電纜卷筒的選型
　　喬敏　　　
電纜卷筒又稱電纜卷盤或電纜卷線器，以其安裝空間小、維護方便、使用可靠及成本低等特點取代滑觸線而成為移動傳輸領(lǐng)域（動力、數(shù)據(jù)及流體介質(zhì)）的主流解決方案。
一、卷筒的分類
　　電纜卷筒根據(jù)驅(qū)動形式分為非電動式和電動式兩大類；按電纜排列方式分為軸向單排和軸向多排兩種；按集電滑環(huán)位置分為滑環(huán)內(nèi)裝式和滑環(huán)外裝式兩種形式；按卷繞材料分為電纜卷筒和軟管卷筒。其中非電動式包括：彈力（TA）式、重錘（ZC）式、磁耦合式（JQC）；電動式包括：磁耦合式（JQD）、力矩電機式（KDO）、磁滯式（CZ）和變頻控制式（BP）。
二、卷筒設(shè)計參數(shù)
　　電纜卷筒的技術(shù)難點是要保證卷繞速度與設(shè)備移動速度的同步，同時還要保證卷繞過程中電纜所受拉力適中。因此，電纜卷筒設(shè)計時應(yīng)綜合考慮以下因素：
1、電纜規(guī)格及種類：
　　電纜截面積從1.0~240mm²，電纜外徑直接影響卷盤的軸向尺寸及動力需求。電纜截面超過35 mm²時不應(yīng)選擇非電動式卷筒（配重式可放寬至50
mm2），扁電纜只能選用軸向單排的卷盤。電纜應(yīng)選擇YCW型（動力電纜）和CEFR型（控制信號電纜）等，較柔軟且有一定的抗拉強度。電纜的外徑和單重力求準(zhǔn)確。
2、卷繞長度：
　　影響卷盤的徑向尺寸及動力需求，長度越長，對動力要求越高。非電動式電纜卷筒難以完成大行程的卷繞。地面電源錨位也直接影響電纜卷筒的選型，常見的電源錨位有端部供電和中點供電兩種。中點供電不能選擇非電動磁耦合式（JQC系列）。
3、設(shè)備移動速度
　　影響電動式電纜卷筒的電動機功率和傳動比。當(dāng)設(shè)備移動速度超過60米/分時，應(yīng)選擇變頻控制式（BP系列）。
4、裝機高度
　　影響電動式電纜卷筒的電動機功率，安裝高度越高，對動力需求越大。安裝時不能超過設(shè)計要求。
　　以上4個參數(shù)是電纜卷筒設(shè)計選型的依據(jù)，應(yīng)綜合考慮，還應(yīng)電纜卷筒的結(jié)構(gòu)與布置方式，以滿足實際工況需求。
三、卷筒原理、性能及應(yīng)用范圍
1、彈力式（TA系列）
a. 工作原理：
　　彈力式電纜卷筒的工作原理與鋼卷尺相似，利用蝸卷彈簧為動力來收卷電纜。當(dāng)電纜被拉出時，收緊蝸卷彈簧而儲能，當(dāng)外力撤消時，彈簧釋能，卷筒將自動收卷電纜。
b. 性能及特點：
　　安裝簡單，同步性能好，電纜張力小，但彈簧易疲勞，使用壽命短。
c. 適用范圍：
　　適用電纜：截面積35mm²以下的動力電纜和24芯以下的信號電纜；
　　卷繞長度：不超過30m；
　　適用設(shè)備：如電磁吸盤、抓斗、電動臺車等。
2、重錘式（ZC系列）
a. 工作原理：
　　重錘式電纜卷線筒是利用重錘被提升而儲能的原理，自動卷取電纜的機械裝置。當(dāng)拉出電纜時，帶動電纜卷盤旋轉(zhuǎn)，從而帶動與電纜卷筒同軸相聯(lián)的鋼絲繩卷筒轉(zhuǎn)動，提升重錘而儲存勢能。當(dāng)卷筒需卷取電纜時，重錘下降釋放勢能，在鋼絲繩張力作用下，帶動與鋼絲繩卷筒同軸相聯(lián)的電纜卷盤轉(zhuǎn)動，同步卷取電纜。
b. 性能及特點：
　　結(jié)構(gòu)簡單，性能穩(wěn)定可靠，安裝維護方便。
c. 適用范圍：
　　適用電纜：截面積25~50 mm²電纜；
　　卷繞長度：小于50m；
　　適用設(shè)備：特別適用于惡劣工況，如各種鋼包車、鐵水車、渣盤車等冶金車輛和礦山車輛。
3、磁耦合式（JQC、JQD系列）
a. 工作原理：
　　永磁耦合器為差速調(diào)整機構(gòu)，向電纜卷盤輸出恒定轉(zhuǎn)矩。超出額定轉(zhuǎn)矩時，耦合器打滑。當(dāng)設(shè)備駛向地面電纜錨位時，動力經(jīng)永磁耦合器驅(qū)動卷盤收卷電纜，耦合器向卷盤輸出的轉(zhuǎn)矩大小可調(diào)，從而保證收纜的線速度與大車運行速度同步。
當(dāng)設(shè)備駛離地面電纜錨位時，由于卷筒上的單向離合鏈輪，動力不能傳給電纜卷筒，大車運行時拖拽電纜，使卷盤產(chǎn)生大于系統(tǒng)阻力（放纜磁滯器）的轉(zhuǎn)矩，同步釋放出電纜。
　　根據(jù)實際工況，可選擇選擇移動設(shè)備傳動系統(tǒng)中的行走輪軸（JQC系列）或電動機（JQD系列）為動力輸出，
b. 性能及特點：
　　永磁技術(shù)用于卷筒傳動系統(tǒng)的末級，轉(zhuǎn)速低，無發(fā)熱現(xiàn)象；電纜張力大小可調(diào)，保護電纜，但不宜采用軸向單排，以免出現(xiàn)燥音過大的現(xiàn)象。
c．適用范圍
JQC-I：
　　適用電纜：截面積25 mm2及以下動力電纜及多芯信號電纜；
　　卷繞長度：當(dāng)行程超過100m時，為了保證電纜排列效果，應(yīng)加裝同步排纜器。
　　適用設(shè)備：各種電動平車，臺車、過跨車等各種電動車輛，
JQC-II：
　　適用電纜：截面積10~35 mm²動力電纜；
　　卷繞長度：小于300米；
　　適用設(shè)備：小噸位的各種門式起重機、水電站壩頂門機等。
JQD：
　　適用電纜：多芯控制信號電纜（需配有鋼芯）；
　　卷繞長度：垂直方向小于100米；
　　適用設(shè)備：特別適用于水電站壩頂門機的主副起升、液壓抓梁和清污機抓斗等。
　　電氣要求：收纜時電機工作，放纜時電機停電。

