ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ПОДЪЕМНОЕ УСТРОЙСТВО

Настоящая полезная модель относится к подъемно-транспортному оборудованию, используемому для подъема и транспортировки ферромагнитных материалов, как металлических листов или пластин, имеющих большой диапазон геометрических размеров (длина, ширина, толщина) в стале-перерабатывающей промышленности, а именно, на металлургических заводах, судостроительных заводах. В их условиях крайне важно иметь электромагнитное подъемное устройство, адаптированное для использования безопасной транспортировки ферромагнитных материалов, имеющих волнообразную поверхность или поверхность неправильной формы или подверженных прогибанию. Последнее чаще всего наблюдается при снятии с рольганга прокатного стана сталепроката, когда его температура достигает+650 градусов, что значительно увеличивает его пластическое свойства и способствует деформации под собственным весом, приводящей к значительным отклонениям от горизонтальной плоскости транспортируемого материала.
Общеизвестно, что для этого обычно использовали группы электромагнитов круглой или прямоугольной формы большого размера по сравнению с размером поднимаемого ферромагнитного материала, когда площадь контакта груза с электромагнитами значительно меньше площади листов больших размеров. Однако это было неудачно, так как не удавалось достигнуть эффективного контакта между плоской поверхностью отдельного электромагнита и волнообразной поверхностью стального листа, а так же этот контакт был неудачным и при прогибании консольной части листа.
Была предпринята попытка исправить положение. Для этого (Патент Японии №80052/1973 и №16363/1972) предложено было устройство, оснащенное магнитами, которые могла располагаться на волнообразной поверхности металлопрокатного листа. Такой магнит или магниты были выполнены с возможностью облегания волнистой поверхности листа, что достигалось благодаря камерам, поддающимся деформации, так как они были из эластичного материала и заполнены ферромагнитным порошком и прикреплены к электромагниту для увеличения его контактности с металлической поверхностью. Но возникли проблемы - малый срок службы, снижение магнитной силы.
Из патента США №3773185 от 20.11.1973 известна гибкая магнитная траверса для крана. В сущности, это электромагнитное подъемное устройство. Оно содержит мост, на котором расположены две подвижные по нему тележки. С каждой тележки через мост проходит шток, имеющий возможность подниматься и опускаться за счет механизма на тележке и к нижней части имеющий коромысловую балку, на концах которой шарнирно закреплены электромагниты,
Это устройство позволяет за счет подвижности тележек и покачивающихся коромысел на штоках, а также за счет перемещения штоков вверх и вниз располагать поверхности электромагнитов по изгибам поверхности транспортируемого стального листа. Однако такое устройство не способно надежно выбрать все волновые изгибы листового проката, особенно, когда лист после проката имеет температуру порядка +650 градусов.
Известно применяемое фирмой «SKANVEIR» (см. приложение к заявке или сайт http://www.skanveir.com/). Это электромагнитное подъемное устройство содержит траверсу, представляющую собой пространственную конструкцию с группой балок, соединенных с ней жестко, с подвешенным к балкам на цепях электромагнитами, демпфирующими элементами, каждый из которых связан с соответствующей цепью и имеющий настройку величины демпфирования, при этом электромагниты имеют круглую форму, и каждый из них подвешен на своей балке на трех цепях.
Это известное техническое решение выбирается в качестве прототипа, так как оно имеет наибольшее число существенных признаков совпадающих с существенными признаками заявляемой полезной модели. Кроме того, упомянутое известное электромагнитное подъемное устройство является одним из последних освоенных разработок по данной теме.
Однако и прототип имеет существенные недостатки, которые заключаются в следующем:
- в сложности выравнивания опорной поверхности всех электромагнитов по горизонту, так как надо регулировать натяжение каждой цепи, т.е. по трем точкам;
- при выставке электромагнитов на поверхности листопрокатного материала они подвергаются сильным ударным нагрузкам, которые способны привести к нарушению электрических контактов с электромагнитами;
- под действием тепла от листового проката нарушается выставка магнитов по горизонту, так как каждый демпфирующий элемент ведет себя по разному, как и соответствующие его регуляторы величины демпфирования.
Из анализа аналогов и прототипа следует, что для перемещения металлопроката различной толщины и площади, где допускается только минимальный прогиб или отклонение от плоскости, рациональным является использование большого числа маленьких электромагнитов, распределенных по всей площади транспортируемого материала. При этом провес, перекос и деформация практически исключаются правильным распределением магнитов по поверхности плиты или листа, что дает возможность перемещения листов больших размеров. Однако большое количество жестко установленных магнитов приводит к неэффективному использованию грузоподъемности магнитов, а также к возможной деформации под собственным весом между металлом и магнитом, связанного с волнообразным характером поверхности металлического листа. Это усложняет обеспечение безопасной транспортировки металлопроката, особенно из ферромагнитных материалов, имеющих температуру нагрева свыше 650 градусов.
