Гигантские технологии | Новости отрасли | 22 апреля 2025 г.
1. Введение
Кабельные катушки — это устройства для намотки кабеля, обеспечивающие электропитание, управление питанием или передачу управляющих сигналов для крупной мобильной техники. Они широко используются во многих видах мобильной техники в портах, доках, гидротехнических сооружениях и металлургической промышленности, таких как козловые краны, башенные краны, портальные краны, портальные краны, краны для причалов, погрузочно-разгрузочная техника (роторные штабелеукладчики), козловые краны для гидроэлектростанций и электрические платформы, сценическое освещение и звуковое оборудование и т. д.
2. Форма продукта
В зависимости от типа привода, его можно разделить на: ручной, противовесный, упругий, с моментным двигателем, гистерезисный, с частотно-регулируемой передачей, с гидравлической муфтой и с магнитной муфтой.
В зависимости от материала намотки, их можно разделить на: кабельные катушки, катушки для шлангов (среда передачи — газ, жидкость), катушки для оптических кабелей.
В зависимости от расположения кабеля кабельные катушки делятся на однорядные и многорядные.
В зависимости от расположения контактного кольца на катушке кабеля, кабельные барабаны делятся на два типа: с внутренним контактным кольцом и с внешним контактным кольцом.
3. Принципы проектирования
3.1 Технические характеристики и типы кабелей
1) Внешний диаметр кабеля, который напрямую влияет на осевой размер катушки.
2) Форма кабеля: круглый или плоский. Плоский кабель может быть намотан только в один ряд.
3) Вес и длина кабельного блока (кг/м) влияют на потребляемую мощность катушки. Чем больше вес и длина блока, тем выше потребляемая мощность катушки.
4) Радиус изгиба кабеля влияет на минимальный диаметр катушки. Если диаметр катушки меньше радиуса изгиба кабеля, кабель будет поврежден.
5) Количество жил кабеля влияет на количество контактных колец коллектора.
6) Напряжение и ток влияют на изоляцию и размер контактного кольца коллектора. Эластичное кольцо можно использовать только для оборудования с напряжением ниже 500 В.
3.2. Длина обмотки
Влияет на радиальный размер и потребляемую мощность катушки. Чем больше длина, тем выше потребляемая мощность.
3.3. Скорость перемещения оборудования
Влияет на мощность двигателя и передаточное отношение электрической кабельной катушки. Если скорость перемещения оборудования превышает 60 метров в минуту, следует выбрать тип управления с частотным регулированием.
3.4. Высота установки оборудования
Чем выше высота установки, тем больше потребность в электроэнергии.
3.5. Метод намотки
Схема метода намотки (см. фото)
3.6. Другие факторы
1) Материал катушки: углеродистая сталь, нержавеющая сталь 304, нержавеющая сталь 316.
2) Уровень защиты: IP55, IP56, IP65
3) Кабельный направляющий: необходим ли направляющий, требуется ли ему функция защиты от натяжения.
4) Кабельный направляющий: необходим ли кабельный направляющий?
5) Способ электропитания: питание от промежуточной/конечной точки и т. д.
Схема установки направляющей рамы
4. Область применения различных кабельных катушек
4.1. Катушка для кабеля с противовесом
Это механическое устройство, которое автоматически наматывает кабель, используя принцип накопления энергии при подъеме груза. Когда кабель вытягивается, катушка для кабеля вращается, приводя в движение соосно соединенную с ней катушку для стального троса, что позволяет поднять груз и накопить потенциальную энергию. Когда катушка наматывает кабель, груз опускается, высвобождая потенциальную энергию. Под действием натяжения стального троса соосно соединенная с ней катушка для кабеля вращается и синхронно наматывает кабель.
Преимущества: простая конструкция, стабильная и надежная работа, простота установки и обслуживания, а также длительный срок службы.
Недостатки: большие габариты, ограничены возможностями перемещения; если требуется большое перемещение, необходимо предусмотреть достаточно места для установки.
Область применения: козловые краны с коротким ходом крупногабаритных кабелей диаметром более 35 мм², тележки для ковшей, тележки для расплавленного железа, тележки для шлакобетона в сталелитейных цехах и другое оборудование. Данное оборудование подходит для крепления кабелей в концевых и промежуточных точках.
4.2. Кабельная катушка пружинного типа
Это механическое устройство, которое автоматически наматывает кабель, используя принцип накопления энергии за счет освобождения пружины катушки. Когда кабель вытягивается, катушка вращается, натягивая спиральную пружину и накапливая энергию; когда катушка возвращается в исходное положение, она автоматически наматывает кабель.
