一種電纜和端子箱保護裝置

摘 要：本裝置屬于冶金設備，涉及一種用于帶鋼處理線清洗段換輥小車的電纜和端子箱保護裝置。帶鋼處理線清洗段內設置有刷輥、擠干輥等功能輥，起到對帶鋼的傳送、工藝涂刷和表面處理、殘液擠干等作用。一般清洗段長約30到50米不等，布置在操作側的換輥小車，可以縱向移動到每一個功能輥位置，更換被磨損的舊輥。為了節省電纜，驅動換輥小車的電纜起點及端子箱要布置在清洗段全長的中間位置，由此帶來了電纜的固定和左右擺動問題。為了使左右擺動的電纜不受損傷，并實現對與電纜連接的端子箱的保護，我公司開發設計出了一種新型的電纜和端子箱保護裝置。

關鍵詞：帶鋼處理線;清洗段;換輥小車;電纜卷筒;電纜;端子箱;保護裝置

0 背景介紹

布置在帶鋼處理線的清洗段操作側的換輥小車，可以縱向移動到每一個清洗槽的各種功能輥位置，然后橫向移動，將已被磨損的舊輥從清洗槽中拉出來，再把新輥送入清洗槽，實現換輥操作。動力、控制和信號電纜從換輥小車上的電動機、傳感器等用電裝置引出后，先纏繞在安裝在換輥小車上的電纜卷筒上，卷筒驅動電機隨換輥小車的縱向行走不斷旋轉，帶動卷筒轉動來收放電纜，從該卷筒上繼續引出的電纜下到地面，沿著設在地面的導向槽延伸，最終電纜端部固定在換輥車縱向行走距離的中間位置，并接線進入也設在此位置的端子箱。設在中間位置的好處有兩個：一個是可以節省一半電纜，即假如清洗段有50米長，那么只用25米多點的電纜即可，能保證換輥小車可以去到中間位置左側或右側的任何地方;另一個是卷筒可以降低一半的電纜容量，可以減小電纜卷筒及驅動電機的載荷，節省電纜卷筒和驅動電機的設備購買費用。

但同時，電纜端部和端子箱設在中間位置也帶來了一些問題，要保證電纜能正常工作，必須滿足三方面的要求：一是要能固定住電纜，二是能使電纜隨換輥小車在中間位置的兩側而能夠左右擺動，三是使電纜承受的拉力不超過許用拉力。在中間位置對電纜端部的固定方法，傳統上一般只考慮在端子箱出線處用夾子對電纜夾緊固定，但是電纜固定點與換輥小車上卷筒之間不可避免存在拉力，在某些工況下例如電纜卷筒的電機沒有跟換輥小車的行走保持同步，在此極端情況下可能會將電纜在薄弱處，或在端子箱接線處拉斷，對電纜和端子箱都造成破壞。另外，更重要的是，簡單的固定不僅滿足不了電纜擺動的彎曲半徑要求，而且電纜會被左右不斷地彎折，工作時間一長很容易會折斷電纜。

為了將電纜的出線端部固定，滿足對電纜的彎曲半徑要求，不使電纜承受超過許用的拉力，以及防止折斷電纜，避免將電纜從端子箱接頭處拉斷，我公司研究開發出了一種滿足以上工作要求并具有應急保護功能的電纜和端子箱保護裝置，將引出端子箱的電纜，先經過該保護裝置，再經地面延伸接入換輥小車的電纜卷筒，即可實現保護。

1 整機工作原理

該電纜和端子箱保護裝置（見圖一），包括固定座1、固定夾子2、滑動支座3、滑動轉向輪4、彈簧5、限位系統、導向系統等;限位系統（見圖一和二）由開關支架6、限位開關7、限位擋板8、限位拉繩9、拉線開關10等組成;導向系統（見圖一和圖三）由圓筒支架11、導向圓筒12、壓板13等組成。端子箱水平放置，電纜從端子箱引出后，從固定座的中心穿過，先在固定座處用固定夾子固定，再經滑動轉向輪90°偏轉向上，在固定在地面的導向圓筒上纏繞1～2圈，再向左或向右沿著設置在地面的導向槽延伸，然后纏繞在換輥小車的電纜圓筒上，最終接入固定在換輥小車的電動機和電氣開關等用電裝置。