Задачей настоящей полезной модели является создание подъемного электромагнитного устройства, которое может быть использовано на металлургических заводах и судостроительных заводах для достижения следующих технических результатов:
- повышение безопасной транспортировки металлопроката из ферромагнитных материалов, имеющих большой диапазон геометрических размеров и волнообразную поверхность или поверхность неправильной формы или подверженных прогибанию,
- упрощение процесса выравнивания опорной поверхности всех электромагнитов;
- предотвращение нарушения электрических контактов с электромагнитами во время их установки на транспортируемом листе.
Поставленная задача решена следующим образом. В известном электромагнитном подъемном устройстве, содержащем траверсу, представляющую собой пространственную конструкцию с группой балок, несущими группу подвешенных к ним на цепях электромагнитов, демпфирующие элементы, каждый из которых связан с соответствующим электромагнитом и имеющий настройку величины демпфирования, согласно настоящей полезной модели, каждая балка соединена с траверсой через подвижный шток, проходящий через ее центр и траверсу, на которой шток подпружинен с помощью демпфирующего элемента, имеющего настройку величины демпфирования, а на балке - снабжен регулятором ее положения на штоке, причем упомянутая балка имеет регулятор угла наклона электромагнита и ограничитель перемещения электромагнита относительно балки в вертикальной плоскости, при этом каждый электромагнит выполнен в виде прямоугольного параллелепипеда и подвешен на двух цепях.
Такое новое техническое решение всей своей совокупностью существенных признаков позволяет повысить безопасность и надежность транспортировки металлопроката из ферромагнитных материалов, особенно имеющих температуру нагрева свыше 650 градусов и большой диапазон геометрических размеров и волнообразные поверхности или поверхности неправильной формы либо подверженных прогибанию.
Это достигается тем, что для гарантированного наложения всех магнитов на поверхность захватываемого листового проката, имеющего волнообразную, неправильную поверхность, в предлагаемом устройстве каждый грузоподъемный электромагнит прямоугольной формы подвешен на двух цепях, что позволяет при соприкосновении магнитов с грузом ослаблять цепи путем некоторого опускания подъемного устройства, и тем самым обеспечить самоустановку всех магнитов на захватываемом грузе (листе, плите). Для упрощения настройки используется демпфирующий элемент, расположенный на штоке, величина демпфирования которого может настраиваться, а также возможность вертикального регулируемого перемещения балки по штоку, и регулирования угла наклона каждого электромагнита. Таким образом, выравнивание положения группы электромагнитов относительно горизонта происходит по двум точкам, в то время как в прототипе все это происходит по трем точкам. При этом высокая температура транспортируемого сталепрокатного листа не оказывает теплового влияния на качество предварительной настройки положения электромагнитов.
Заявителем проведен патентно-информационный поиск по данной теме, в результате которого заявляемая совокупность существенных признаков не выявлена. Поэтому предлагаемую полезную модель можно признать новой.
Сущность заявляемой полезной модели и возможность ее практической реализации поясняется приведенным ниже описанием и чертежами, на которых изображены схемы рабочих положений предлагаемого устройства (фиг.1, 2, 3) и узел установки электромагнита на траверсе (фиг.4).
Фиг.1 - устройство в исходном положении.
Позиция 1 - электромагнит
Позиция 2 - демпфер (пружина)
Позиция 3 - цепи (стропы)
Позиция 4 - траверса
Позиция 5 - волнообразный сталепрокатный лист (груз)
Позиция 6 - шток
Позиция 11 - балка
Фиг.2 - положение устройства на захватываемом листе.
Позиция 1 - электромагнит
Позиция 2 - демпфер (пружина)
Позиция 3 - цепи (стропы)
Позиция 4 - траверса
Позиция 5 - волнообразный сталепрокатный лист (груз)
Позиция 6 - шток
Позиция 11 - балка
Фиг.3 - положение подъема сталепрокатного листа с помощью устройства
Позиция 5 - волнообразный сталепрокатный лист (груз)
Позиция 6 - шток
Позиция 7 - буртик на штоке 6, при наличии зазоров а, b, с
Фиг.4 - узел установки электромагнита на траверсе
Позиция 1 - электромагнит
Позиция 2 - демпфирующий элемент (пружина)
Позиция 3 - цепи (стропы)
Позиция 4 - траверса
Позиция 5 - волнообразный сталепрокатный лист (груз)
Позиция 7 - буртик на штоке 6, при наличии зазоров а, b, с
Позиция 8 - гайка и контргайка
Позиция 9 - гайка
Позиция 10 - контргайка
Позиция 11 - балка
Позиция 12 - рычаг
Позиция 13 - болты
Позиция 14 - контргайка для болтов
Позиция 15 - ограничители
Позиция 16 - клеммная коробка
Позиция 17 - направляющий элемент
Позиция 18 - ограничитель поворота балки
Заявляемое электромагнитное подъемное устройство состоит из: траверсы 4, представляющую собой пространственную конструкцию с группой балок 11, несущими группу подвешенных к ним на цепях 3 электромагнитов 1. Каждая балка 11 подвешена на штоке 6 с помощью гаек 9 и контргаек 10. Шток 6 проходит через траверсу 4, и сверху имеет демпфирующий элемент 2, каждый из которых связан с соответствующим электромагнитом 1 и имеющий настройку величины демпфирования в виде гаек 8 и направляющего элемента 17 и бурта 7. Балка 11 снабжена регулятором ее положения на штоке 6, в виде гаек 9 и контргаек 10, расположенных под балкой 11 на штоке 6. Кроме того на одном из краев балки 11 в зоне крепления одной из цепей 3 расположен регулятор угла наклона электромагнита 1, собранный из рычага 12 и болтов 13 и контргаек 14, которые фиксируют положение рычага 12 в зависимости от угла наклона электромагнита 1. При этом каждый электромагнит 1 имеет форму прямоугольника и подвешен к балке 11 с помощью двух цепей 3.