Преимущества: хорошая синхронизация, низкое натяжение кабеля, низкая цена.
Недостатки: Из-за ограниченного срока службы самой пружины, срок службы катушки этого типа относительно короткий и ограничен ходом.
Область применения: Горизонтальная и вертикальная намотка силовых и контрольных кабелей сечением менее 35 мм², например, при подъеме с помощью электромагнитных присосок, захватов, электрических платформ и другого оборудования, а также в аналогичных условиях эксплуатации. Данные устройства подходят для крепления кабелей в концевых и промежуточных точках.
4.3. Катушка для кабеля с магнитной муфтой
Основная технология заключается в использовании постоянного магнитного соединителя в качестве синхронного дифференциального механизма. Процесс намотки кабеля состоит в том, что мощность приводит в движение катушку, наматывая кабель через постоянный магнитный соединитель. Соединитель и катушка постоянно дифференциально проскальзывают, обеспечивая скорость намотки кабеля, равную скорости перемещения оборудования. Путем регулирования выходного крутящего момента постоянного магнитного соединителя можно регулировать натяжение кабеля в определенном диапазоне. Процесс разматывания кабеля осуществляется с помощью односторонней муфты, при этом мощность не передается на соединитель и катушку. Под действием натяжения кабеля катушка преодолевает гистерезис устройства гистерезиса разматывания кабеля и синхронно разматывает кабель.
Преимущества: отработанная технология и высокая экономическая эффективность. Стабильная и надежная синхронизация катушки и мобильного оборудования. В заключительной части системы передачи используется технология постоянных магнитов, обеспечивающая низкую скорость и отсутствие перегрева; при намотке и размотке кабеля можно регулировать натяжение для его защиты.
Недостатки: высокий уровень шума.
Область применения: кабели сечением менее 35 мм², используемые в электроплатформах, тележках, башенных кранах, мостовых или козловых кранах, штабелерах и погрузчиках, а также в другом оборудовании и в аналогичных условиях эксплуатации. Подходят для крепления кабелей в концевых и промежуточных точках.
4.4. Улучшенная катушка кабеля с магнитной муфтой
Принцип работы этой кабельной катушки аналогичен описанному выше. В зависимости от потребностей пользователя можно выбрать дисковый или тормозной двигатель. Электропривод катушки работает следующим образом: двигатель намотки кабеля включается, а двигатель разматывания кабеля отключается.
Преимущества: более компактная конструкция, малый размер, малая масса, простота монтажа.
Недостатки: высокий уровень шума.
4.5. Катушка для кабеля двигателя с длительным крутящим моментом заклинивания
В качестве источника питания используется моментный двигатель с характеристиками длительного заклинивания и саморегулирования скорости. Выходная скорость двигателя автоматически снижается с увеличением внешней нагрузки, а скорость катушки кабеля автоматически регулируется таким образом, чтобы она соответствовала скорости перемещения оборудования; при отпускании кабеля под действием натяжения кабеля моментный крутящий момент двигателя преодолевается для синхронного отпускания кабеля; при парковке и выключении питания дисковый тормоз моментного двигателя используется для блокировки кабеля, чтобы предотвратить его проскальзывание.
Преимущества: двигатель постоянно находится под напряжением, электронное управление простое, частота отказов снижена, диапазон намотки кабеля большой, а ход кабеля — значительный.
Недостатки: При отсоединении кабеля необходимо преодолеть сопротивление крутящему моменту, возникающему при заклинивании двигателя, а тонкие кабели следует использовать с осторожностью.
Область применения: кабели большого диаметра, используемые в штабелерах, мостостроительных или козловых кранах, а также в мобильной технике, перемещающейся на большие расстояния. Эти устройства подходят для крепления кабелей в концевых и промежуточных точках.
4.6. Катушка для гистерезисного кабеля
Диск из стали с постоянными магнитами образует переменное многополюсное магнитное поле. Напротив него находится сильный индукционный диск. Когда двигатель приводит индукционный диск во вращение с высокой скоростью, магнитный диск вращается за счет магнитной муфты. При возникновении проскальзывания между двумя дисками многополюсный магнитный диск попеременно намагничивает индукционный диск на противоположной стороне, создавая тем самым крутящий момент (т.е. «магнитную муфту»), который противодействует этому проскальзыванию и приводит в движение (или тормозит) магнитный диск. Катушка кабеля приводится в движение двигателем для передачи мощности на гистерезисную муфту, и после замедления усиленный крутящий момент передается на катушку кабеля. Во время работы катушки кабель всегда вращается в направлении намотки кабеля. Когда подъемное оборудование отходит от источника питания, кабель тянет катушку в обратном направлении, вызывая проскальзывание двух катушек и освобождение кабеля на катушке. Крутящий момент магнитного поля гистерезисной муфты всегда обеспечивает натяжение кабеля в процессе его освобождения. Когда подъемное оборудование возвращается, натяжение кабеля на катушке исчезает, и катушка с кабелем вращается в направлении намотки, завершая процесс намотки кабеля.
