武世鵬 盧士先

（北方重工集團(tuán)有限公司，遼寧 沈陽 110027）

一、概述

在堆取料機(jī)以及一些起重設(shè)備和港口的接卸設(shè)備和大型的電動(dòng)平車中，都會(huì)涉及到電纜的卷繞裝置的應(yīng)用，電纜的卷筒裝置主要是被應(yīng)用于對一些移動(dòng)設(shè)備進(jìn)行動(dòng)力電源的提供以及一些控制信號(hào)和通訊信號(hào)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(dòng)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(dòng)部分，卷筒的主要工作就是實(shí)現(xiàn)對于電纜的卷繞工作，所以其驅(qū)動(dòng)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(dòng)裝置的型式及其特點(diǎn)：

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

1 長期堵轉(zhuǎn)力矩電機(jī)式驅(qū)動(dòng)裝置

長期堵轉(zhuǎn)力矩電機(jī)式驅(qū)動(dòng)裝置由長期堵轉(zhuǎn)力矩電機(jī)和減速機(jī)組成。這種組成結(jié)構(gòu)可以對驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)速進(jìn)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(jī)的保護(hù)還有著一定的優(yōu)勢，可以長時(shí)間的進(jìn)行堵轉(zhuǎn)狀態(tài)下的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。通過專門的制造技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)下，驅(qū)動(dòng)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(diǎn)穩(wěn)定工作的特點(diǎn)，并且在零轉(zhuǎn)速即堵轉(zhuǎn)狀態(tài)下，連續(xù)堵轉(zhuǎn)8小時(shí)以上而不損壞電機(jī)。長期堵轉(zhuǎn)力矩電機(jī)具有特殊的機(jī)械特性曲線，見圖1。

長期堵轉(zhuǎn)力矩電機(jī)轉(zhuǎn)速隨負(fù)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(shí)隨電纜在卷盤上卷繞直徑的變化電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩也相應(yīng)變化，卷繞直徑增加，卷盤轉(zhuǎn)速減小，電機(jī)轉(zhuǎn)矩增加，電纜所受張力F近似恒定。放纜時(shí)電機(jī)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(shí)電纜所受張力是收纜時(shí)要增大1-4倍。

2 磁滯式驅(qū)動(dòng)裝置

所謂的磁滯性的驅(qū)動(dòng)裝飾就是利用了磁感應(yīng)工作原理進(jìn)行動(dòng)力轉(zhuǎn)換的一種驅(qū)動(dòng)裝置，磁滯式驅(qū)動(dòng)裝置由Y系列電機(jī)、磁滯聯(lián)軸器、減速機(jī)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(yīng)盤）組成。電機(jī)帶動(dòng)磁極旋轉(zhuǎn)，電樞產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩的傳遞。由于這種方式下的驅(qū)動(dòng)是利用的物力磁效應(yīng)，所以磁極與電樞之間無機(jī)械接觸，可實(shí)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(jìn)行實(shí)際應(yīng)用中，這種方式的驅(qū)動(dòng)往往可以根據(jù)需要進(jìn)行轉(zhuǎn)矩的調(diào)整，這是因?yàn)榇艠O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(shí)電纜所受張力情況與堵轉(zhuǎn)力矩電機(jī)式基本相同。

3 液粘傳動(dòng)式

所謂的液粘式的傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置就是通過摩擦片之間的粘性油膜進(jìn)行剪切力抓換的一種傳動(dòng)裝置。通過特殊的設(shè)計(jì)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(dòng)力。液粘傳動(dòng)式驅(qū)動(dòng)裝置由Y系列電機(jī)和專用減速機(jī)組成。

4 變頻電機(jī)式驅(qū)動(dòng)裝置

所謂的變頻電機(jī)式的驅(qū)動(dòng)裝置就是通過變頻電機(jī)作為動(dòng)力來源，通過控制系統(tǒng)進(jìn)行總體控制達(dá)到調(diào)速目的的一種新型的驅(qū)動(dòng)裝置，從結(jié)構(gòu)上變頻電機(jī)式驅(qū)動(dòng)裝置由變頻電機(jī)、變頻控制系統(tǒng)、減速機(jī)組成。變頻技術(shù)是目前廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械設(shè)備中的新型技術(shù)，可以通過精確的控制達(dá)到對于機(jī)械動(dòng)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(shí)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(shí)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(dòng)能夠跟隨大車的速度變化進(jìn)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(jī)控制頻率，使變頻電機(jī)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(dòng)形式電纜卷筒性價(jià)比較

不同驅(qū)動(dòng)形式的電纜卷筒各有優(yōu)缺點(diǎn)，綜合性能價(jià)額比價(jià)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(jī)電纜的卷筒，在性能上要高于其他形式，但是相對于價(jià)額就要高出很多，而剩下的三種形式在價(jià)額上的比較要相互近似，但是在傳動(dòng)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(yīng)用于大型的機(jī)械中的卷筒可以使用變頻式的電機(jī)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(jià)額問題，用于這類環(huán)境下的電纜卷筒性價(jià)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(dòng)結(jié)構(gòu)或者是堵轉(zhuǎn)力矩式的電機(jī)電纜轉(zhuǎn)筒，在此類情況下這兩種傳動(dòng)裝置具有較高的性價(jià)比。

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