina de comandă.

Fig. 1.11. Monorai

Dacă monoraiul transportă material vărsat, atunci el trebuie să aibă un apucător(graifăr).

În figura 1.12. este arătată dispoziţia unei instalaţii. S-a notat cu: A – calea aeriană, cuA1 – partea din cale care trece pe podul rulant care deserveşte depozitul C, cu D1 – D2 – căilede rulare a podului, cu a1 – a2 – macazele şi cu B1 – B2 – şlepurile care transportă materialulvărsat.

Fig. 1.12. Dispoziţia unei instalaţii de încărcare portuarǎ

În întreprinderi se folosesc electropalane cu sarcinǎ de până 3 tone. Un asemeneaelectropalan este prezentat, prin schema electricǎ (figura 1.13) şi componenţa acestuia:

K - cheie de contact;1b1; 1b2 - limitator cursă electropalan;2b1; 2b2 - limitator cursă cărucior;b6; b7 - buton de comandă electropalan ridicare, coborâre;b4; b5 -buton de comandă cărucior stâng,a dreapta;b2; b3 - buton de comandă pod rulant înainte, înapoi;b1 - buton de comandă sonerie electrică;1C1; 1C2 - contactor ridicare electropalan ridicare, coborâre;2C1; 2C2 - contactor acţionare cărucior stânga, dreapta;

Page 9: CAPITOLUL 1 MAŞINI DE RIDICAT ŞI DE TRANSPORTtest.mrxl.ro/joomla/images/Cursuri/uem/Cap1_1.pdf · 8 Etapa II. Cuprinde calculul datelor tehnice ale motoarelor electrice de acţionare

15

Fig. 1.13. Schema electricǎ a unui electropalan

Page 10: CAPITOLUL 1 MAŞINI DE RIDICAT ŞI DE TRANSPORTtest.mrxl.ro/joomla/images/Cursuri/uem/Cap1_1.pdf · 8 Etapa II. Cuprinde calculul datelor tehnice ale motoarelor electrice de acţionare

16

ch - contactor acţionare sonerie electrică;e1- e12 - siguranţe fuzibile;1e; 2e - relee termice;m1 - transformator comandă 380 V / 24 V;h - lampă semnalizare;1m; 2m - electromotor de acţionare electropalan, cărucior;b1 - buton comandă sonerie.

1.2.5. Macaraua de încărcare a cuptoarelor

Pentru încărcarea cuptoarelor Siemens – Martin se foloseşte o macara de construcţiespecială (figura 1.14). Se observă că faţă de cazul obişnuit, mai există mişcările 5, de rotire alingurii A în jurul axei orizontale şi 4, de rotire în jurul axei verticale. Acţionarea se face princinci motoare, câte unul pentru fiecare mişcare. Conductele electrice care se găsesc înapropierea cuptorului trebuie protejate împotriva căldurii. Linia principală de contact seaşează în lungul peretelui opus cuptorului.

Fig. 1.14. Macara pentru încărcarea cuptoarelor metalurgice

Macaraua se foloseşte şi în alte scopuri cum ar fi: deplasarea vagonetelor, repartizareamaterialului introdus în cuptor, etc. Ca urmare, motoarele sunt larg dimensionate.

1.2.6. Troliuri

Troliul pentru căruciorul unui pod rulant normal este schiţat în figura 1.15. Pe toba deridicare A se înfăşoară simetric capetele funiei de oţel K, care trece peste scripeţii mobili B şifix C. Toba A primeşte mişcarea de la motorul electric de ridicare D prin roţile dinţate Z1 – Z6

din cutia F şi roţile Z7 şi Z8; E este frână mecanică şi totodată şi cuplaj.Pentru translaţie serveşte motorul electric G, de la care se transmite cuplul la roata J

prin cutia de angrenaje H cu roţile Z’1 - Z’4 şi roţile exterioare Z’5 şi Z’6. I este frâna.Acţionarea aceluiaşi mecanism de ridicare se poate face şi cu două motoare electrice,

mişcarea transmiţându-se printr-un reductor planetar; se realizează patru viteze de ridicare,după cum funcţionează un motor electric sau celălalt, fie ambele motoare electrice în acestsens sau în sensuri contrare (13). Troliul cu apucător (graifăr) este folosit la transportulmaterialului vărsat: cărbuni, etc.

Apucătorul (figura 1.16) constă din două cupe A1 şi A2 prinse cu articulaţiilea’1,a”1,a’2,a”2 de cutia C prin tijele B1, B2 şi cablurile de oţel ale palanelor l. Cablurile suntfixate în cutia C iar extremităţile libere E duc la toba de închidere a troliului. Cutia C este

Page 11: CAPITOLUL 1 MAŞINI DE RIDICAT ŞI DE TRANSPORTtest.mrxl.ro/joomla/images/Cursuri/uem/Cap1_1.pdf · 8 Etapa II. Cuprinde calculul datelor tehnice ale motoarelor electrice de acţionare

17

suspendată prin cablurile D care se înfăşoară pe toba de ridicare. Cablurile E se numesc deînchidere iar D de ridicare. Cu linie plină se arată apucătorul închis iar cu linie întreruptădeschis.

