門式起重機(jī)電纜卷筒的改進(jìn)

摘 要：公司基地4臺MH20-24門式起重機(jī)的電纜卷筒在放電纜時均會出現(xiàn)電纜卡死現(xiàn)象，從而導(dǎo)致電纜被拉斷。經(jīng)過改進(jìn)，重新選擇電纜卷筒，更改電纜供電位置，消除了存在的隱患，減少了電纜更換的次數(shù)。

關(guān)鍵詞：門式起重機(jī)；電纜卷筒；電纜卡死；改進(jìn)

中圖分類號：TH213.5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2012）35-0142-02

公司基地4臺MH20-24門式起重機(jī)長期承擔(dān)著物資、設(shè)備進(jìn)出庫的裝卸工作，使用頻率高、任務(wù)大。由于場地的寬廣，門式起重機(jī)大車行走的距離較大，最大距離為200 m。原先安裝的4個電纜卷筒在工作的過程中，由于電纜的排列不規(guī)則，在放電纜時常常出現(xiàn)電纜卡死現(xiàn)象，這是導(dǎo)致電纜被拉斷的主要原因。每一臺門式起重機(jī)的電纜都出現(xiàn)多處拉斷，縮短了電纜的使用壽命，帶來很多的安全隱患。因此很有必要對卷筒進(jìn)行全方位的改進(jìn)。

1 卷筒結(jié)構(gòu)的改進(jìn)

4臺門式起重機(jī)所用的電纜卷筒均為軸向多排電纜卷筒，經(jīng)分析此類卷筒在卷電纜的過程中很難將電纜整齊排列。由于電纜較長，當(dāng)卷筒所卷的電纜層數(shù)越多時，經(jīng)常導(dǎo)致電纜在卷筒上卡死；每當(dāng)放電纜時，卷筒無法自然轉(zhuǎn)動，這是電纜常被拉斷的主要原因。根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)在盡可能的條件下，可以優(yōu)先選用軸向單排電纜卷筒，這樣電纜就不易被卡死，減小了安全隱患。兩者的區(qū)別如圖1所示。

2 供電方式的重新選擇

由于選用了軸向單排電纜卷筒，且所需用的電纜較長，可以重新考慮從大車行走的最大距離中間點(diǎn)向門式起重機(jī)供電纜。這樣可以盡可能地滿足卷筒容量和電機(jī)承載力，同時又節(jié)約一半的電纜用量，可謂一舉兩得。

2.1 系統(tǒng)電路的改造

選用中間供電不免產(chǎn)生了一個新問題，就是電纜卷筒在大車行走至中間點(diǎn)位置時如何自動改變轉(zhuǎn)向，即如何自動調(diào)節(jié)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。一般可以考慮在主電路中增加兩個控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)的接觸器，在控制電路中增加一行程開關(guān)用來控制接觸器，所增加的電氣原理圖如圖2所示。電路中的兩接觸器直接接在卷筒電機(jī)接線端，要求接觸器能夠自鎖。這時當(dāng)電纜卷筒隨著門式起重機(jī)大車行至中間點(diǎn)位置時，由原來的卷電纜自動切換為放電纜。亦即可控制電纜卷筒的轉(zhuǎn)向在中間點(diǎn)一側(cè)與大車走行輪的轉(zhuǎn)向相同，而在另一側(cè)則與大車走行輪的轉(zhuǎn)向相反；且不會影響卷筒原本根據(jù)大車的走向收放電纜。

2.2 行程開關(guān)的安裝

行程開關(guān)選用滾輪式組合行程開關(guān)，行程開關(guān)的作用如同兩個控制正反轉(zhuǎn)的按鈕。對于行程開關(guān)的控制可以考慮在地面上安裝一擋板，通過擋板對行程開關(guān)的撥動，實(shí)行通斷電路，控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)。行程開關(guān)的安裝如圖3所示，需注意的問題是安裝位置要偏離軌道一定的距離，保證擋板的安裝位置不影響大車行走；且應(yīng)當(dāng)在安全線內(nèi)側(cè)，安全線內(nèi)靜止堆放雜物。如果門式起重機(jī)的大車橋架離地面的高度過大，可在其偏下方焊一槽鋼，將行程開關(guān)固定到槽鋼上，確保安全可靠。