4、力矩電機式（KDO系列）
a. 工作原理
　　從力矩電機的機械特性曲線可以看出，力矩電機為變轉(zhuǎn)矩輸出。在低轉(zhuǎn)速時輸出大轉(zhuǎn)矩；高轉(zhuǎn)速時輸出小轉(zhuǎn)矩，此特性非常合電纜卷筒的機械性能要求。
　　設(shè)備駛向地面電纜錨位時，力矩電機通電工作，經(jīng)減速機放大轉(zhuǎn)矩后帶動卷盤旋轉(zhuǎn)收卷電纜。隨著卷繞直徑的增大,
　　力矩電機自動降低轉(zhuǎn)速，并增大輸出轉(zhuǎn)矩，從而保證收纜的線速度與大車運行速度同步，并保持收纜張力恒定。

　設(shè)備駛離地面電纜錨位時，力矩電機的電動勢方向不變，大車運行時拖拽電纜，使產(chǎn)生大于電機正向轉(zhuǎn)矩的反向轉(zhuǎn)矩，同步釋放出電纜。
b.控制方式及特點
　　力轉(zhuǎn)電機具有長期堵轉(zhuǎn)的特性，與大車控制系統(tǒng)相對獨立，只需從設(shè)備總電源開關(guān)（或總接觸器）引出電源即可。電氣控制簡單、可靠。
　　大車上電后，卷筒電機通電，卷盤工作，無論大車正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)還是停車，力矩電機始終通電且相序不變；大車斷電后，電機斷電，卷盤制動。
c、適用范圍
適用電纜：截面積從10~185mm²電纜；
卷繞長度：800米以下；
適用設(shè)備：門式、橋式、門座式起重機、堵取料機、壩頂門機、集裝箱岸橋、場橋、裝卸船機、冶金機械、水工機械和礦山機械等大型軌行設(shè)備。
5、磁滯式（CZ系列）
a.工作原理