Funcţionarea decurge astfel: apucătorul se deschide prin lăsarea în jos a cablurilor E şise lasă să cadă în stare deschisă, cu o viteză destul de mare, astfel încât cupele să se înfigă înmaterial; căderea se realizează prin lăsarea în jos a cablurilor D şi E. Urmează închiderea printragerea în sus a cablurilor E, apucătorul umplându-se în acest fel cu material. Ridicarea serealizează prin mişcarea concomitentă a cablurilor D şi E în sus; în acelaşi timp se poateexecuta şi transportul pe orizontală prin translaţia căruciorului, respectiv a podului. Ladestinaţie apucătorul se deschide prin lăsarea în jos a cablului E. Volumul cuprins în cupepoate fi 0,3-10 m3.

Troliul apucătorului poate primi mişcarea de la un singur motor electric sau de la douămotoare electrice.

Fig. 1.15. Troliu

Page 12: CAPITOLUL 1 MAŞINI DE RIDICAT ŞI DE TRANSPORTtest.mrxl.ro/joomla/images/Cursuri/uem/Cap1_1.pdf · 8 Etapa II. Cuprinde calculul datelor tehnice ale motoarelor electrice de acţionare

18

Fig. 1.16. Încǎrcǎtor (Apucǎtor)

Un sistem de acţionare cu un singur motor electric şi cuplare a celor două tobe printr-un electromagnet este arătat în figura 1.17. Toba de închidere A1 este calată fix pe arborelesău iar toba de ridicare A2 este pusă liber pe acelaşi arbore. Pe arborele motorului electric deacţionare M este montată frâna cu ridicătorul electric B. Toba A2 este legată prin angrenajulZ3Z4 cu partea e1 a cuplajului conic E, partea e2 fiind comandată la electromagnetul D. Pentrublocarea tobei A2 serveşte frâna cu ridicătorul electric C. Se precizează, frânele blocheazătotdeauna arborii când ridicătorul de frână nu este alimentat; blocarea se realizează decimecanic. Funcţionarea decurge astfel: întotdeauna când M se roteşte, este pus sub tensiuneridicătorul de frână B; când D este pus sub tensiune cuplajul este desfăcut iar C nu este subtensiune, deci A2 stă şi A1 se roteşte; când D nu este sub tensiune, C este sub tensiune, deciambele tobe se rotesc în acelaşi sens.

Fig. 1.17. Sistem de acţionare a încărcătorului cu un singur motor

Acţionarea prin două motoare electrice, câte unul pentru fiecare tobă, este cea mairăspândită (figura 1.18). Motoarele M1 şi M2 funcţionează fiecare aparte sau simultan, dupăcum operaţia de realizat cere funcţionarea tobelor A1şi A2 individual sau simultan. Frânelesunt notate cu F1 şi F2. O schemă electrică corespunzătoare schemei cinematice din figura1.17 se arată în figura 1.48. Uneori, cuplarea mişcărilor celor două mecanisme se realizeazăprin mersul sincron al motoarelor electrice.

Page 13: CAPITOLUL 1 MAŞINI DE RIDICAT ŞI DE TRANSPORTtest.mrxl.ro/joomla/images/Cursuri/uem/Cap1_1.pdf · 8 Etapa II. Cuprinde calculul datelor tehnice ale motoarelor electrice de acţionare

19

Fig. 1.18. Sistem de acţionare a încărcătorului cu douǎ motoare

1.2.7. Mecanisme de translaţie

În figura 1.19 se arată mecanismul de translaţie pentru un pod rulant, având arborele Ade turaţie mare acţionat de motorul electric M; A transmite la roţile de rulare B prinreductoarele C, cu D fiind notate cuplajele. Pe unul din cuplaje se montează de obicei frânămecanică.

Fig. 1.19. Mecanism de translaţie de mare turaţie

În figura 1.20 se arată cazul unui mecanism de translaţie la care arborele A are oturaţie de valoare mică.

Fig. 1.20. Mecanism de translaţie de micǎ turaţie

La macaralele portal şi podurile de transbordare se foloseşte uzual acţionareaindividuală a picioarelor lor. Pentru egalizarea turaţiilor se poate aplica arbore mecanic sausoluţia cu arbore electric. În figura 1.21 se prezintă o soluţie cu arbore mecanic A de egalizareşi angrenaje conice E.

Page 14: CAPITOLUL 1 MAŞINI DE RIDICAT ŞI DE TRANSPORTtest.mrxl.ro/joomla/images/Cursuri/uem/Cap1_1.pdf · 8 Etapa II. Cuprinde calculul datelor tehnice ale motoarelor electrice de acţionare

20

Fig 1.21. Sistem de translaţie cu arbore mecanic

1.2.8. Frâne mecanice

Frânele mecanice utilizate mai frecvent sunt frâna cu bandă şi frâna cu saboţi.Frâna cu bandă (figura 1.22) nu se poate folosi în cazurile când sensul de rotaţie se

inversează, ca la mişcările de translaţie ale căruciorului şi podurilor şi mişcările de rotaţie abraţelor de la macaralele turnante. Un dezavantaj mare al acestei frâne este că arborelui i setransmite o forţă F care îl solicită la încovoiere, egală cu rezultanta forţelor F1 şi F2. S-a notatcu R ridicătorul de frână.

