電纜卷筒驅動裝置的比較分析

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備和港口的接卸設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。在結構上，卷筒設備主要包括了驅動裝置以及滑環箱和卷盤以及底座等部分。但是對于卷繞設備來說最重要的還是其驅動部分，卷筒的主要工作就是實現對于電纜的卷繞工作，所以其驅動設備的性能直接決定了卷筒的工作效能。

二、現有驅動裝置的型式及其特點：

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

1 長期堵轉力矩電機式驅動裝置

長期堵轉力矩電機式驅動裝置由長期堵轉力矩電機和減速機組成。這種組成結構可以對驅動轉速進行有效的調整，滿足在卷繞的工作中轉速從零到規定范圍中的任何轉速要求，并且對于電機的保護還有著一定的優勢，可以長時間的進行堵轉狀態下的連續運轉。通過專門的制造技術特點進行的設計結構下，驅動裝置可以可以在零轉速至額定轉速范圍內任何一點穩定工作的特點，并且在零轉速即堵轉狀態下，連續堵轉8小時以上而不損壞電機。長期堵轉力矩電機具有特殊的機械特性曲線，見圖1。

長期堵轉力矩電機轉速隨負載的變化而變化，并且轉速增加輸出轉矩減小。電纜所受拉力F=2M∕D，其中M為卷盤輸出轉矩，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矩也相應變化，卷繞直徑增加，卷盤轉速減小，電機轉矩增加，電纜所受張力F近似恒定。放纜時電機處于堵轉狀態下，輸出轉矩恒定為最大值，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 磁滯式驅動裝置

所謂的磁滯性的驅動裝飾就是利用了磁感應工作原理進行動力轉換的一種驅動裝置，磁滯式驅動裝置由Y系列電機、磁滯聯軸器、減速機組成。磁滯聯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，電樞產生電磁轉矩，實現轉矩的傳遞。由于這種方式下的驅動是利用的物力磁效應，所以磁極與電樞之間無機械接觸，可實現任意轉速滑差，這種轉速滑差的任意調整可以滿足卷盤收放電纜所需轉速。所以在進行實際應用中，這種方式的驅動往往可以根據需要進行轉矩的調整，這是因為磁極與電樞之間的間隙可微調，故磁滯聯軸器所能傳遞的轉矩是可以調整的。收放電纜時電纜所受張力情況與堵轉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，并將這種剪切力轉換成卷筒所需要的動力。液粘傳動式驅動裝置由Y系列電機和專用減速機組成。

4 變頻電機式驅動裝置

所謂的變頻電機式的驅動裝置就是通過變頻電機作為動力來源，通過控制系統進行總體控制達到調速目的的一種新型的驅動裝置，從結構上變頻電機式驅動裝置由變頻電機、變頻控制系統、減速機組成。變頻技術是目前廣泛應用于各種機械設備中的新型技術，可以通過精確的控制達到對于機械動作的操作的目的，在電纜的卷筒設備中，利用變頻技術，實現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，通過這種控制實現電纜張力大小可任意設定，根據需要，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動能夠跟隨大車的速度變化進行隨意靈活多變的穩定變化。變頻控制系統根據大車速度，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速至額定轉速范圍內的任意轉速下正常工作，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。

圖1

三、各種驅動形式電纜卷筒性價比較

不同驅動形式的電纜卷筒各有優缺點，綜合性能價額比價見表1。

結語

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構或者是堵轉力矩式的電機電纜轉筒，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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