ГЛАВА 4 . ЭЛЕКТРОПРИВОДЫ ГРУЗОПОДЪЕМНЫХ МЕХАНИЗМОВ

Общая характеристика ГПМ

Классификация ГПМ

Под термином «грузоподъемное устройст­во» понимается комплекс механизмов, обо-

рудования и конструкций, предназначенных для переработки различных грузов.

ГПМ принято классифицировать по двум основным признакам:

1. по назначению;

2. по типу передаточного механизма ( передачи ).

ПоназначениюГПМ могут быть разделены на 4 группы:

1. лебедки и краны грузоподъемностью до 8 т, обеспечивающие переработку мас-

совых грузов;

2. грузовые механизмы для перегрузки контейнеров массой от 8 до 32 т, а также тяжеловесных грузов (тяжеловесные лебедки, козловые и мостовые контейнерные кра-

ны);

3. лебедки общесудового назначения (шлюпочные ) и лебедки грузовых и пасса-

жирских лифтов;

4. специальные лебедки и краны, применяемые на судах специаль­ного назначе-

ния ( буксирные, траловые, гидрологические и др.)

Грузовые лебедки являются наиболее распространенными гру­зоподъемными механизмами на судах. Операции переноса груза выполняются грузовыми лебедками с помощью грузовых стрел. Применяют различные сочетания грузовых стрел и лебедок: работа двух лебедок или трех лебедок на один общий гак. В последнем случае 1 лебед-

ка используется для подъема груза, а 2 другие - для поворота и изменения вылета стрелы.

Грузовые краны являются автономными механизмами и в отличие от лебедок не требуют дополнительного такелажа. Грузовые краны имеют 3 механизма: подъема груза, изменения вылета стрелы и поворота.

Козловые и мостовые контейнерные краны имеют 2 механизма: подъема и пере-

движения, а в некоторых случаях имеют третий механизм, служащий для захвата контей

не­ров. Грузовые краны постоянно готовы к действию и обеспечивают более высокую производительность и экономичность перегрузочных работ. Меньший вылет стрелы компенсируется тем, что краны устанавливают вдоль бортов судна, а грузовые люки делают больших размеров. Последнее обстоятельство значительно облег­чает размеще-

ние грузов внутри трюма. Указанные преимущества обусловили то, что большинство сухогрузных судов теперь осна­щают кранами.

На всех без исключениях типов судов устанавливают шлюпочные лебедки и лебедки грузовых лифтов ( подъемники ).

Шлюпочные лебедки предназначены для подъема шлюпок с поверхности воды при помощи электродвигателя ( спуск лебедок происходит под действием сил гравитации, т.е. веса ).

Лебедки грузовых лифтов ( подъемники ) предназначены для перемещения продуктов питания между провизионными камерами и помещением камбуза ( и в об-

ратном направлении ). Перемещение людей при помощи подъемников категорически запрещено.

Пассажирские лифты используют на крупнотоннажных судах с большим количеством палуб, а также на всех типах пассажирских судов.

Буксирные лебедки применяют на морских буксирах, спасателях, ледоколах и судах ледокольного типа, работающих северных широтах. Они предназначены для буксировки судов, плавкранов и других плавсредств. Такие лебедки обеспечивают хранение на рабочем барабане всего запаса буксирного троса.

Траловые лебедки используют на рыболовецких судах. Мощность электродви

гателей таких лебедок достигает сотен кВт, а электропривод имеет достаточно слож-

ную схему управления.

Гидрологические лебедки устанавливают на научно-исследовательских судах.

Они предназначены для подъема-спуска научной аппаратуры с образцами воды и грунта, взятого с поверхности морского дна.

Передаточ­ные механизмыГПМ бывают двух типов:

1. меха­нические;

2. гидравлические.

В качестве механической передачи в ГПМ используют червячный или цилиндрический редуктор. Наибольшее распространение получили грузовые устрой­ства с цилиндрическим редуктором, который по сравнению с чер­вячным обеспечивает более высокий КПД механизма.