Fig 1.22. Frânǎ cu bandǎ

Frâna cu saboţi (figura 1.23) se aplică în cele mai multe cazuri. Ea este dimensionatăîn aşa fel, ca arborelui pe care este pus discul să nu i se transmită forţă transversală. S-au notatcu A discul de frână, cu B saboţii, cu R ridicătorul de frână şi cu G greutatea care strângesaboţii când ridicătorul R nu este sub tensiune electrică. În loc de G se poate folosi resortul Rreprezentat punctat în figură.

Fig 1.23. Frâna cu saboţi

Page 15: CAPITOLUL 1 MAŞINI DE RIDICAT ŞI DE TRANSPORTtest.mrxl.ro/joomla/images/Cursuri/uem/Cap1_1.pdf · 8 Etapa II. Cuprinde calculul datelor tehnice ale motoarelor electrice de acţionare

21

1.2.9. Sisteme de acţionare electrică şi utilajul electric specific maşinilor deridicat

Sisteme de acţionare electricăAlegerea tipului de acţionare electrică depinde de parametrii reţelei şi particularităţile

mecanismelor acţionate. Transformarea parametrilor sursei existente se face destul de rar. Înastfel de cazuri, de obicei curentul alternativ se transformă în curent continuu, acţionările carenecesită condiţii speciale de modificare a turaţiei sau pentru circuitele de comandă.

Tensiunile normale ale sistemelor de alimentare în c.c. folosite la motoarele electricesânt: 110, 220 şi 440 V. Tensiunile alternative pentru motoare sunt 220 şi 380 V, mai rar 500V. Din motive de protecţia muncii, în circuitele de comandă, semnalizare şi iluminat sefolosesc şi tensiuni reduse: 12, 24 şi 36 V.

În majoritatea cazurilor acţionarea se face cu motoare individuale.La alegerea utilajului electric trebuie avut în vedere că maşinile de ridicat funcţionează

uneori în medii care conţin pulberi (fabrici de ciment), gaze corozive (industria chimică), gazeexplozive (mine de cărbuni), la temperaturi înalte (oţelării) sau sunt supuse precipitaţiilorfiind montate în exterior.

Sisteme de curent continuu. Dintre motoarele de curent continuu se întrebuinţează maiales cele cu excitaţie în serie sau mixtă.

Motoarele cu excitaţie în serie se folosesc la macarale de diferite tipuri, mai ales lamecanismele de ridicare şi la troliuri marine: motoarele cu excitaţie mixtă şi în derivaţie seutilizează mai ales la acţionarea mecanismelor de translaţie şi a celor de transport continuu.

Pornirea se face prin introducerea unor rezistenţe legate în serie cu indusul.Modificarea turaţiei se face prin introducerea de rezistenţe: acestea pot fi legate în

serie sau în paralel cu indusul şi în plus, la motorul serie rezistenţele se pot combina înmontaje cu excitaţia legată în paralel cu indusul, mai ales în cazul coborârii greutăţii.

Frânarea se face în contracurent, reostatică şi prin recuperare de energie. Frânarea încontracurent prezintă avantajul simplităţii legăturilor şi al eficienţei ei; în schimb aredezavantaje importante: pierderi mari de energie, posibilitatea unei reversări neintenţionate şifaptul că nu este posibilă dacă dispare tensiunea. Din cauza unor neajunsuri se folosesc pe câtposibil, celelalte metode de frânare.

Sisteme în curent alternativ. În curent alternativ se folosesc pentru acţionare aproapeexclusiv motoare asincrone. Acţionarea cu motor de c.a. este cea mai răspândită.

a) Motoarele asincrone cu rotorul în scurtcircuit se folosesc la macarale de construcţii,palane, monorailuri, macarale în locuri cu pericol cu explozie, funiculare, poduri rulante mici,etc. Motoarele la care turaţia se poate modifica prin schimbarea numărului de perechi de polise folosesc la macarale cu apucător şi unele macarale speciale. Frânarea se face de obiceisuprasincron prin recuperare iar subsincron asociat cu frâna mecanică. Dacă frecvenţapornirilor este mare, motoarele asincrone cu rotorul în scurtcircuit trebuie verificate laîncălzire din punc de vedere al numărului admisibil de porniri pe ora. În general, ele nu suntpotrivite pentru o frecvenţă mare de porniri.

b) Motoarele asincrone cu inele se folosesc la acţionarea podurilor rulante, amacaralelor metalurgice, a macaralelor mari şi în general la o mare varietate de tipuri deaparate de ridicat.

