自行設(shè)計(jì)起重電磁鐵的無(wú)磁板壓裝工具

李敬遠(yuǎn)，蘇志勇

(舞鋼鋼鐵有限公司，河南舞鋼 462500)

1 概述

起重電磁鐵是一種本身無(wú)銜鐵(或動(dòng)鐵心)而以被吸重物稱(chēng)為“銜鐵”的特殊電磁鐵，利用它們抓取鋼鐵物件有以下幾點(diǎn)好處，即：

(1)可以不必直接接觸需要搬動(dòng)的鋼鐵物件，既簡(jiǎn)便省力，又可遙控。

(2)可以抓取人難以接近的高溫鋼鐵物件，或從水中撈起鋼鐵物件。

(3)通電則擒，斷電則放，不用掛鉤摘鉤，作業(yè)效率高。

起重電磁鐵與各種起重機(jī)械配合，廣泛應(yīng)用于煉鋼廠、軋鋼廠、廢鋼處理廠，大型鑄造車(chē)間，造船廠、重型機(jī)械制造廠、鋼材庫(kù)、港口碼頭和車(chē)站等處，代替人力搬運(yùn)各種鋼鐵重物。

2 結(jié)構(gòu)特性

根據(jù)其用途的不同，起重電磁鐵可以做成各種不同的形狀。

最常見(jiàn)的是圓形起重電磁鐵，其特點(diǎn)在于吸附面呈環(huán)狀，無(wú)方位要求，故不但可用于吸運(yùn)鋼錠或大塊鋼板等“整料”，更宜用來(lái)吸運(yùn)生鐵錠、廢鋼或鐵屑等排列無(wú)規(guī)律的“散料”。在軋鋼廠或其他場(chǎng)所搬運(yùn)大張薄鋼板時(shí)，為了避免鋼板在吊運(yùn)過(guò)程中變形，往往采用許多小的圓形或矩形起重電磁鐵一起工作來(lái)吊運(yùn)。

矩形起重電磁鐵的用途也很廣泛，它們多用于吸運(yùn)鋼軌、鋼管、方鋼、角鋼、圓鋼等條形鋼材。

2.1 圓形起重電磁鐵

通常圓形起重電磁鐵(圖1所示)由外殼和鐵心、內(nèi)極掌和外極掌、無(wú)磁護(hù)板、線圈、引線絕緣套、蓋板和填充物組成。

外殼包括軛鐵與鐵心兩部分，形成一整體，這樣可以消除軛鐵與鐵心間的結(jié)合間隙，避免磁阻增大。鑄造的外殼一般用ZG25 鑄鋼制成，其導(dǎo)磁性能較好。內(nèi)、外極掌經(jīng)常與被吸物接觸，容易磨損，為了延長(zhǎng)壽命，多用含碳量較高(0.3%～0.6%)的鋼材制成。

圖1 為內(nèi)、外極掌和鐵心或軛鐵之間螺栓連接式的，連結(jié)螺栓最好是從上往下擰緊，螺栓頭部不要露在極掌的工作面上，否則螺栓頭部磨損或劈開(kāi)后，檢修時(shí)拆卸就很困難?，F(xiàn)在大部分采用無(wú)磁板焊接工藝，耐磨損而且方便檢修，如圖2。

圖1 圓形起重電磁鐵的一般結(jié)構(gòu)

圖2 采用焊接連接的圓形起重電磁鐵

極掌與鐵心、軛鐵間的連接必須牢固可靠，螺栓連接雖然便于檢修拆卸，但往往不夠堅(jiān)固，所以有時(shí)也采用焊接連接。這種結(jié)構(gòu)不但堅(jiān)固，而且具有密封性，適于在水中使用(例如從水中撈起鋼鐵重物)。其中鐵心與軛鐵之間的對(duì)接面積特別大，以減小接縫處的磁阻。

無(wú)磁護(hù)板必須由導(dǎo)磁率很小的材料制成，否則將造成內(nèi)外極掌之間的“磁短路”，嚴(yán)重影響電磁鐵的正常工作(吸力大大減小)。同時(shí)護(hù)板又須有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，一般有三種，即：無(wú)磁高錳鑄鋼、ZG40Mn18Cr3 高錳含鉻鑄鋼、1Cr18Ni9Ti（1 鉻18 鎳9鈦）合金鋼。

由于高錳鑄鋼和高錳含鉻鑄鋼的鑄造和機(jī)械加工都比較困難，所以通常使用鎳鉻鈦鋼板，厚度為20～25 mm。

2.2 矩形起重電磁鐵

矩形起重電磁鐵的一般結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 矩形起重電磁鐵的一般結(jié)構(gòu)

2.3 兩心式矩形起重電磁鐵

矩形起重電磁鐵只有一個(gè)鐵心時(shí)，線圈繞制中間容易凸出，而且線圈周長(zhǎng)較長(zhǎng)，這樣一來(lái)加長(zhǎng)了線圈每匝長(zhǎng)度，為了線圈繞制方便，縮短線圈的每匝長(zhǎng)度，節(jié)省導(dǎo)線材料或者省電節(jié)能，可以做成雙鐵心式結(jié)構(gòu)，兩線圈串聯(lián)起來(lái)使用。