由三相異步電動機和磁滯聯(lián)軸器組成電纜卷筒的動力調(diào)速系統(tǒng)。設(shè)備駛向電纜錨位時，電動機通電工作，通過減速機放大力矩后驅(qū)動卷盤旋轉(zhuǎn)收卷電纜。此過程中由磁滯驅(qū)動器進行差速調(diào)整，保證收纜過程與大車運行同步；設(shè)備駛離電纜錨位時，電動機通電且相序不變，大車運行時拖拽電纜，使卷盤產(chǎn)生大于磁滯驅(qū)動器的磁扭矩，同步釋放出電纜。
b.控制方式及特點
磁滯式電纜卷筒為恒轉(zhuǎn)矩輸出，電機必須與主機行走機構(gòu)同步起動，而主機停止時可根據(jù)大車滑行情況，選擇對卷筒電機延時斷電。如果使用多臺磁滯驅(qū)動器時必須保證電動機轉(zhuǎn)向一致，并符合訂貨要求。即：大車行走，卷筒電機通電，無論正車還是反車，卷筒電機相序不變；大車停，卷筒電機延時斷電。
c、適用范圍
適用電纜：截面積從10~240mm²電纜；
卷繞長度：1000米以下；
適用設(shè)備：門式、橋式、門座式起重機、堵取料機、壩頂門機、集裝箱岸橋、場橋、裝卸船機、冶金機械、水工機械和礦山機械等大型軌行設(shè)備。
6、變頻控制式（BP系列）
a.工作原理
BP系列變頻控制電機式電纜卷筒是目前國際上最先進的移動傳輸?shù)慕鉀Q方案，可滿足任何復(fù)雜工況的需求。根據(jù)公式F=T/R可看出（其中F為電纜張力，T為卷筒收卷轉(zhuǎn)矩，R為卷筒的收卷
半徑），如果能根據(jù)卷徑變化調(diào)整卷筒收卷轉(zhuǎn)矩，即可實現(xiàn)電纜張力恒定。

　　BP系列電纜卷筒的變頻器在閉環(huán)矢量（有速度傳感器矢量控制）下，選擇開環(huán)轉(zhuǎn)矩控制模式，并通過厚度積分計算電纜卷盤的實際卷徑，準(zhǔn)確控制電機的輸出轉(zhuǎn)矩，從而保證電纜在卷盤上卷繞時，根據(jù)卷繞半徑變化而自動進行轉(zhuǎn)矩調(diào)整（線性變化），保證電纜張力恒定，最大程度上保護電纜。
b. 性能特點
1、高集成、高智能化，響應(yīng)速度快，與設(shè)備同步性能精確、靈敏。
2、無論在收纜、放纜，無論設(shè)備運行在軌道的任何位置，作用在電纜上的張力始終恒定，并且可通過變頻器參數(shù)輸入及控制柜面版旋鈕操作，任意進行調(diào)整，最大限度地保護電纜，有效降低用戶的使用維護成本。
3、突破了磁滯式、力矩電機式等傳統(tǒng)電纜卷筒設(shè)計上的瓶頸，不受電纜規(guī)格、卷繞長度、設(shè)備速度及安裝高度等超常規(guī)格的限制，任何復(fù)雜工況的電纜卷筒均由一臺功率不同的變頻電動機驅(qū)動。
4、適應(yīng)性強，可在高負載下全日制下連續(xù)工作，性能穩(wěn)定；
5、卷筒與設(shè)備為運行連動保護，有效防止電纜被拉斷等意外發(fā)生。
c.控制方式
　　BP系列電纜卷筒與設(shè)備的控制系統(tǒng)相對獨立，控制柜可根據(jù)現(xiàn)場實際安裝在任何位置（室內(nèi)或室外），只需從設(shè)備總電源開關(guān)或總交流接觸器輸出端引出電源接于控制箱空開即可。
d.適用范圍
可滿足任何復(fù)雜的移動供電要求，適用于門式、橋式、門座式起重機、堆取料機、壩頂門機、集裝箱岸橋、場橋、裝卸船機、冶金機械、水工機械和礦山機械等大型軌行設(shè)備的移動供電和數(shù)據(jù)傳輸。
7、手動卷筒（SD系列）
常用于移動設(shè)備檢修時，臨時供電。
8、軟管卷筒（RG系列）
　　卷取金屬軟管、高壓膠管等，可實現(xiàn)水、汽、油等介質(zhì)的傳輸，只是由旋轉(zhuǎn)接頭替代集電滑環(huán)，常用于煉鋼車間的的鋼包底吹氬氣、堆取料機的噴水降塵等?！　　　　　?br /> 作者：喬敏　
丹東振安建工機械有限公司

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