Ingante technologie | Industrienieuws | 22 april 2025
1. Inleiding
Kabelhaspels zijn kabelopwikkelapparaten die stroom, stuurstroom of stuursignalen leveren aan grote mobiele apparatuur. Ze worden veelvuldig gebruikt in diverse mobiele installaties in havens, dokken, waterbouwkundige projecten en de staalindustrie, zoals portaalkranen, torenkranen, portaalkranen, kadekranen, bulkgoederenbehandelingsmachines (bakwielstapelaars), portaalkranen op de dammen van waterkrachtcentrales, elektrische platte wagens, podiumverlichting en geluidsinstallaties, enzovoort.
2. Productvorm
Afhankelijk van de aandrijfvorm kunnen ze worden onderverdeeld in: handmatig type, contragewichttype, elastisch type, koppelmotortype, hysteresetype, frequentieomvormertype, hydraulisch koppelingstype en magnetisch koppelingstype.
Afhankelijk van het oprolmateriaal kunnen ze worden onderverdeeld in: kabelhaspels, slanghaspels (voor gas of vloeistof als transportmedium) en optische kabelhaspels.
Kabelhaspels worden, afhankelijk van de kabelopstelling, onderverdeeld in axiale enkelrijige en axiale meerrijige haspels.
Kabelhaspels worden op basis van de positie van de sleepring van de kabelafnemer in twee typen verdeeld: typen met interne sleepring en typen met externe sleepring.
3. Ontwerpprincipes
3.1 Kabelspecificaties en -typen
1) De buitendiameter van de kabel, die direct van invloed is op de axiale afmeting van de haspel.
2) Kabelvorm: ronde of platte kabel. Een platte kabel kan alleen in één rij worden gewikkeld.
3) Het gewicht (kg/m) en de lengte van de kabel beïnvloeden het benodigde vermogen van de haspel. Hoe groter het gewicht en de lengte van de kabel, hoe hoger het benodigde vermogen van de haspel.
4) De buigradius van de kabel beïnvloedt de minimale diameter van de haspel. Als de diameter van de haspel kleiner is dan de buigradius van de kabel, raakt de kabel beschadigd.
5) Het aantal kabeladers is van invloed op het aantal sleepringen van de collector.
6) De spanning en stroomsterkte beïnvloeden de isolatie en de afmetingen van de collector-sleepring. Het elastische type kan alleen worden gebruikt voor apparatuur onder de 500V.
3.2. Wikkellengte
Dit heeft invloed op de radiale afmeting en het benodigde vermogen van de haspel. Hoe langer de haspel, hoe hoger het benodigde vermogen.
3.3. Snelheid van de beweging van de uitrusting
Dit beïnvloedt het motorvermogen en de overbrengingsverhouding van de elektrische kabelhaspel. Wanneer de bewegingssnelheid van de apparatuur hoger is dan 60 meter per minuut, moet de frequentiegestuurde regeling worden geselecteerd.
3.4. Installatiehoogte van de apparatuur
Hoe hoger de installatiehoogte, hoe groter de energiebehoefte.
3.5. Oprolmethode
Afbeelding van de wikkelmethode
3.6. Andere factoren
1) Materiaal van de molen: koolstofstaal, roestvrij staal 304, roestvrij staal 316.
2) Beschermingsniveau: IP55, IP56, IP65
3) Kabelgeleider: of een geleider nodig is, en of de geleider een overspanningsbeveiligingsfunctie nodig heeft.
4) Kabelgeleider: of een kabelgeleider nodig is
5) Voedingsmethode: voeding via tussenpunt/eindpunt, enz.
Installatieschema van het geleidingsframe
4. Toepassingsgebied van verschillende kabelhaspels
4.1. Kabelhaspel met contragewicht
Het is een mechanisch apparaat dat de kabel automatisch oprolt door gebruik te maken van het principe van energieopslag wanneer een gewicht wordt opgetild. Wanneer de kabel wordt uitgetrokken, wordt de kabelhaspel aangedreven om te draaien, waardoor de kabelhaspel die coaxiaal met de kabelhaspel is verbonden, ook gaat draaien. Hierdoor wordt het gewicht opgetild en potentiële energie opgeslagen. Wanneer de haspel de kabel oprolt, valt het gewicht naar beneden en komt de potentiële energie vrij. Onder invloed van de spanning in de staalkabel wordt de kabelhaspel die coaxiaal met de kabelhaspel is verbonden, aangedreven om te draaien en de kabel synchroon op te rollen.