滑動支座固定在45°斜坡上，滑動轉向輪為整體焊接結構，輪不需要能夠旋轉，滑動支座和滑動轉向輪之間有彈簧連接，彈簧的拉力連同導向圓筒與纏繞電纜之間的摩擦力，用于克服電纜上的初始拉力以穩定電纜，保持電纜上有一定的張力，使換輥小車上的電纜卷筒能夠順利地卷起電纜。當滑動轉向輪在滑動支座內滑動時，彈簧被拉長，也能施加增大了的拉力拉住滑動轉向輪及電纜。限位擋板固定在滑動轉向輪上，可以隨滑動轉向輪一起向上斜45°平移，在換輥小車載荷過大，或者電纜卷筒驅動電機與換輥小車行走出現不同步的情況下，若電纜和導向圓筒之間的摩擦力不夠，電纜會拉著滑動轉向輪在滑動支座內滑動，滑動一定距離后限位擋板擋住限位開關的光信號時，限位開關會發給控制系統開關量輸入信號，控制系統接收到限位開關的反饋信號后，進而會自動切斷換輥小車的行走電機電源，同時也切斷換輥小車上電纜卷筒驅動電機的電源，使整個換輥小車裝置系統停機，起到對電纜和端子箱的保護。

圓筒支架用地腳螺栓固定在地面，導向圓筒不可旋轉，其兩端用壓板固定在圓筒支架上。通過查找所選用電纜的技術參數表，可以找到該電纜使用要求的最小彎曲半徑值，導向圓筒半徑應大于該值，以滿足所用電纜的最小彎曲半徑要求，導向圓筒上加工出與電纜直徑相匹配的導向槽，電纜沿導槽纏繞1～2圈，導向槽能使纏繞的電纜不互相重疊，既美觀又增大了電纜和導向槽之間的摩擦力。

一般情況下，靠電纜和導向圓筒之間的摩擦力再加上彈簧的初始拉力，即可克服換輥小車對電纜的拉力。如果在現場實際的運行過程中發現電纜上的張力很小，可以手動將電纜在導向圓筒上多纏繞幾圈以增大摩擦力;如果發現電纜上的張力很大，可以手動將電纜在導向圓筒上只纏繞1圈以減小摩擦力，調節起來非常方便。

2 最極端狀況下的作用原理

最極端情況下，即假如限位開關因為長時間工作、外力破壞或其他各種原因失靈，此時恰好整套換輥小車裝置工作異常，對電纜的拉力持續增大，則隨著滑動轉向輪的向上斜45°平移，限位拉繩繼而會隨著電纜的拉動而被拉緊。限位拉繩一端在導向圓筒下部夾緊電纜，另一端連接到設置在固定座上的拉線開關，限位拉繩的長度應根據計算合理設定，應能在滑動導向輪滑動到極限位置前被拉緊，以防止彈簧被拉伸到極限長度后繼續被拉伸而被損壞。

在此最極端情況下，導向圓筒與電纜之間的摩擦力、彈簧被拉伸到最大許用長度后產生的彈力二者共同的拉力，不足以克服換輥小車對電纜的拉力，如果此時任由該最極端工況繼續發展，則電纜會被繼續拉緊，承受的拉力會超過電纜的許用拉力，輕則電纜會在薄弱處被拉斷，重則換輥小車的電纜卷筒或中間位置的端子箱都會被破壞。解決的方法便是利用限位拉繩連接的拉線開關，當限位拉繩被拉緊后便會拉下拉線開關，通過拉線開關所在的保護電路，強行切斷換輥小車行走電機及電纜卷筒驅動電機的電源，使整個換輥系統停機，實現該最緊急狀況下對電纜和端子箱的保護。

在以上所述基礎上，可以對該裝置進一步優化設計：在固定座1和滑動支座3之間增加一個導向輪，該導向輪應能夠旋轉起到傳遞導向作用，這樣電纜在最緊急狀況下拉緊的過程中不至于與固定夾子2之間的夾角太大，避免使電纜在固定夾子2處產生過大的彎折，因而可以更好地保護電纜。

3 結束語

該電纜和端子箱保護裝置，巧妙地利用了摩擦力和彈簧拉力來固定和穩定住電纜，采用的導向圓筒滿足了電纜的彎曲半徑要求，消除了傳統做法中因電纜隨換輥小車頻繁左右擺動，容易被折斷的缺陷，延長了電纜的使用壽命;采用的限位開關在電纜受拉動作的初期就能預警，使操作人員能及時發現故障，并且在最極端情況下可以實現緊急停機，避免了對電纜、端子箱乃至換輥小車的破壞。該裝置結構簡單，成本低廉，安全可靠，自動化程度高，已經設計于多個帶鋼處理線項目的清洗段換輥小車裝置中，通過現場的實際工作效果來看，其工作十分可靠和有效。

參考文獻：

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作者簡介：

滕永志（1982.8），男，籍貫：山東乳山市，漢族，現職稱：中級工程師，學歷：本科，研究方向：冶金機械設計。