UNIVERSITATEA LUCIAN BLAGA – SIBIU FACULTATEA DE INGINERIE ”HERMANN OBERTH”
REFERAT ACŢIONĂRI ELECTRICE
MACARALE
ÎNTOCMIT: Student Moldovan Iosif Ioan Student Hişu Laurenţiu Student Oprea Pavel An III EM FR Grupa 2.1
2011
Macarale 1. Clasificarea macaralelor Macaralele sunt instalaţii de ridicat utilizate la manipularea sarcinilor prin ridicarea neghidată pe verticală şi deplasarea pe orizontală a acestora. Gradul de complexitate al unei macarale depinde de numărul mişcărilor şi de mijloacele cu care se realizează aceste mişcări, adaptate în general la necesităţile tehnologice ale fluxului de lucru în care este integrată macaraua. Dintre acestea putem aminti: a) Macarale rotitoare staţionare: cu contrafixă; de perete cu tirant; cu coloană rotitoare; cu coloană fixă; cu placă turnată. b) Macarale cu deplasare pe şină de ghidare : macarale consolă; macarale de tavan; macarale velociped; macarale turn; macarale portal. c) Macarale cu deplasare pe căi fără şină: macarale montate pe cărucioare manuale sau mecanice; macarale montate pe autocamioane; macarale montate pe tractoare; macarale autopropulsate. d) Macarale de cale ferată sau pe şenile e) Macarale cu platforme rulante; cu grindă suspendată; poduri rulante cu o singură grindă principală; poduri rulante cu două grinzi principale; macarale capră şi semicapră.
2. Caracteristici tehnice ale macaralelor 1 Capacitatea de ridicare - este valoarea maxima a masei care este admisa a fi ridicata de macara sau mecanismul de ridicare. 2 Sarcina nominală - este valoarea maximă a masei,inferioara capacitaţii de ridicare, admisă a fi ridicată de macara sau mecanismul de ridicat. 3 Sarcina utilă - este valoarea masei maxime care poate fi preluată, după caz, de dispozitivul de prindere, dispozitivul de legare sau direct de dispozitivul de ridicare. 4 Suprasarcina - este sarcina care depăşeşte sarcina nominală. 5 Sarcina statica - este sarcina in stare de repaus, care reprezintă sarcina nominală de încercare, respectiv sarcina de încercare ridicată la circa 100 mm de sol. 6 Sarcina dinamică - este sarcina care ia naştere in timpul accelerării sau deaccelerării sarcinii nominale, parţiale etc. 7 Raza de acţiune - este distanta de la axa de rotaţie a părţii rotitoare a macaralei pana la axa organului de prindere a sarcinilor. 8 Viteza de lucru - este viteza cu care lucrează un mecanism. 9 Forţa de ridicare - este suma forţelor corespunzătoare maselor sarcinii, organului de prindere, dispozitivului de ridicare, organelor de legare. 10 Forţa de tracţiune - este suma forţelor rezultate din tensiunile de cablu, care acţionează asupra tamburului. Daca sunt mai mulţi tamburi cuplaţi mecanic, se însumează tensiunile din cablul fiecărui tambur. 2
3. Principalele elemente în construcţia macaralelor 1 Echipamentul de forţă Reprezintă maşina sau ansamblul de maşini motoare şi generatoare, inclusiv instalaţiile lor anexă, care furnizează energia necesară acţionării echipamentului de lucru şi sistemului de propulsie a maşinii. În funcţie de sursa primară de energie, precum şi de modul de transmitere a energiei la mecanismele echipamentului de lucru al macaralelor, se disting mai multe tipuri de acţionări şi anume: acţionarea diesel-mecanică; acţionarea diesel-electrică; acţionarea dieselhidraulică; acţionarea electromecanică; acţionarea electro-hidraulică. 2 Transmisia În cazul acţionării directe: diesel-mecanică şi electromecanică, motorul furnizează energia mecanică sub forma mişcării de rotaţie a arborelui său. În aceste cazuri, transmisia reprezintă ansamblul de organe şi mecanisme simple care transformă mişcarea motorului şi o transmite organelor de lucru ale mecanismelor macaralelor. Transmisia se numeşte mecanică întrucât utilizează fie organe de transmitere rigide (arbori, cuplaje, angrenaje, etc.), fie transmisii flexibile (prin cablu, lanţ sau curea). 3 Echipamentul de lucru Echipamentul de lucru al macaralelor este reprezentat de dispozitivul de suspendare a sarcinii. În cazul macaralelor cu destinaţie generală, acesta este alcătuit sub forma unei mufle cu cârlig la care se pot ataşa, după necesităţi, diverse dispozitive de apucare a sarcinii. Macaralele cu destinaţie specială pot avea ca echipament de lucru şi dispozitive de altă natură: graifăre, electromagneţi, cleşti, cupe, etc. 4 Mecanismele macaralei Sunt ansambluri cu funcţionare independentă care asigură realizarea unei anumite mişcări de lucru. Principalele mecanisme ale macaralelor sunt: mecanismul de ridicare a sarcinii, mecanismul de deplasare a macaralei, mecanismul de orientare a părţii rotitoare (mecanismul de rotire), mecanismul de basculare a braţului sau mecanismul de translaţie a căruciorului de sarcină. 5 Instalaţia de comandă şi control Reprezintă ansamblul de dispozitive şi echipamente cu ajutorul cărora se realizează punerea în funcţiune, reglarea, dirijarea, controlul, oprirea unui anumit mecanism sau a întregii maşini. Instalaţiile de comandă pot fi: mecanice, hidraulice, electrice, pneumatice sau combinate. Comanda se realizează prin pârghii (manete), pedale, butoane sau manipulatoare, iar controlul prin aparatele indicatoare de bord.