擋板安裝如圖4所示，擋板與地面可用合頁連接，使其能夠來回擺動。在擋板的兩側(cè)各安裝一個彈力一致的彈簧（彈簧的彈力能夠撥動行程開關(guān)），這樣擋板就始終停留在中間位置。擋板的最高點(diǎn)在安裝初應(yīng)控制好，最高點(diǎn)應(yīng)當(dāng)超出滾輪中心點(diǎn)一定的高度，確保能夠來回?fù)軇娱_關(guān)。擋板安裝在地面上的位置與電纜的起點(diǎn)水平距離應(yīng)該等于行程開關(guān)與中間換向電纜導(dǎo)輪的水平距離，見圖3。

3 卷筒、電機(jī)的選用

3.1 卷筒直徑的確定

原先電纜卷筒的內(nèi)徑為0.6 m，記為d；使用電纜的直徑為0.03 m，記為d0；電纜被卷一圈后，直徑增加2倍的d0。因此當(dāng)卷過n圈電纜后，電纜的外圍的直徑為dn=d+2nd0。此為等差數(shù)列，其求和公式為Sn=nd+nd0+n2d0。

電纜總長度為L=πSn根據(jù)要求大車行走的最大距離為200 m，選用中間供電，因此電纜的總長度約為100 m。帶上數(shù)據(jù)，即100/π=0.6 n+0.03 n+0.03 n2，求解取整得n=24。則電纜的外圍的直徑為d24=0.6+2×24×0.03=2.04。為考慮卷筒在卷電纜時難以緊密，因此卷筒的外徑定為2.5 m。

3.2 選用合適的卷筒

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計算驅(qū)動力矩T=Km（h+rmax）grmax。式中，K為系數(shù)，m為每米電纜的質(zhì)量，h為卷筒安裝中心高度，rmax為卷筒最大半徑。

取K=1.5，m=4 kg/m，h=1.5 m，rmax=1.25 m，g=9.8 m/s2。

求得T=202 Nm。

根據(jù)以上綜合計算，同時考慮卷筒自重對驅(qū)動力矩的影響，可選T1D-Ⅳ型電纜卷筒。其基本參數(shù)如表1所示。

3.3 選用合適的電機(jī)

目前，大多數(shù)電纜卷筒均采用力矩電機(jī)驅(qū)動。卷筒卷電纜時要求恒張力恒線速度傳動，即拉力F恒定，且線速度v恒定，因此驅(qū)動的功率p=Fv為定值；又因驅(qū)動功率為轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩之積，則p=nT為定值，由此得出此負(fù)載的機(jī)械特性為一雙曲線。如圖5所示，力矩電機(jī)的機(jī)械特性其中一部分（圖中陰影部分）較適用于此條件?？紤]一部分扭矩的儲備，選用堵轉(zhuǎn)力矩為4 Nm的YLT型堵轉(zhuǎn)三相力矩電機(jī)。因根據(jù)轉(zhuǎn)速要求，卷筒所配的減速器減速比為55，折算到卷筒上的轉(zhuǎn)矩為4×55=220 Nm>202 Nm，滿足使用要求。

4 安裝和調(diào)試

①電纜卷筒必須水平安裝。找正水平，保證卷筒的軸心線與門式起重機(jī)方向垂直，用螺栓固定或焊接在門式起重機(jī)適當(dāng)?shù)牡胤健?/p>

②試機(jī)前，檢查電源電壓及載荷電流與卷筒的相應(yīng)參數(shù)是否匹配，所有固件是否緊固。

③試機(jī)時必須先調(diào)整好卷取力矩，力矩不宜調(diào)得過大，力矩過大不但會影響電纜的使用壽命，而且極易導(dǎo)致卷筒電機(jī)過載燒毀。

④試機(jī)時，如果卷筒反轉(zhuǎn)，可將卷筒電機(jī)電源線反接即可。

5 結(jié) 語

改進(jìn)后，電纜卷筒再未出現(xiàn)電纜卡死現(xiàn)象，電纜也再未拉斷，延長了電纜的使用壽命，消除了因電纜破裂而導(dǎo)致的漏電隱患，為工作的安全提高了保障。

當(dāng)然這樣的改進(jìn)仍然有一些不足之處；例如，選用選用軸向單排電纜卷筒，必然會增加卷筒的直徑，卷筒的力矩也跟著增大，對電機(jī)的選擇要求也就更高，生產(chǎn)的用電量也將增大。

參考文獻(xiàn)：

[1] 戴明宏，張君霞.電氣控制與PLC應(yīng)用[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2007.