電纜卷筒驅(qū)動裝置的比較分析

武世鵬 盧士先

（北方重工集團有限公司，遼寧 沈陽 110027）

一、概述

在堆取料機以及一些起重設(shè)備和港口的接卸設(shè)備和大型的電動平車中，都會涉及到電纜的卷繞裝置的應用，電纜的卷筒裝置主要是被應用于對一些移動設(shè)備進行動力電源的提供以及一些控制信號和通訊信號的控制電纜的卷繞工作上。在結(jié)構(gòu)上，卷筒設(shè)備主要包括了驅(qū)動裝置以及滑環(huán)箱和卷盤以及底座等部分。但是對于卷繞設(shè)備來說最重要的還是其驅(qū)動部分，卷筒的主要工作就是實現(xiàn)對于電纜的卷繞工作，所以其驅(qū)動設(shè)備的性能直接決定了卷筒的工作效能。

二、現(xiàn)有驅(qū)動裝置的型式及其特點：

在特點上要實現(xiàn)輸出不斷變化的轉(zhuǎn)速使電纜收放線速度與大機行走同步。驅(qū)動裝置主要有以下幾種型式：長期堵轉(zhuǎn)力矩電機式、磁滯聯(lián)軸器式、液粘傳動式、變頻電機式。

1 長期堵轉(zhuǎn)力矩電機式驅(qū)動裝置

長期堵轉(zhuǎn)力矩電機式驅(qū)動裝置由長期堵轉(zhuǎn)力矩電機和減速機組成。這種組成結(jié)構(gòu)可以對驅(qū)動轉(zhuǎn)速進行有效的調(diào)整，滿足在卷繞的工作中轉(zhuǎn)速從零到規(guī)定范圍中的任何轉(zhuǎn)速要求，并且對于電機的保護還有著一定的優(yōu)勢，可以長時間的進行堵轉(zhuǎn)狀態(tài)下的連續(xù)運轉(zhuǎn)。通過專門的制造技術(shù)特點進行的設(shè)計結(jié)構(gòu)下，驅(qū)動裝置可以可以在零轉(zhuǎn)速至額定轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)任何一點穩(wěn)定工作的特點，并且在零轉(zhuǎn)速即堵轉(zhuǎn)狀態(tài)下，連續(xù)堵轉(zhuǎn)8小時以上而不損壞電機。長期堵轉(zhuǎn)力矩電機具有特殊的機械特性曲線，見圖1。

長期堵轉(zhuǎn)力矩電機轉(zhuǎn)速隨負載的變化而變化，并且轉(zhuǎn)速增加輸出轉(zhuǎn)矩減小。電纜所受拉力F=2M∕D，其中M為卷盤輸出轉(zhuǎn)矩，D為電纜在卷盤上的卷繞直徑。收纜時隨電纜在卷盤上卷繞直徑的變化電機輸出轉(zhuǎn)矩也相應變化，卷繞直徑增加，卷盤轉(zhuǎn)速減小，電機轉(zhuǎn)矩增加，電纜所受張力F近似恒定。放纜時電機處于堵轉(zhuǎn)狀態(tài)下，輸出轉(zhuǎn)矩恒定為最大值，電纜所受張力隨卷繞直徑D的變小而增大，故放纜時電纜所受張力是收纜時要增大1-4倍。

2 磁滯式驅(qū)動裝置

所謂的磁滯性的驅(qū)動裝飾就是利用了磁感應工作原理進行動力轉(zhuǎn)換的一種驅(qū)動裝置，磁滯式驅(qū)動裝置由Y系列電機、磁滯聯(lián)軸器、減速機組成。磁滯聯(lián)軸器利用磁耦合原理工作，主要由磁極（永磁鐵）和電樞（感應盤）組成。電機帶動磁極旋轉(zhuǎn)，電樞產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，實現(xiàn)轉(zhuǎn)矩的傳遞。由于這種方式下的驅(qū)動是利用的物力磁效應，所以磁極與電樞之間無機械接觸，可實現(xiàn)任意轉(zhuǎn)速滑差，這種轉(zhuǎn)速滑差的任意調(diào)整可以滿足卷盤收放電纜所需轉(zhuǎn)速。所以在進行實際應用中，這種方式的驅(qū)動往往可以根據(jù)需要進行轉(zhuǎn)矩的調(diào)整，這是因為磁極與電樞之間的間隙可微調(diào)，故磁滯聯(lián)軸器所能傳遞的轉(zhuǎn)矩是可以調(diào)整的。收放電纜時電纜所受張力情況與堵轉(zhuǎn)力矩電機式基本相同。

3 液粘傳動式

所謂的液粘式的傳動驅(qū)動裝置就是通過摩擦片之間的粘性油膜進行剪切力抓換的一種傳動裝置。通過特殊的設(shè)計在摩擦片之間的油膜上形成一種特殊的剪切力，并將這種剪切力轉(zhuǎn)換成卷筒所需要的動力。液粘傳動式驅(qū)動裝置由Y系列電機和專用減速機組成。

4 變頻電機式驅(qū)動裝置

所謂的變頻電機式的驅(qū)動裝置就是通過變頻電機作為動力來源，通過控制系統(tǒng)進行總體控制達到調(diào)速目的的一種新型的驅(qū)動裝置，從結(jié)構(gòu)上變頻電機式驅(qū)動裝置由變頻電機、變頻控制系統(tǒng)、減速機組成。變頻技術(shù)是目前廣泛應用于各種機械設(shè)備中的新型技術(shù)，可以通過精確的控制達到對于機械動作的操作的目的，在電纜的卷筒設(shè)備中，利用變頻技術(shù)，實現(xiàn)了對電纜精確恒張力控制，這恰恰就是電纜卷繞工作中需要的，通過這種控制實現(xiàn)電纜張力大小可任意設(shè)定，根據(jù)需要，即，在工作中大車的速度的變化是不確定的量，所以就要求卷繞的驅(qū)動能夠跟隨大車的速度變化進行隨意靈活多變的穩(wěn)定變化。變頻控制系統(tǒng)根據(jù)大車速度，電纜在卷盤上的卷繞直徑自行改變電機控制頻率，使變頻電機可以在零轉(zhuǎn)速至額定轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的任意轉(zhuǎn)速下正常工作，從而保證卷盤上電纜的收放線速度與大車始終保持最佳同步狀態(tài)。

圖1

三、各種驅(qū)動形式電纜卷筒性價比較

不同驅(qū)動形式的電纜卷筒各有優(yōu)缺點，綜合性能價額比價見表1。

結(jié)語

通過上述的比較以及對于電纜卷筒的性能介紹可以很銘心啊的看出，首先對于變頻式的電機電纜的卷筒，在性能上要高于其他形式，但是相對于價額就要高出很多，而剩下的三種形式在價額上的比較要相互近似，但是在傳動的性能上，粘液式的要相對比其他的兩種性能高出一些。所以可以得出以下的結(jié)論，在對于電纜的長度在三百米或者是安裝的高度要求在五米以上的電纜卷筒，應用于大型的機械中的卷筒可以使用變頻式的電機電纜卷筒，這種卷筒在效能上要更為合適一些，并且綜合考慮到期價額問題，用于這類環(huán)境下的電纜卷筒性價比還是較為合適的。而對于其他工況較為普通的情況則可以通過選用粘液式的傳動結(jié)構(gòu)或者是堵轉(zhuǎn)力矩式的電機電纜轉(zhuǎn)筒，在此類情況下這兩種傳動裝置具有較高的性價比。

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