В настоящее время на судах находят применение также электро­гидравлические грузовые краны. Механизмы подъема груза, изме­нения вылета стрелы и поворота плат-

формы этих кранов приво­дятся в движение гидравлическими двигателями, в которые пода­ется масло под давлением, создаваемым установленным на кране насосом с приводным ЭД. Мощность электродвигателя насоса может составлять от десятков до сотен кВт.

Устройство ГПМ

Грузовая стрела

Традиционная оснастка грузовой стрелы показана на рис. 167.

Шкентель (трос) 9 служит для вертикального перемещения груза, одним концом он

закреплен на барабане лебедки 14 и переброшен через отводной 13 и грузовой 7 блоки. На втором конце шкентеля крепится грузозахват­ное устройство, обычно гак 12 с балластной грушей 11. Топенант 5 одним концом прикреплен к ноку стрелы 6, а второй конец через топенантный блок 4 крепится к палубе. С помощью лопаря топенанта 1 стрела 8 может изменять вылет или удерживается с различными задан­ными углами наклона. Нижний конец стрелы шарнирно закреплен подпятником 3 на мачте 2. Оттяжками 11 обеспечивается поворот стре­лы вокруг вертикальной оси.

Рис. 167. Схема грузовой стрелы

Грузовая лебедка

Кинематическая схема грузовой лебедки изображена на рис. 168.

Рис.168. Кинематическая схема грузовой лебедки

Электродвигатель 2, имеющий электромагнитный и механический тормоз 3,

соединен с двухступенчатым редуктором 4. На выходном валу редуктора жестко закреплен турачек 7. Грузовой барабан 5 можно со­единять и разъединять с валом редуктора муфтой 6, что позволяет работать турачком независимо от грузового барабана. На грузовой барабан навит трос, который через полиспаст 8 соединяется с гаковой подвеской 9.

Грузовые краны

Условия работы ГПМ

Современный электро­привод судовых грузоподъемных механизмов как отечествен-

ный, так и зарубежный изготавливается сиспользованием специализированных электрических машин и аппаратов, отвечающих особым требованиям эксплуатации.

Специфические условия судо­вой эксплуатации электрооборудо­вания

грузоподъемных механизмов в основном сводятся к следующим: высокая влажность воздуха вплоть до выпадения росы, высокая тем­пература окружающей среды, качка судна, повышенная вибра­ция. Все оборудование грузо­подъемных устройств, установлен­ное на открытых палубах, должно быть рассчитано на обливание мор­ской водой, а также на кратковре­менные погружения в волну, за­ливающую палубу, на возмож­ность обледенения. К оборудова­нию предъявляются более высо­кие требования по прочности и коррозийной стойкости.

Главное различие электроприводов судовых грузоподъемных ме­ханизмов от берего-

вых заключается в их питании от электростанций соизмеримой мощности. Приходится искать комплексное решение задач по обеспечению стабилизации параметров тока и устойчивости работы электростанции с мощными электроприводами грузовых устройств, а также по выбору наиболее целесообразных электродвигате­ли и систем управления, позволяющих уменьшить пиковые нагруз­ки в условиях частой работы в динамических режимах.

Электроприводы ГПМ работают в повторно-кратковременном режиме, который в

соответствии с международной классификацией обозначается S3.

Этот режим характеризуется частыми пусками и остановками электродвигателя ГПМ.

В общем виде цикл работы грузовой лебедки состоит из следующих 8 операций:

1. подъем груза;

2. перенос груза в горизонталь­ной плоскости;

3. опускание груза;

4. расстройка груза;

5. подъем холосто­го гака;

6. обратное перемещение гака в горизонтальной плоскости;

7. опускание холостого гака;

8. застропка груза.

Грузовые операции могут осуществляться одной лебедкой, двумя лебедками или грузо­вым краном.

Для обоснованного выбора режима эксплуатации ЭП, а также для выбора ЭД по мощности необходимо прежде всего знать, как изменяется нагрузка на валу ЭД во вре-

мени. С этой целью используют нагрузочные диаграммы, представляющие собой зависимость момента на валу двигателя от времени, т.е. М ( t ).

Ниже рассматриваются нагрузочные диаграммы для таких режимов работы ГПМ:

1. работа одной лебедки;

2. работа двух лебедок на один гак;

3. работа грузового крана.