Voordelen: eenvoudige structuur, stabiele en betrouwbare prestaties, gemakkelijke installatie en onderhoud, en een lange levensduur.
Nadelen: groot formaat, beperkt door bewegingsvrijheid; als een grote bewegingsvrijheid vereist is, moet er voldoende installatieruimte beschikbaar zijn.
Toepassingsgebied: portaalkranen met een korte verplaatsingsafstand voor dikke kabels van meer dan 35 mm², gietpanwagens, smeltwaterwagens, slakkenbakwagens in staalfabrieken en andere apparatuur. Deze apparatuur is geschikt voor het verankeren van kabels aan de eind- en middenpunten.
4.2. Kabelhaspel met veermechanisme
Het is een mechanisch apparaat dat de kabel automatisch oprolt door energie op te slaan via het ontspannen van de veer in de kabelhaspel. Wanneer de kabel wordt uitgetrokken, draait de haspel om de spiraalveer aan te spannen en energie op te slaan; wanneer de haspel terugkeert, rolt deze de kabel automatisch weer op.
Voordelen: goede synchronisatieprestaties, lage kabelspanning, lage prijs.
Nadelen: Door de beperkte levensduur van de veer zelf is de gebruiksduur van dit type molen relatief kort en wordt deze beperkt door de slag.
Toepassingsgebied: Horizontaal en verticaal oprollen van stroomkabels en stuurkabels met een diameter kleiner dan 35 mm², bijvoorbeeld voor het hijsen van elektromagnetische zuignappen, grijpers, elektrische vlakwagens en andere apparatuur in vergelijkbare werkomstandigheden. Deze apparaten zijn geschikt voor het verankeren van kabels aan eindpunten en in het midden.
4.3. Kabelhaspel met magnetische koppeling
De kern van de technologie is het gebruik van een permanentmagneetkoppeling als synchroon differentieel mechanisme. Het kabelopwikkelproces verloopt als volgt: de aandrijving zorgt ervoor dat de kabel via de permanentmagneetkoppeling op de haspel wordt gewikkeld. De koppeling en de haspel slippen constant differentieel om ervoor te zorgen dat de kabelopwikkelsnelheid gelijk is aan de bewegingssnelheid van de apparatuur. Door het uitgangskoppel van de permanentmagneetkoppeling aan te passen, kan de kabelspanning binnen een bepaald bereik worden geregeld. Het afwikkelen van de kabel gebeurt via een eenrichtingskoppeling, waardoor de aandrijving niet naar de koppeling en de haspel kan worden overgebracht. Onder invloed van de kabelspanning overwint de haspel de hysterese van de kabelafwikkelinrichting en wikkelt de kabel synchroon af.
Voordelen: vol成熟e technologie en hoge prijs-kwaliteitverhouding. De synchronisatie tussen de haspel en de mobiele apparatuur is stabiel en betrouwbaar. In de laatste fase van het transmissiesysteem wordt gebruikgemaakt van permanente magneettechnologie, met een lage snelheid en zonder opwarming; bij het oprollen en afrollen van de kabel kan de kabelspanning worden aangepast om de kabel te beschermen.
Nadelen: veel lawaai.
Toepassingsgebied: kabels met een doorsnede kleiner dan 35 mm², zoals elektrische platte wagens, trolleys, torenkranen, brug- of portaalkranen, stapelaars en terugwinmachines en andere apparatuur die onder vergelijkbare omstandigheden werkt. Geschikt voor het verankeren van kabeleindpunten en middenpunten.