3 無(wú)磁板壓裝工具制作

從圓形和矩形起重電磁鐵結(jié)構(gòu)上可以看出無(wú)磁板的壓裝是起重電磁鐵的重要工序，制作一套使用方便，而且容易制作的壓裝工具，對(duì)起重電磁鐵的檢修普遍化發(fā)展很有必要性。

3.1 圓形起重電磁鐵壓裝工具

圓形起重電磁鐵在壓裝時(shí)，可以360°旋轉(zhuǎn)，所以壓裝工具制作比較簡(jiǎn)單。

圓形起重電磁鐵壓裝工具結(jié)構(gòu)為“門(mén)型”框式，可以滿(mǎn)足φ600 到φ2400 型各種圓形電磁盤(pán)壓裝使用，在使用過(guò)程中可以根據(jù)實(shí)際受力位置可以360°旋轉(zhuǎn)電磁盤(pán)，保證無(wú)磁板每個(gè)部位都能壓緊，如圖4。

圖4 圓形電磁鐵壓裝結(jié)構(gòu)圖（單位mm）

在圖4 中，1、2 孔為吊運(yùn)孔；下梁使用180mm 的槽鋼雙根并焊，其它部分可使用槽鋼或者20mm 厚的鋼板制作；圓形起重電磁鐵可在結(jié)構(gòu)架中360°旋轉(zhuǎn)；壓裝無(wú)磁板時(shí)上梁下方使用普通道木做墊木。

3.2 矩形起重電磁鐵壓裝工具結(jié)構(gòu)圖

矩形電磁鐵結(jié)構(gòu)為“屋式”結(jié)構(gòu)，滿(mǎn)足電磁鐵寬度即可，電磁鐵使用“穿芯”方式進(jìn)入壓裝結(jié)構(gòu)內(nèi)部，整體、局部壓裝均可，能夠起到無(wú)死角受力和受力均勻。見(jiàn)圖5。

圖5 矩形起重電磁鐵壓裝工具結(jié)構(gòu)圖（單位mm）

矩形電磁鐵從圖5 的右端穿入結(jié)構(gòu)架中，上方使用普通道木作為墊木；矩形電磁鐵高度≥500 mm時(shí)，工字鋼可放在下梁上方使用，矩形電磁鐵高度＜500 mm 時(shí)，工字鋼分別穿過(guò)1、3 和2、4 孔使用，兩心式矩形電磁鐵壓裝時(shí)可分多次壓裝。

3.3 無(wú)磁板壓裝工藝要求

（1）內(nèi)外極掌與鐵心、外殼之間的結(jié)合面必須平整，不允許有污物、油漆之類(lèi)。

（2）凡屬磁路接縫處都應(yīng)結(jié)合緊密，不得有任何間隙。

（3）內(nèi)外磁極平面應(yīng)力求在同一水平面上，千斤頂帶好勁后敲擊無(wú)磁板落實(shí)無(wú)空虛即可。

4 性能與試驗(yàn)

1）填寫(xiě)原始記錄應(yīng)完整：主要包括線圈內(nèi)外尺寸，線圈高度，絕緣材料規(guī)格，導(dǎo)線規(guī)格，匝數(shù)，接線等項(xiàng)目。

2）線圈外觀排列整齊，松緊適度。

3）絕緣填充飽滿(mǎn)均勻，干燥徹底。

4)無(wú)磁板壓裝緊湊、平整、與繞組絕緣無(wú)間隙。

5）絕緣距離：電氣距離不得小于6 mm，漏電距離不得小于10 mm。

6）幾種電磁鐵線圈的電阻偏差應(yīng)符合表1。

表1 電磁鐵線圈電阻偏差值

7）線圈絕緣電阻：在室溫環(huán)境，相對(duì)濕度70%及以下，線圈對(duì)外殼的絕緣電阻不應(yīng)小于10 MΩ。相對(duì)濕度90%左右時(shí)，線圈對(duì)外殼的絕緣電阻不應(yīng)小于1 MΩ。

8）線圈匝間試驗(yàn)：在線圈兩出線間，施加工頻50 Hz，2.5 UH試驗(yàn)電壓，歷時(shí)5 min，應(yīng)無(wú)匝間短路現(xiàn)象。

9）耐壓試驗(yàn)：在線圈出線端與外殼間，施加50 Hz，歷時(shí)1 min，應(yīng)無(wú)閃爍或擊穿現(xiàn)象，試驗(yàn)電壓數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

表2 試驗(yàn)電壓數(shù)據(jù)

10）成品溫升試驗(yàn)：在周?chē)橘|(zhì)溫升為+35 ℃時(shí)，線圈通以額定電壓， 按通電持續(xù)率為50%的工作條件，4 h 后用電阻法測(cè)得線圈的穩(wěn)定溫升不得超過(guò)145 ℃。

5 結(jié)論

隨著重工業(yè)的發(fā)展，起重電磁鐵在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。以一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、材料費(fèi)用低、工序簡(jiǎn)單的電磁鐵壓裝工具，可以提高電磁鐵的檢修工作效率，不僅避免了電磁鐵的多次運(yùn)輸，也為使用單位大大降低了檢修費(fèi)用。