Электромагнитные явления окружают нас повсюду, хотя мы не всегда их замечаем. В современном мире промышленность, строительство и переработка отходов немыслимы без мощных подъемных механизмов. Особое место среди них занимают электромагнитные краны.

Электромагнитный кран — это специализированное грузоподъемное оборудование, использующее мощный электромагнит вместо крюка для захвата ферромагнитных материалов (металлолом, слябы, листовая сталь, рельсы). Принцип работы кранов подобного типа основан на создании магнитного поля при подаче тока, которое притягивает груз. Их главное преимущество перед механическими захватами в том, что они не требуют прямого контакта с грузом. Электромагнит может включиться, поднять тонны металлолома или стальных листов, перенести их и, отключившись, отпустить груз в нужном месте.

Различают три основных разновидности электромагнитных кранов: мостовые, козловые и консольные. Все они предназначены для перемещения грузов на открытых площадках или в помещении складов и различаются принципами работы, конструктивными особенностями и мобильностью.

В своей работе я хочу подробнее остановится на устройстве и специфике работы консольного крана, используя модель, собранную своими руками.

Основными элементами консольного крана являются вертикальная несущая колонна (или настенная ферма) и горизонтальная стрела (консоль), по которой передвигается электротельфер. Грузозахватный механизм представляет собой электромагнитную шайбу (электромагнит), питаемую постоянным током для захвата металла.

Для перемещения груза кран опускает магнитную шайбу на металлические изделия (металлолом, листы, заготовки). После подачи напряжения создается магнитное поле и груз притягивается. Кран перемещается в нужное место, удерживая груз за счет постоянного магнитного поля. Для освобождения груза необходимо отключить питание катушки. Это приводит к исчезновению магнитного поля, а груз перестает притягиваться к магнитной шайбе.

Монтаж модели крана не вызвал больших затруднений. Для этого мы использовали детали от конструктора. Основные усилия потребовались для создания электромагнита. Перед началом работы были приготовлены все необходимые детали, материалы и инструменты: болт (сердечник электромагнита), катушка, медная обмоточная проволока, батарейка, выключатель, провода для соединения, гайки, винты, изолента, ножницы, пинцет, канцелярский нож (см. рис. 1).

Рис. 1. Комплектующие для сборки электромагнита

На катушку намотали несколько плотных слоев медной проволоки. В качестве сердечника электромагнита мы использовали приготовленный болт, который поместили внутрь катушки. Свободные концы проволоки очистили от изоляции. Один конец провода присоединили к положительному полюсу батарейки, другой конец через выключатель присоединили к отрицательному контакту батарейки. Места соединений обмотали изоляционной лентой (см. рис. 2)

Рис. 2. Присоединение катушки с сердечником к батарейке

Для проверки работоспособности электромагнита в качестве груза были использованы металлические скрепки. Испытание показало, что после подачи тока болт стал притягивать к себе приготовленные скрепки (см. рис. 3).

Рис. 3. Испытание электромагнита

Готовую электроконструкцию смонтировали в модель крана следующим образом:

— Батарейку прикрепили под днище крана.

— Провода от батарейки с выключателем вывели в кабину машиниста крана и далее на электромагнит, подвешенный на крюк крана (рис. 4).

Рис. 4. Модель крана с электромагнитом в сборе

На заключительном этапе мы еще раз проверили работу электромагнита, подвешенного к консоли модели крана. Для этого используя выключатель, размещенный в кабине машиниста крана, включили электрический ток. Вокруг сердечника создалось магнитное поле и металлические предметы (скрепка, гвозди, монетка) начали притягиваться к нашему электромагниту (рис. 5).

Магниты сопровождают нас в окружающей повседневной жизни. Без магнитов сложно представить нашу жизнь: их используют в быту, медицине, автомобилестроении и энергетике.

Электромагнитные краны являются ключевым инструментом для автоматизации погрузочных работ в современной промышленности, обеспечивая быстрое перемещение металлоконструкций. Поэтому данный вид кранов получил очень широкое распространение. Созданную действующую модель консольного крана можно использовать на уроках физики для демонстрации работы электромагнитов.

Рис. 6. Действующая модель электромагнитного крана

Литература:

1. Гареев К. Г., Мирошкин В. П., Тестов О. А. Применение магнитных материалов: учеб. пособие. — СПб.: Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2019. — 341 с.

2. Кринчик. Г. С. Физика магнитных явлений. М.: Изд-во МГУ, 1976. — 367 с.

3. Мейяни А. Большая книга экспериментов для школьников М.: РОСМЭН, 2023. — 264 с.

4. Мнеян М. Г. Новые профессии магнита. — М.: Просвещение, 1985. — 144 с.