Metodele de modificare a turaţiei folosite sunt: ) intercalare de rezistenţe în circuitulrotoric; alimentarea de la un sistem nesimetric de tensiuni care se poate realiza în montajecu autotransformator, cu amplificatoare magnetice şi condensator, etc; acţionarea prin douămotoare electrice cu arbore comun; racordarea la reţea se face astfel, încât câmpurile lorrotitoare să fie de acelaşi sens sau de sensuri opuse; această metodă se foloseşte destul de rar,

Page 16: CAPITOLUL 1 MAŞINI DE RIDICAT ŞI DE TRANSPORTtest.mrxl.ro/joomla/images/Cursuri/uem/Cap1_1.pdf · 8 Etapa II. Cuprinde calculul datelor tehnice ale motoarelor electrice de acţionare

22

de exemplu la unele macarale din industria metalurgică;schimbarea frecvenţei, care sepoate obţine prin alimentare de la un modificator de frecvenţă rotativ sau static, cu tiristoare;metoda se aplică rareori, în cazurile cu pretenţii deosebite de modificare a turaţiei, cum ar fide exemplu la unele macarale de montaj, din turnătorii şi mai ales cele folosite la fabricareaavioanelor; modificarea şi reglarea automată a tensiunii la borne prin amplificatoaremagnetice, diode semiconductoare şi tiristoare; metoda se foloseşte în cazurile cu pretenţiideosebite de modificare a turaţiei.

Metodele de frânare folosite sunt: ) frânarea în contracurent; frânarea subsincronămonofazată, aplicată frecvent; caracteristicile mecanice n=f(M) sunt mai favorabile decât celerealizate prin frânare în contracurent şi nu există posibilitatea inversării sensului de mişcare;însă la funcţionarea în c.a. monofazat, maşina nu este aşa de bine utilizată ca în trifazat, deci,pentru un anumit efect de frânare, trebuie ales un motor electric de putere relativ mai mare; frânarea în câmp excitat de curent continuu; metoda oferă posibilităţi bune de modificare aturaţiei şi obţinerea de viteze mici; se aplică rar, fiind necesară sursa de curent continuu;frânarea cu recuperare se foloseşte frecvent; deoarece nu se poate frâna decât peste turaţiasincronă, se aplică combinată cu alte metode de frânare; frâna mecanică se aplică în toatecazurile; comanda se poate face cu electromagnet sau ridicător electrohidraulic, în care caz sepoate şi modifica şi regla turaţia; uneori se aplică frâna cu curenţi turbionari.

c) Acţionarea prin grupe de motoare electrice cu mers sincron, fără sau cu maşiniauxiliare, se aplică la poduri rulante, macarale portal sau poduri de transbordare cu deschideremare.

d) Comanda operaţiunilor de pornire, modificare a turaţiei, frânare, etc. se face princontrolere care acţionează direct în circuitele principale sau prin intermediul contactoarelor încazurile în care curenţii sunt mari. Problema automatizării se pune mai ales la aparatele deridicat şi transport la care operaţiunile se repetă cu o anumită regularitate. Comandasemiautomată este mai des întâlnită la aparatele de ridicat: impulsul de comandă se dă manualprin controlere la contactoare şi relee, care, la rândul lor, execută comanda automată amotoarelor de acţionare.

Pentru protecţia utilajului electromecanic se folosesc relee de curent maximal, termice,de tensiune, siguranţe fuzibile, aparate de semnalizare, limitatoare de cursă, etc.

1.2.10. Motoarele electrice pentru maşinile de ridicat şi transport.

Regimul de funcţionare a motoarelor electrice folosite la maşinile de ridicat şitransport se încadrează în trei categorii, după cum urmează.

a) Funcţionarea continuă este caracterizată prin aceea că, după racordarea la reţea,motorul electric rămâne tip îndelungat sub sarcină. În acest timp temperatura motoruluiajunge la o valoare stabilă. Exemplu: benzile de transport, funiculare şi altele.

b) Funcţionarea de scurtă durată este definită astfel: după o anumită perioadă defuncţionare, în care temperatura motorului nu are timp să ajungă la o valoare stabilă, urmeazăo pauză lungă, în care temperatura motorului se micşorează până la aceea a mediului ambiant.Ca valori standard ale timpului de funcţionare se consideră duratele de 10, 30, 60 şi 90minute. Exemple: instalaţii pentru ridicarea şi apropierea navelor, acţionarea plăcilor turnantede la căile ferate, ridicarea stăvilarelor, etc.

c) Funcţionarea intermitentă se caracterizează prin aceea că intervale de încărcare dedurată tf secunde alternează cu pauze de durată tp secunde în care motorul este deconectat dela reţea. se defineşte durata relativă de funcţionare prin raportul

Page 17: CAPITOLUL 1 MAŞINI DE RIDICAT ŞI DE TRANSPORTtest.mrxl.ro/joomla/images/Cursuri/uem/Cap1_1.pdf · 8 Etapa II. Cuprinde calculul datelor tehnice ale motoarelor electrice de acţionare

23

pf

f

A tt

tD

unde: pf tt este durata unui ciclu. Limita până la care funcţionarea se numeşteintermitentă este tc10 minute.