4. Comanda macaralelor 1 Comanda manuală Acest sistem este utilizat la macaralele si mecanismele cu funcţionare independentă in situaţiile in care macaraua sau mecanismul respectiv este folosit rar sau pentru sarcini mici. Se întrebuinţează numai pentru sarcini mici si la mecanisme de ridicat care lucrează numai ocazional ca de exemplu în operaţii de montaj si reparaţii. Acţionarea manuală se realizează prin intermediul manivelelor cu clichet, al roţilor de lanţ. 2 Comanda electrică Acest sistem este cel mai des întâlnit datorită avantajelor pe care le prezintă. Majoritatea instalaţiilor de ridicat, cu excepţia macaralelor deplasabile pe căi fără sine de rulare si a celor 3
montate pe platforme CF, sunt astfel acţionate. Chiar si la acestea din urma se foloseşte uneori acest sistem. Pentru instalaţiile de comanda in situaţia in care comanda se face de la sol, se utilizează tensiuni de 24, 40 sau 65V. Admiterea de tensiuni mai mari (220V sau 380V) se admite numai daca carcasa dispozitivului (cutie cu butoane) de comanda este executata, in exterior, complet din material electroizolant si rezistent la lovituri.
3 Comanda hidraulică Prezintă avantajul unei comenzi simple, un număr mai mic de reductoare, mase mai mici care trebuie accelerate si frânate. Sistemele întrebuinţate sunt de doua feluri: cu cilindri de presiune si pistoane; cu motoare hidraulice. Sistemul cu cilindri de presiune si pistoane se întrebuinţează acolo unde sunt necesare curse mici. Instalaţiile cu motoare hidraulice necesita aproape aceeaşi dotare mecanică ca si in cazul acţionărilor electrice. 4 Comanda pneumatică În principiu este asemănătoare cu cea hidraulica, cu deosebirea ca fluidul de lucru este aer si presiunile sunt mult mai mici, conducând la dimensiuni mari ale mecanismelor. Acţionarea pneumatica se întrebuinţează in special pentru comenzi si numai in cazuri speciale pentru acţionarea mecanismelor . 5 Comandă mecanică cu motoare cu combustie internă Este un sistem abandonat datorită următoarelor dezavantaje: - dimensiuni mari ale mecanismelor si transmisiilor - eforturi fizice sporite la realizarea comenzilor - comenzile nu pot fi prompte - nu se pot realiza mişcări sensibile si precise - uzurile pieselor sunt mari Motorul cu ardere interna este utilizat de obicei ca motor central, transmisia la diferite mişcări făcându-se hidraulic sau electric, numai arareori mecanic. 6 Comandă combinată Se folosesc atunci când se utilizează doua sau mai multe din sistemele prezentate mai sus.
5. Echipamentul electric al macaralelor În funcţie de tipul macaralelor, echipamentul electric se compune în general din: 1 Echipamentul electric de alimentare Se compune din: - Întrerupător de reţea, cu posibilitatea de încuiere pe poziţia deschis, ce se amplasează in loc vizibil si accesibil. - Liniile de alimentare formate din conductoare din cupru monofilare, izolate. - Legătura electrica între părţile fixe si mobile ale macaralelor poate fi realizata prin cabluri electrice flexibile izolate. Cablurile flexibile pot fi purtate pe cărucioare sau înfăşurate pe tamburi. In circuitul electric, se montează, in ordine următoarele aparate: a) Întrerupătorul general (cu acţionare manuală) având rol de separator, împreuna cu siguranţele fuzibile sau releele electromagnetice. b) Întrerupător de avarie care întrerupe rapid si sigur instalaţia electrica a macaralei cu excepţia: iluminatului de balizare; semnalizarea pentru pericole iminente; circuitele de alimentare ale 4
bobinei de acţionare a întrerupătorului însuşi; circuitele de iluminat. c) Întrerupătorul principal pentru manevre curente, comandat prin butoane, de la locul de comanda, sau cu acţionare manuala daca este in cabina de comanda. Anclanşarea sa nu trebuie sa fie posibilă decât dacă toate manetele aparatelor de comanda se găsesc la zero si toate contactele electrice ale dispozitivelor de blocare (uşi, chepenguri, portiţe etc.) sunt închise. Acest întrerupător deconectează de la reţea întreaga instalaţie electrica cu excepţiile de la punctul «b».Toate circuitele exceptate se vor lega înaintea întrerupătorului principal si al celui de avarie.