Предлагаемое устройство работает следующим образом. Для гарантированного наложения всех магнитов на поверхность захватываемого листового проката, имеющего волнообразную, неправильную поверхность, в предлагаемом устройстве каждый грузоподъемный электромагнит 1 прямоугольной формы подвешен на двух цепях 3. Это позволяет при соприкосновении магнитов 1 с грузом 5 ослаблять цепи 3 путем некоторого опускания подъемного устройства, и тем самым обеспечить самоустановку всех электромагнитов 1 на захватываемом грузе 5 (листе, плите). После самоустановки электромагнитов 1 включается электропитание только тех магнитов, которые соприкасаются с транспортируемым грузом 5. Затем включается механизм подъема и подъемное устройство (на чертеже не показано) начинает движение вверх, выбирая слабину цепей 3 каждого электромагнита 1. По мере выбора степени натяжения цепей 3, до момента поднятия груза 5, будет происходить индивидуальная деформация демпфирующего элемента 2 (пружины) каждого электромагнита 1. Причем пружины 2, предварительно сжаты с усилием, несколько превышающим вес электромагнита 1 и штока 6, установленного на пружинах 2 (фиг.4). Регулировка расположения рабочих плоскостей электромагнитов 1 в одной горизонтальной плоскости производится при помощи гаек 9, 10 (фиг.4) и болтов 13, 14 (фиг.4). То есть электромагниты 1 устанавливаются горизонтально путем изменения угла их наклона, а синхронное перемещение их в вертикальном положении производится с помощью балок 11.
Когда электромагниты расположены на захватываемом сталепрокатном листе 5, у всех электромагнитов цепи 3 ослаблены (фиг.2). Пружины 2 сжаты предварительным усилием затяжки гаек 8. Упоры 7 штоков 6 контактируют с опорными поверхностями траверсы 4 (фиг.2). Далее включается электропитание магнитов 1, расположенных на грузе 5 (фиг.3). Балка 11 при помощи грузоподъемного крана (на чертеже не показан) движется вверх. Цепи 3 каждого электромагнита 1 выбирают слабину и натягиваются. Затем каждая пружина 2 индивидуально деформируется до момента отрыва груза 5 от основания. При этом между буртиками 7 штоков 6 и опорными поверхностями траверсы 4 возникают зазоры а, b, с, величины которых соответствуют индивидуальной деформации (осадке) пружин 2 каждого электромагнита 1.
Таким образом, предлагаемое устройство представляет собой конструктивный набор следующих элементов, в котором балка 11 имеет отверстие в центральной части, через которую проходит шток 6, который также проходит сквозь отверстие в траверсе 4. Регулировка положения балки 11 на штоке 6 производится при помощи гаек и контргаек 8, 9, 10. Кроме того для компенсации возможны неточностей и отклонений по длине цепей 3 на одном конце балки 11 имеется шарнирно установленный регулятор 12, положение которого может изменяться при помощи болтов 13 и фиксироваться контргайками 14. Для предохранения электрической клеммной коробки 16 от ударов во время наложения подъемного устройства 4 на груз 5 ослабление цепей 3 ограничивается зазором, величина которого заведомо больше неровности поверхности груза 5. На балке 11 установлен направляющий элемент 18, взаимодействующий с отверстием в траверсе 4, и предотвращающий балку 11 от поворота относительно шкота 6. Шток 6 через направляющий элемент 17 опирается на пружину 2 и крепится при помощи гаек 8, за счет которых создается предварительное натяжение пружин на величину h, соответствующую усилию несколько превышающему суммарную массу всех элементов подвески электромагнита, при этом буртик 7 штока 6 находится в гарантированном контакте с опорной поверхностью
Таким образом, достигается технический результат заявляемого подъемного электромагнитного устройства, который заключается в повышении безопасности и надежности транспортировки металлопроката из ферромагнитных материалов, имеющих большой диапазон геометрических размеров и волнообразную поверхность или поверхность неправильной формы или подверженных прогибанию, упрощении процесса выравнивания опорной поверхности всех электромагнитов, предотвращение нарушения электрических контактов с электромагнитами, исключение зависимости регулирования настроек электромагнитов от температуры захватываемого груза.