Pentru a caracteriza regimurile de funcţionare ale maşinilor de ridicat şi transport şi aconstrui motoare electrice corespunzătoare s-au standardizat valorile pentru: durata relativă defuncţionare DA % la 15%, 40%, şi 60% şi frecvenţa conectărilor pe oră nc la 60, 90, 120, 240,360, 480 şi 600. Se defineşte şi factorul de încărcare Kt=Qmed/QN,Qmed fiind sarcina mediecare se transportă în cursul unui an şi QN sarcină nominală. Sunt definite următoarele regimuride lucru pentru motoarele electrice de macara: uşor U, mediu M, greu G, foarte greu FG şifoarte greu continuu FGC, prezentate în tabelul 1.1. În general, timpii de funcţionare tfv şi depauză tpv nefiind egali, DA se defineşte prin raportul

pvfv

fv

A tt

tD

Tabelul 1.1.Regimul

nominal delucru

Factorii care determină condiţiile de lucru

Durata deutilizareanuală taore/anmax.

Factorul deîncărcare

Ki

Duratarelativă defuncţionare

DA%

Frecvenţa deconectare pe

orănc

Temperaturamediului

0C(informativ)

1000 0,50 (mijlocie) 15U

1000 0,25 (mică) 25peste 60 25

1000 0,75 (mare) 402500 0,75 (mare) 15M2500 0,50 (mijlocie) 25

60 ... 120 25

2500 0,75 (mare) 25 ... 405000 0,75 (mare) 25 ... 40G5000 0,50 (mijlocie) 60

120 ... 240 25

FG 7000 0,75 (mare) 60 240 ... 480 25 ... 45FGC peste 7000 0,75 (mare) 60 480 45 ... 60

Observaţie: La clasificare, mecanismul de macara poate fi încadrat în una dintre grupeconform condiţiilor, dacă el corespunde tuturor indiciilor regimului respectiv; dacă indiciicorespund la regimuri de lucru diferite, mecanismul de macara trebuie încadrat la gruparegimului mai greu.

Motoarele electrice folosite pentru maşini de ridicat se deosebesc de cele normale prinaceea că unele părţi sunt adaptate condiţiilor de lucru mai grele. Astfel, ele au o construcţiemai robustă a înfăşurărilor, a comutatorului şi a sistemului de perii, au arborii şi lagărele mailarg dimensionate şi întrefier mărit. Dacă motoarele sunt expuse intemperiilor sau dacăfuncţionează în condiţii dificile de lucru, cum ar fi de exemplu în oţelării se folosescconstrucţii capsulate, mai costisitoare decât cele deschise. Trebuie precizat că motoareleelectrice capsulate se comportă relativ mai avantajos decât cele deschise, dacă se ceremodificarea turaţiei în aşa fel, ca ele să funcţioneze timp îndelungat la turaţie mult scăzută

Page 18: CAPITOLUL 1 MAŞINI DE RIDICAT ŞI DE TRANSPORTtest.mrxl.ro/joomla/images/Cursuri/uem/Cap1_1.pdf · 8 Etapa II. Cuprinde calculul datelor tehnice ale motoarelor electrice de acţionare

24

faţă de cea nominală. Cauza este că la motorul deschis căldura ce se poate evacua depinde maimult de turaţie, decât la motorul capsulat. O situaţie intermediară are motorul capsulat cuventilaţie exterioară.

1.2.11. Aparate de comandă şi protecţie

În cele ce urmează se prezintă succint unele aparate de comandă şi protecţie mairăspândite la maşinile de ridicat şi transport şi indicaţiile necesare utilizării acestor aparate lamaşinile sus menţionate.

Controlere. Controlerele pot fi cu comandă: a) directă, la care circuitele de forţă seconectează prin controler; b) indirectă, la care circuitele de forţă se închid prin intermediulcontactoarelor, circuitele acestora fiind comandate prin controler. Controlerele cu comandădirectă se folosesc la puteri mici şi mijlocii, iar cele cu comandă indirectă la puteri mari, cutendinţa de a se introduce şi la puteri mai mici.

Controlerele cu comandă directă pot fi cu contacte alunecătoare sau cu came.Controlerele cu contacte alunecătoare se folosesc la maşini de ridicat cu motoare

electrice până la 40 KW şi 40 comutări pe oră (30).În figura 1.24 a este arătat schematic un astfel de comutator, iar în figura 1.24 b o