2 Echipamentul electric de acţionare Din acest echipament fac parte în principal motoare electrice. Acestea sunt robuste suportând un număr mare de conectări pe ora. Părţile principale ale unui motor sunt: statorul si înfăşurarea statorică; rotorul si înfăşurarea rotorică; tambur cu inele colectoare si suporţi perii. La conectarea motorului la reţea, în înfăşurarea statorică, se produce un câmp magnetic învârtitor care antrenează rotorul. Inversarea sensului de rotaţie se realizează prin schimbarea legăturilor a doua faze intre ele. Pentru frânare se folosesc in special frâne cu acţionare electrohidraulică sau cu electromagneţi. 3 Echipamentul electric de comanda Pentru executarea mişcărilor la mecanisme, variaţia vitezelor si inversarea mişcărilor, se utilizează diverse sisteme de comanda prin: blocuri de comanda; butoane si contactori. Blocurile de comanda, pot manevra cu o maneta mai multe mecanisme. Acţionarea manetelor trebuie să se facă uşor, iar acestea vor fi dispuse astfel încât sensul lor de acţionare să corespundă pe cât posibil, cu sensul mişcării comandate. Poziţia de zero a blocului de comandă trebuie să fie distinctă de restul poziţiilor si uşor sesizabilă ca si trecerea de pe o poziţie pe alta. Butoane si contactori sunt utilizate pentru comanda de la distanta. Butoanele de comanda sunt reunite de regulă într-un singur pupitru sau cutie. Blocurile de comanda sunt aparate electrice pentru comanda de la distantă, ele realizând închiderea circuitelor tot timpul cat durează comanda. Acţionarea , in general, se face electromagnetic, ele având inclusă o bobina care este pusă sub tensiune cât timp se face comanda prin butoane. 4 Echipamentele si instalaţiile electrice de protecţie Motoarele electrice, circuitele de comanda, semnalizare, iluminat, etc. se protejează împotriva suprasarcinilor si scurtcircuitelor. Protectia împotriva suprasarcinilor se realizează prin siguranţe si relee termice. Releele electromagnetice realizează protectia la scurtcircuit. Pentru situaţiile excepţionale când, datorita unor deteriorări ale instalaţiilor electrice, accidental, părţile metalice ale echipamentului electric si întreaga construcţie metalica a macaralei este pusa sub tensiune, trebuie realizata protectia împotriva tensiunilor de atingere prin legare la priza de pământ . 5 Echipamentul electric pentru iluminat, semnalizare, încălzire, ventilaţie La macaralele unde iluminatul natural este necorespunzător este necesar a se asigura un iluminat general prin corpuri de iluminat protejate corespunzător condiţiilor de funcţionare a macaralelor. Corpurile de iluminat montate deasupra platformelor de circulaţie sau in raza de acţiune a persoanelor se alimentează la tensiuni de maximum 24 V. De asemenea, pentru iluminatul local la lucrările de întreţinere, reparaţii, se folosesc lămpi portabile alimentate la tensiuni nepericuloase. Macaralele comandate din cabina sunt prevăzute cu doua sisteme de semnalizare acustica, precum si cu semnalizare optica. De asemenea pe timp de iarna se prevăd aparate de încălzire electrica protejate împotriva atingerii accidentale si pericolului de incendiu (aeroterme).