Его преимуществами являются компактная конструкция, простота установки и обслуживания, регулируемый выходной крутящий момент в соответствии с фактическими условиями работы, хорошая функция самоторможения, отсутствие необходимости установки тормозов и надежная работа кабельного барабана. Система управления проста и может быть связана с системой управления движением вперед и назад оборудования. Пока оборудование работает, двигатель барабана будет работать, и последовательность фаз не изменится. Во время работы кабельного барабана гистерезисная муфта может регулировать скорость в соответствии со скоростью движения основного оборудования, так что скорость намотки и отпускания кабеля на кабельном барабане синхронизируется со скоростью движения основного оборудования.
Его недостаток заключается в том, что в случае большой пропускной способности кабеля и большой высоты установки основного блока, для снижения повышения температуры ротора и увеличения срока его службы необходимо применять концепцию проектирования многоголовочного маломощного ротора, что является относительно дорогостоящим решением.
Подходит для тяжелой мобильной техники и оборудования, таких как портовые козловые краны, контейнерные краны, судопогрузчики, башенные краны и т. д. Это оборудование подходит для крепления кабелей в концевых и промежуточных точках.
4.7. Кабельная катушка с регулируемой частотой
Двигатель с регулируемой частотой вращения имеет монтажную конструкцию типа B5 и напрямую соединен с входным концом редуктора. Один конец выходного вала редуктора соединен с кабельной катушкой через шпоночное соединение, а другой конец соединен с электрическим контактным кольцом в коллекторной коробке. Редуктор и передаточная коробка с коллекторным кольцом закреплены на верхней части основания. Шкаф управления инвертором независим от кабельной катушки, и соответствующее место установки может быть выбрано в зависимости от фактической ситуации. В режиме замкнутого контура (с векторным управлением с датчиком скорости) инвертор выбирает режим разомкнутого контура управления крутящим моментом и вычисляет фактический диаметр кабельной катушки путем интегрирования по толщине для точного управления выходным крутящим моментом двигателя, тем самым обеспечивая отсутствие изменений натяжения кабеля из-за изменения диаметра катушки при намотке, то есть постоянное натяжение кабеля. Кабельная катушка обладает следующими преимуществами:
(1) В процессе намотки и размотки кабеля, независимо от того, где оборудование движется по рельсам, действующее на него натяжение всегда постоянно, и натяжение кабеля можно произвольно регулировать с помощью ввода параметров инвертора и управления ручкой на панели блока управления, что максимально защищает кабель и значительно продлевает срок его службы.
(2) Катушка может быстро реагировать на изменения рабочей скорости оборудования и может быть синхронизирована с оборудованием. Ее характеристики точны и чувствительны.
(3) Он преодолевает узкое место традиционной конструкции кабельных катушек, например, гистерезисного типа и типа с моментным двигателем. Он не ограничен особыми требованиями к характеристикам кабеля, длине намотки, скорости вращения оборудования и высоте установки. Кабельная катушка, работающая в любых сложных условиях, приводится в движение двигателем с регулируемой мощностью.
(4) Он обладает высокой адаптивностью и может непрерывно работать под высокой нагрузкой весь день.
(5) Катушка и оборудование соединены для защиты при работе, что эффективно предотвращает такие несчастные случаи, как обрыв кабеля.
(6) Двигатель катушки точно управляется и защищается частотным преобразователем, что позволяет продлить срок его службы.
(7) Кабельная катушка с двигателем с регулируемой частотой вращения может автоматически изменять рабочую частоту двигателя катушки в соответствии с заданным натяжением и рабочей скоростью основного оборудования (тележки) и нормально работать на любой скорости от 0 до n (n — асинхронная скорость). Когда основное оборудование выключено, тормоз двигателя катушки с регулируемой частотой вращения срабатывает, чтобы предотвратить проскальзывание кабеля.
Преимущества: позволяет точно контролировать усилие, обеспечивает наилучшую защиту кабеля и продлевает срок его службы.
Недостатки: цена самая высокая среди аналогичных товаров.
Область применения: портовые козловые краны, контейнерные краны, судопогрузчики, башенные краны и другая тяжелая мобильная техника и оборудование.
Дата публикации: 23 апреля 2025 г.