vedere de sus asupra unuia din sistemul de contacte cu bornele a – g . Pe axul izolat 1 suntmontate sectoarele circulare metalice 2, prevăzute cu segmenţii de contact 3 din alamă saucupru. Peste aceşti segmenţi apasă un număr egal de contacte de tip deget 4, 8 fixate pe axul5. Axul 1 poate fi rotit cu roata 6, realizându-se în mod succesiv legăturile electrice întrecontactele fixe 8 şi segmenţii 3, presiunea de contact fiind asigurată de resortul 7. Degetele decontact 8 se execută din cupru tare. Mai multe sectoare vecine 2 pot face parte din aceeaşipiesă metalică, fiind astfel legate electric între ele, cum ar fi spre exemplu între sectoarelecorespunzătoare bornelor a – c, respectiv d – g. Astfel, între circuitele legate la bornele a, b, cexistă legătură electrică, la fel între d, e, f, g iar între grupele de borne a – c şi d – g nu existălegătură electrică. Axul 1 are un număr limitat de poziţii, corespunzător numărului de legăturielectrice care trebuiesc realizate. Un mecanism cu camă fixată pe axul 1 asigură oprireasacadată şi sigură pe diferitele poziţii. Controlerele cu came şi comandă directă se folosescpentru cel mult puteri de 100 KW şi 120 conectări pe oră. La controlerele cu came contactulse stabileşte fără mişcare de alunecare, rezultând faţă de cele cu contacte alunecătoareavantajele unei uzuri mai reduse a contactelor şi a unui număr mai mare de manevre pe oră.

Fig. 1.24. Comutator

Schiţa unui element de contact se arată în figura 1.25. Cilindrul controlerului are rolpur mecanic, şi anume de a transmite mişcarea prin came. Astfel, cama 1 transmite mişcarea

Page 19: CAPITOLUL 1 MAŞINI DE RIDICAT ŞI DE TRANSPORTtest.mrxl.ro/joomla/images/Cursuri/uem/Cap1_1.pdf · 8 Etapa II. Cuprinde calculul datelor tehnice ale motoarelor electrice de acţionare

25

la contactul mobil 2 montat pe pârghia 3, care se poate roti în jurul axului x. Presiunea întrecontactul fix 4 şi cel mobil 2 este asigurată prin resortul 5. Prin rotirea axului cu came rola 6părăseşte adâncitura camei 1 şi contactele 4, 2 se depărtează.

Fig. 1.25. Element de contact

La ambele tipuri de controlere descrise, pentru valori mari ale curentului, mai ales încurent continuu, se folosesc bobine de stingere, având rolul de a grăbi ruperea arcului.Controlerele cu comandă indirectă sunt de obicei controlere cu came de gabarit redus,deoarece acţionează în circuitele de comandă ale unor contactoare şi relee. Numărul deconectări pe oră admis ajunge până la 1200.

Contactoare şi relee. Contactoarele se folosesc pentru întreruperea şi închidereacircuitelor prin care trec curenţii principali. Ele se aplică atunci când curenţii sunt relativ marişi când se cere un număr mare de comenzi pe oră. Contactoarele se construiesc atât cucontacte normal deschise cât şi cu contacte normal închise. În afara contactelor principale elepot fi prevăzute cu contacte auxiliare servind pentru comenzi sau blocaje în circuitele decomandă, străbătute de curenţi mici.

Avantajele folosirii contactoarelor sunt: a) pot fi întrerupte circuite situate departe depostul de comandă; b) comanda lor se face cu aparate mici, uşor de mânuit; c) admit ofrecvenţă mare a operaţiunilor; d) se pot comanda fără pericol circuite de tensiune înaltă prinaparate de tensiune joasă; e) se folosesc la amortizarea unei serii de operaţiuni. Comandacontactoarelor se poate face prin controlere sau prin relee, întrerupătoare centrifugale,limitatoare de cursă, etc., care acţionează în circuitul bobinei contactorului.

La proiectarea acţionării electrice trebuie avut în vedere timpul propriu de acţionare acontactelor. Ca orientare timpul de închidere poate fi 0,05 – 0,3s şi cel de deschidere 0,02 –0,1s. Contactoarele comandate în c.a. au timp de închidere mai mic decât cele cu bobinăalimentată în c.c. La conectare, contactorul comandat in c.a. absoarbe o intensitate mare acurentului faţă de situaţia finală cu armătură atrasă, ceea ce constituie un dezavantaj încomparaţie cu alimentarea bobinei de comandă în c.c., mai ales când frecvenţa comutăriloreste mare. Releele se folosesc pentru comanda automată a unor operaţiuni, pentru protecţie şisemnalizare, ele nu acţionează direct în circuitele principale, ci în circuite de intensităţi miciale curentului, transmiţând de exemplu un impuls pentru comanda unui contactor.

Reostatele. Reostatele servesc pentru: a) pornirea, frânarea şi modificarea turaţiei; b)limitarea curentului, sau obţinerea unei încărcări egale la două motoare; c) protecţie pentrucircuite inductive, prin legare în paralel; d= legare în serie cu contactoare, relee şi ridicătoarede frână. Rezistenţele reostatelor folosite la maşinile de ridicat sunt din sârmă sau fontă.Rezistenţele din sârmă se folosesc în general pentru curenţi până la 20A la funcţionarecontinuă şi 50A în regim intermitent. Sârma se întinde între piese de porţelan sau se înfăşoarăpe cilindri crestaţi din material ceramic. Materialul sârmei este de nichelină, un aliaj de Cu –Ni, sau Cekas, un aliaj de Cr – Ni. Rezistivitatea lor variază puţin cu temperatura. La curenţimari şi în condiţii grele de exploatare se folosesc rezistenţe din fontă. Elementele au formaunei benzi şerpuitoare (figura 1.26). Capetele elementelor se înşiră pe buloane izolate. distanţade la un element la celălalt este de aproximativ 20 mm.