6. Mecanisme de acţionare a macaralelor 5
În funcţie de tipul macaralelor se întâlnesc următoarele mecanisme de acţionare: mecanism de ridicare – coborâre; mecanism de rotire; mecanism de basculare; mecanism de calare; mecanism de telescopare braţ; alte mecanisme specifice (deplasare masă, închidere deschidere etc.) 1 Mecanisme de ridicare - coborâre Mecanismul de ridicare coborâre se compune din: 1- motor de acţionare; motoarele electrice alese trebuie sa fie de construcţie specială pentru macarale, pentru a corespunde regimului intermitent de funcţionare. 2- cuplaj aflat între motor şi reductor ; are rolul de a amortiza intr-o oarecare măsură şocurile care apar la pornirea motorului. 3- frâna amplasată pe semicupla spre reductor; are rolul sa producă frânarea arborelui de intrare in reductor. 4- reductor de turaţie; sistem mecanic compus dintr-un număr de roţi dinţate care are rolul de a modifica viteza şi cuplu mecanic dintre sistemul de acţionare şi palan sau sistemul de acţionare şi deplasare al macaralei. 5- tambur pentru înfăşurarea cablului; are rolul de a înfăşura cablul de tracţiune a sarcinii. 6- cablu ; este un ansamblu format din mai multe sârme (cablu simplu) sau mai multe toroane (cablu compus) înfăşurate elicoidal, sprijinita pe o inima centrala si utilizat pentru suspendarea sarcinilor sau transmiterea mişcării la macarale. 7- role de abaterea cablului; sunt necesare in vederea multiplicării momentului de acţionare pentru a se asigura ridicarea sarcinii. 8- dispozitiv de prindere a sarcini ; se compune din organul propriu-zis de prindere al sarcinii, cârlig, graifer, electromagnet etc. 9- dispozitivele de siguranţă; sunt dispozitive cu care se echipează mecanismele de ridicare, limitatorul de sarcina si de moment al sarcinii, limitatoarele de sfârşit de cursă ridicare coborâre, siguranţa la cârlig, opritoarele. 2 Mecanismul de rotire Serveşte pentru efectuarea rotirii, după caz, a braţului macaralei, a turnului, platformei rotitoare, a căruciorului. Acest mecanism se compune din: motorul de acţionare; cuplaj elastic intre motor si reductor; frână; reductor; pinion si coroana dinţată a plăcii turnate; dispozitive de siguranţă pentru limitarea rotirii in cazul in care este necesara limitarea unghiului de rotire. 3 Mecanismul de deplasare a macaralei Serveşte pentru deplasarea macaralelor precum si a sarcinilor pe orizontala in cazul in care este admisa deplasarea macaralelor cu sarcina suspendata in organul de prindere. La macaralele deplasabile pe pneuri sau senile, deplasarea cu sarcina in cârlig este admisa in cazuri foarte rare sau cu acţionare independenta (de capete). Mecanismul se compune din: motor de acţionare; cuplaj elastic intre motor si reductor; frână; reductor; arbore de transmisie; cuplajele arborelor de transmisie; lagărele arborelor de transmisie; dispozitiv de siguranţă (limitatoare ,tampoane, opritori, piese de reazem). 4 Mecanism de basculare Bascularea braţului se realizează prin transmisii prin cablu şi prin cilindrii hidraulici. În primul caz elementele componente sunt similare cu cele de la mecanismul de ridicare coborâre, cu excepţia ultimelor doua. Ca dispozitive de siguranţă pentru acest mecanism se prevăd: limitatoare de sfârşit de cursa pentru ridicarea si in cazuri mai rare pentru coborârea braţului; opritoare sau ancore pentru a nu se da braţul peste cap.
7. Întreţinerea macaralelor 6
Prin efectuarea operaţiilor de întreţinere si revizie se determina starea tehnica a macaralei si principalele operaţii ce urmează a se efectua, care constau in general din: - curăţirea elementelor de comanda si a componentelor de securitate ale macaralei; - controlul nivelului uleiului; - verificarea stării de uzură a lagărelor si a bunei funcţionări a sistemului de ungere; - ungerea pieselor supuse frecării conform schemei de ungere; - verificarea uzurii cablurilor si lanţurilor de tracţiune si a fixării acestora; - verificarea funcţionării componentelor de securitate si reglarea acestora; - verificarea funcţionării mecanismelor macaralei si remedierea sau înlocuirea subansamblelor uzate; - verificarea elementelor de prindere sau manipulare a sarcinii (cârlig, graifăr, electromagnet ); - strângerea elementelor de îmbinare, a articulaţiilor, verificarea fixării tampoanelor si a opritoarelor; - verificarea funcţionarii sistemului electric de forţă, comanda si semnalizare; - verificarea rezistentei de izolaţie, a înfăşurărilor motoarelor electrice fata de pământ, a rezistentei prizei de punere la pământ a echipamentelor electrice; - verificarea conexiunilor la aparate si in şirurile de cleme din dulapuri si cutii de conexiuni; - verificarea stării cailor de rulare si a roţilor de rulare; - verificarea funcţionării si etanşeităţii circuitelor hidraulice si pneumatice. Periodicitatea si volumul lucrărilor de întreţinere si revizie se stabileşte in funcţie de complexitatea macaralei, regimul de funcţionare si condiţiile de mediu in care lucrează.
7