4.4. Verbeterde kabelhaspel met magnetische koppeling
Het principe van deze kabelhaspel is hetzelfde als hierboven beschreven. Afhankelijk van de behoeften van de gebruiker kan er gekozen worden voor een schijfmotor of een remmotor. De elektrische aansturing van de haspel werkt wanneer de kabelopwikkelmotor actief is en de kabelafwikkelmotor is uitgeschakeld.
Voordelen: compactere structuur, klein formaat, laag gewicht, eenvoudige installatie.
Nadelen: veel lawaai.
4.5. Kabelhaspel voor motor met langdurig blokkeerkoppel
Het systeem maakt gebruik van een koppelmotor met een lange-termijn blokkeer- en zelfregulerende snelheidsregeling als aandrijving. De uitgangssnelheid van de motor neemt automatisch af naarmate de externe belasting toeneemt, en de snelheid van de kabelhaspel wordt automatisch aangepast aan de rijsnelheid van de machine. Bij het afrollen van de kabel wordt, onder invloed van de kabelspanning, het koppel van de blokkeermotor overwonnen om de kabel synchroon af te rollen. Bij het parkeren en uitschakelen van de stroom wordt de schijfrem van de koppelmotor gebruikt om de kabel te vergrendelen en te voorkomen dat deze wegglijdt.
Voordelen: De motor is continu van stroom voorzien, de elektronische besturing is eenvoudig, de kans op storingen is kleiner, het kabelwikkelbereik is groot en de bewegingsvrijheid is aanzienlijk.
Nadelen: Bij het loskoppelen van de kabel moet de weerstand van het motorblokkeringkoppel worden overwonnen, en dunne kabels moeten met de nodige voorzichtigheid worden gebruikt.
Toepassingsgebied: grote kabels zoals die van stapelaars, brugwerkers of portaalkranen, en mobiele apparatuur die over lange afstanden beweegt. Deze apparaten zijn geschikt voor het verankeren van kabels aan de uiteinden en in het midden.
4.6. Hysterese kabelhaspel
Een schijf van permanent magnetisch staal genereert een wisselend meerpolig magnetisch veld. Tegenover deze schijf bevindt zich een sterke inductieschijf. Wanneer de motor de inductieschijf met hoge snelheid laat draaien, wordt de magnetische schijf door middel van magnetische koppeling ook aangedreven. Als de twee schijven een snelheidsverschil vertonen, magnetiseert de meerpolige magnetische schijf afwisselend de inductieschijf aan de andere kant, waardoor een koppel (oftewel "magnetische koppeling") ontstaat dat dit snelheidsverschil tegengaat en de magnetische schijf aandrijft (of afremt). De kabelhaspel wordt door de motor aangedreven om de hysterese-koppeling van stroom te voorzien, en na vertraging wordt het versterkte koppel overgebracht naar de kabelhaspel. Tijdens het draaien van de kabelhaspel draait de motor altijd in de richting van het oprollen van de kabel. Wanneer de hijsinstallatie zich van de stroombron verwijdert, trekt de kabel de haspel in omgekeerde richting, waardoor de twee haspels slippen en de kabel van de haspel loslaat. Het magnetische veldkoppel van de hysterese-koppeling zorgt ervoor dat de kabel tijdens het afrollen altijd onder spanning blijft. Wanneer de hijsinstallatie terugkeert, verdwijnt de spanning van de kabel op de haspel en draait de kabelhaspel in de opwikkelrichting om het opwikkelproces te voltooien.
De voordelen zijn de compacte structuur, eenvoudige installatie en onderhoud, instelbaar uitgangskoppel afhankelijk van de werkomstandigheden, goede zelfremmende functie, geen noodzaak tot het installeren van remmen en betrouwbare werking van de kabeltrommel. Het besturingssysteem is eenvoudig en kan worden gekoppeld aan het vooruit- en achteruitbesturingssysteem van de apparatuur. Zolang de apparatuur draait, blijft de trommelmotor werken en verandert de fasevolgorde niet. Tijdens de werking van de kabeltrommel kan de hysterese-koppeling de snelheid aanpassen aan de draaisnelheid van de hoofdapparatuur, zodat de lijnsnelheid van de kabeltrommel voor het oprollen en afrollen van de kabel synchroon loopt met de draaisnelheid van de hoofdapparatuur.