Page 20: CAPITOLUL 1 MAŞINI DE RIDICAT ŞI DE TRANSPORTtest.mrxl.ro/joomla/images/Cursuri/uem/Cap1_1.pdf · 8 Etapa II. Cuprinde calculul datelor tehnice ale motoarelor electrice de acţionare

26

Fig. 1.25. Rezistenţǎ sub formǎ de bandǎ serpuitoare

La dimensionarea rezistenţelor reostatelor se ţine seama de durata relativă defuncţionare pentru care se consideră valorile 0,125 – 0,2 – 0,4, mai mici decât celestandardizate, deoarece o parte din timp corespunde funcţionării cu rezistenţa legată lascurtcircuit.

Ridicătoarele de frână. Ridicarea frânei se face prin comandă la distanţă prinelectromagneţi sau prin aparate cu motor. Frâna este strânsă când ridicătorul nu este alimentat.Electromagneţii pot fi excitaţi în curent continuu sau alternativ. Un ridicător de frânăalimentat în c.c. este arătat în figura 1.27. Bobina A este introdusă în cilindrul B construit dinoţel turnat. Capacul C are o prelungire cu alezare conică. Bobina este montată pe cilindrul Ddin alamă, care serveşte drept conducere pentru miezul E cu capăt conic, legat prin tija F cufrâna mecanică.

Fig. 1.26. Ridicător de frânǎ Fig. 1.28. Ridicător de frână cu alimentat în c.c. electromagnet trifazat

Pentru evitarea supratensiunilor în caz de întrerupere serveşte reostatul R legat înparalel cu bobina. Scopul capătului conic este ca forţa de atracţie să varieze puţin cu poziţiamiezului. Forţa creşte brusc numai la capătul cursei din cauză că se micşorează dispersia

Page 21: CAPITOLUL 1 MAŞINI DE RIDICAT ŞI DE TRANSPORTtest.mrxl.ro/joomla/images/Cursuri/uem/Cap1_1.pdf · 8 Etapa II. Cuprinde calculul datelor tehnice ale motoarelor electrice de acţionare

27

magnetică. Timpul pentru o cursă este aproximativ 0,25 la 1,5 s şi depinde mai ales deconstanta electromagnetică de timp a circuitului electric; aceasta se poate reduce prin legareaunei rezistenţe în serie cu bobina A. Un efect şi mai bun de reducere a timpului de acţionare seobţine dacă reostatul se introduce în circuit după ce armătura a fost atrasă, adică se realizeazăo forţare a excitaţiei în timpul cuplării.

În mod normal bobina se leagă în paralel cu motorul electric. Legarea bobinei în serieprezintă dezavantajul că funcţionarea electromagnetului depinde de mărimea greutăţii ridicateşi că se produce o cădere mare de tensiune, deci va scădea tensiunea la bornele motoruluielectric.

Un ridicător de frână cu electromagnet trifazat este arătat în figura 1.28. Bobinele defază A1,A2,A3 sunt montate pe miezul lamelat B de forma literei E. Miezul lamelat B1 are şi elforma literei E, ale cǎrei ramificaţii intră în interiorul bobinelor. Miezul mobil B1 este fixat întraversă C condusă în ghidajele C1 şi C2. Pentru amortizare este prevăzut cilindrul cu aer D, încare se mişcă pistonul D1. timpul necesar pentru cursa de atracţie este de circa 0,2 – 0,75 s şinu se poate scurta, ca la electromagnetul de c.c.

Electromagneţii trifazaţi sunt legaţi de obicei în paralel cu motoarele electrice şi astfelnu este nevoie de contracte sau conductoare de comandă separate. Excepţie face cazul frânăriisubsincrone.

La conectare, ridicătoarele de frână trifazate iau un curent de intensitate mare, caredescreşte pe măsură ce miezul mobil se apropie de capătul cursei. De aceea lucrul mecanic ce-l poate dezvolta ridicătorul este determinat mai ales frecvenţa operaţiunilor pe oră, iar duratarelativă de funcţionare nu are influenţă mare. Curentul în momentul punerii sub tensiune estede circa 7 – 40 ori curentul nominal şi de aceea trebuie evitată blocarea armăturii C, deoarecebobinele se pot arde. Electromagneţii de c.a. funcţionează prin lovituri mai mari decât cei dec.c., deoarece la cei de c.a. câmpul magnetic se stabileşte foarte repede după punerea subtensiune.

Ridicătoare de frână electrohidraulice. În ultimul timp ridicătoarele de frânăelectromagnetice sunt tot mai frecvent înlocuite cu ridicătoare de frână electrohidraulicedatorită avantajelor pe care le au şi anume: a) frânare lină, fără şocuri şi totuşi în timp scurt; b)consum redus de energie electrică; c) permit un număr mare de conectări pe oră: până la 600şi chiar mai mult. Funcţionarea se poate urmări în figura 1.29. În cilindrul A este introduspistonul B, în interiorul căruia se află o pompă centrifugă, a cărei parte de aspiraţie comunicăcu spaţiul C1, iar partea de refulare cu C2. Pompa este acţionată de motorul electric D.Pistonul B este legat de traversa E prin tijele F1F2. Interiorul cilindrului A este umplut cu ulei.