Het nadeel is dat bij een grote kabelcapaciteit en een hoge installatiehoogte van de machine, om de temperatuurstijging van de rotor te beperken en de levensduur ervan te verlengen, het ontwerpconcept van meerdere rotorkoppen met een laag koppel moet worden toegepast, wat relatief duur is.
Het is geschikt voor zware mobiele machines en apparatuur zoals havenkranen, containerkranen, scheepsladers, torenkranen, enz. Deze apparatuur is geschikt voor het verankeren van kabels aan de eind- en middenpunten.
4.7. Kabelhaspel met variabele frequentie
De frequentieomvormer is een B5-installatie, direct aangesloten op de ingang van de reductiekast. Het ene uiteinde van de uitgaande as van de reductiekast is via een spieverbinding verbonden met de kabelhaspel, en het andere uiteinde met de elektrische sleepring in de collectorbox. De reductiekast en de collectorbox zijn bovenop de basis gemonteerd. De omvormerbesturingskast is onafhankelijk van de kabelhaspel en de juiste installatiepositie kan worden gekozen op basis van de feitelijke situatie. Bij gesloten-lus-vectorbesturing (met snelheidsensor-vectorbesturing) selecteert de omvormer de open-lus-koppelregelingsmodus en berekent de werkelijke haspeldiameter van de kabelhaspel door middel van dikte-integratie om het uitgangskoppel van de motor nauwkeurig te regelen. Hierdoor wordt ervoor gezorgd dat de kabel geen spanningsveranderingen ondergaat als gevolg van veranderingen in de haspeldiameter tijdens het oprollen, oftewel dat de kabelspanning constant blijft. De kabelhaspel heeft de volgende voordelen:
(1) Tijdens het op- en afwikkelen van de kabel, ongeacht waar de apparatuur zich op de rails bevindt, blijft de spanning die erop werkt altijd constant. De kabelspanning kan willekeurig worden aangepast via de parameterinvoer van de omvormer en de bediening van de knoppen op het bedieningspaneel. Dit maximaliseert de bescherming van de kabel en verlengt de levensduur ervan aanzienlijk.
(2) De haspel kan snel reageren op veranderingen in de bedrijfssnelheid van de apparatuur en kan met de apparatuur worden gesynchroniseerd. De werking ervan is nauwkeurig en gevoelig.
(3) Het doorbreekt de beperkingen van traditionele kabelhaspelontwerpen zoals het hysterese-type en het koppelmotortype. Het is niet langer gebonden aan de uitzonderlijke specificaties van kabelspecificaties, wikkellengte, apparatuursnelheid en installatiehoogte. De kabelhaspel wordt onder complexe werkomstandigheden aangedreven door een frequentiegestuurde motor met een variabel vermogen.
(4) Het heeft een groot aanpassingsvermogen en kan de hele dag onder hoge belasting continu werken.
(5) De haspel en de apparatuur zijn met elkaar verbonden voor operationele bescherming, waardoor ongelukken zoals kabelbreuk effectief worden voorkomen.
(6) De spoelmotor wordt nauwkeurig aangestuurd en beschermd door de frequentieomvormer, waardoor de levensduur ervan wordt verlengd.
(7) De kabelhaspel met variabele frequentieregelingsmotor kan de werkfrequentie van de variabele frequentiemotor automatisch aanpassen aan de ingestelde spanning en de werksnelheid van de hoofdapparatuur (trolley), en werkt normaal bij elke snelheid van 0 tot n (waarbij n de asynchrone snelheid is). Wanneer de hoofdapparatuur wordt uitgeschakeld, remt de variabele frequentiemotor van de kabelhaspel om te voorkomen dat de kabel slipt.
Voordelen: nauwkeurige krachtregeling, optimale bescherming van de kabel en verlenging van de levensduur van de kabel.
Nadelen: de prijs is de hoogste van alle vergelijkbare producten.
Toepassingsgebied: havenportaalkranen, containerkranen, scheepsladers, torenkranen en andere zware mobiele machines en apparatuur.
Geplaatst op: 23 april 2025