Fig. 1.28.Ridicǎtor de frânǎ electrohidraulic

Page 22: CAPITOLUL 1 MAŞINI DE RIDICAT ŞI DE TRANSPORTtest.mrxl.ro/joomla/images/Cursuri/uem/Cap1_1.pdf · 8 Etapa II. Cuprinde calculul datelor tehnice ale motoarelor electrice de acţionare

28

Dacă motorul electric nu funcţionează pistonul este în poziţia jos. Dacă se pune înfuncţie motorul, atunci pistonul B deci şi traversa E vor fi împinse în sus cu o forţădeterminată de presiunea uleiului şi secţiunea cilindrului. Revenirea pistonului în poziţiainiţială se face sub acţiunea greutăţii sau resortului care strânge saboţii (figura 1.23). Laconstrucţiile mai noi resortul care strânge frâna se include chiar în ridicătorul de frână înspaţiul C1.

Aparate de protecţie. Limitatoare de cursă. Pentru a împiedica depăşirea unei anumitelimite la ridicarea cârligului, la translaţia căruciorului sau podului, etc. se folosesc limitatoarede cursă. aceste aparate provoacă încetarea sau încetinirea mişcării. în acest scop, curentulmotorului se poate întrerupe direct sau indirect, prin intermediul unui contactor, limitatorul decursă fiind intercalat în circuitul bobinei contactorului. Principiul unui limitator se arată înfigura 1.30. Dacă una din rolele R1, R2 în mişcare se loveşte de linealul fix corespunzător, L1

sau L2, circuitul se întrerupe în A1 sau A2. Dacă circuitul se întrerupe în A1, corespunzătorulmersului înainte, atunci el se poate închide numai prin A2, corespunzător mersului înapoi, ceeace se realizează schimbând poziţia manivelei controlerului pentru sensul invers de mişcare.

Fig. 1.30. Limitator

Dacă este nevoie, operatorul poate continua mişcarea cu precauţie peste limita fixată,prin închiderea contactelor B1 sau B2.

La mecanismele de ridicat, contactele A1, A2 au amplasare fixă; în loc de lineale sefoloseşte piuliţa P, care se deplasează proporţional cu numărul de ture efectuat de arborelefiletat F, rotit printr-o transmisie de la toba de ridicare (figura 1.31).

Fig. 1.31. Limitator

Limitatorul de suprasarcină protejează mecanismul faţă de ridicarea unei greutăţi maimare decât cea admisă. există diferite construcţii de limitatoare de suprasarcină. În cazul celei

Page 23: CAPITOLUL 1 MAŞINI DE RIDICAT ŞI DE TRANSPORTtest.mrxl.ro/joomla/images/Cursuri/uem/Cap1_1.pdf · 8 Etapa II. Cuprinde calculul datelor tehnice ale motoarelor electrice de acţionare

29

din figura 1.32, dacă forţa F din funia de ridicare depăşeşte o anumită limită se deschidecontactul B sub acţiunea tijei C care învinge rezistenţa resortului D.

Fig. 1.32. Limitator de suprasarcină

Apăsarea asupra resortului este

2cos2'

FF

de unde rezultă că forţa la care se deschide B se poate modifica prin schimbarea unghiului .Protecţia împotriva funcţionării pe vânt puternic se aplică la macaralele montate în

exterior. Principiul dispozitivului rezultă din figura 1.33. Când viteza vântului depăşeşte oanumită limită, 15 – 20 m/s, turaţia nA a anemometrului A obţine o valoare suficientă catensiunea generatorului tahometric GT, proporţională cu nA, să poată comanda prin releul detensiune RT deconectarea instalaţiei electrice de la reţea.

Fig. 1.33. Dispoziţia de protecţia împotriva funcţionării pe vânt

Protecţia maximală de curent pentru macarale se realizează prin siguranţe fuzibile şirelee de curent maxim de tip electromagnetic cu acţiune instantanee. Intensitatea curentului lacare intră în acţiune releele electromagnetice se alege (2 ~ 2,5)IN pentru motoarele de c.c. şimotoarele asincrone cu inele. Protecţia cu relee termice este rar folosită în cazul regimuluiintermitent. Circuitele de comandă se protejează numai cu siguranţe fuzibile. Motoareleasincrone cu rotorul în scurtcircuit se protejează cu siguranţe fuzibile cu inerţie termică mare,alese pentru o intensitate nominală de curent egală cu jumătate din intensitatea maximă acurentului în timpul pornirii.

Motoarele de c.a. trebuie protejate pe cele trei faze. În schemele în care protecţia seface pe două din fazele care intră în controler, faza a treia este protejată prin releul maximalde curent, general. Protecţia de tensiune minimă se face cu un releu de tensiune minimă