Công nghệ khổng lồ | Tin tức ngành | 22 tháng 4 năm 2025
1. Giới thiệu
Máy cuốn cáp là thiết bị quấn cáp cung cấp điện năng, nguồn điều khiển hoặc tín hiệu điều khiển cho các thiết bị di động cỡ lớn. Chúng được sử dụng rộng rãi trong nhiều thiết bị di động trong các lĩnh vực cảng, bến tàu, công trình thủy lợi và thép, chẳng hạn như cần cẩu giàn, cần cẩu tháp, cần cẩu cổng, cần cẩu bến tàu, máy móc xử lý vật liệu rời (máy xếp dỡ gầu quay), cần cẩu giàn trên đỉnh đập thủy điện và xe chở hàng điện, thiết bị chiếu sáng và âm thanh sân khấu, v.v.
2. Hình thức sản phẩm
Theo hình thức truyền động, nó có thể được chia thành: loại thủ công, loại đối trọng, loại đàn hồi, loại động cơ momen xoắn, loại từ trễ, loại truyền động biến tần, loại khớp nối thủy lực và loại khớp nối từ tính.
Theo vật liệu cuộn khác nhau, nó có thể được chia thành: cuộn cáp, cuộn ống (môi chất truyền dẫn là khí, chất lỏng), cuộn cáp quang.
Cuộn cáp được chia thành loại một hàng dọc và loại nhiều hàng dọc theo cách bố trí cáp.
Cuộn cáp được chia thành hai loại dựa theo vị trí của vòng trượt thu gom: loại vòng trượt bên trong và loại vòng trượt bên ngoài.
3. Nguyên tắc thiết kế
3.1 Thông số kỹ thuật và các loại cáp
1) Đường kính ngoài của cáp, yếu tố này ảnh hưởng trực tiếp đến kích thước trục của cuộn cáp.
2) Hình dạng cáp, cáp tròn hoặc cáp dẹt. Cáp dẹt chỉ có thể được quấn thành một hàng duy nhất.
3) Trọng lượng riêng của cáp (kg/m) và chiều dài ảnh hưởng đến công suất yêu cầu của cuộn cáp. Trọng lượng riêng và chiều dài càng lớn thì công suất yêu cầu của cuộn cáp càng cao.
4) Bán kính uốn cong của cáp ảnh hưởng đến đường kính tối thiểu của cuộn cáp. Khi đường kính cuộn cáp nhỏ hơn bán kính uốn cong của cáp, cáp sẽ bị hư hỏng.
5) Số lượng lõi cáp ảnh hưởng đến số lượng vòng trượt của bộ thu.
6) Điện áp và dòng điện ảnh hưởng đến khả năng cách điện và kích thước của vòng trượt thu gom. Loại đàn hồi chỉ có thể được sử dụng cho thiết bị dưới 500V.
3.2. Chiều dài cuộn dây
Ảnh hưởng đến kích thước bán kính và yêu cầu công suất của cuộn dây. Chiều dài càng lớn, yêu cầu công suất càng cao.
3.3. Tốc độ di chuyển của thiết bị
Ảnh hưởng đến công suất động cơ và tỷ số truyền của máy cuốn cáp điện. Khi tốc độ di chuyển của thiết bị vượt quá 60 mét/phút, nên chọn loại điều khiển biến tần.
3.4. Chiều cao lắp đặt thiết bị
Chiều cao lắp đặt càng lớn, nhu cầu điện năng càng cao.
3.5. Phương pháp cuộn dây
Hình ảnh phương pháp cuộn dây
3.6. Các yếu tố khác
1) Vật liệu cuộn dây: thép carbon, thép không gỉ 304, thép không gỉ 316.
2) Mức độ bảo vệ: IP55, IP56, IP65
3) Bộ dẫn cáp: có cần bộ dẫn cáp hay không, bộ dẫn cáp có cần chức năng bảo vệ chống căng hay không
4) Bộ dẫn cáp: liệu có cần bộ dẫn cáp hay không
5) Phương pháp cấp nguồn: cấp nguồn điểm giữa/điểm cuối, v.v.
Sơ đồ lắp đặt khung dẫn hướng
4. Phạm vi ứng dụng của các loại cuộn cáp khác nhau
4.1. Cuộn cáp đối trọng
Đây là một thiết bị cơ khí tự động cuốn cáp bằng cách sử dụng nguyên lý tích trữ năng lượng khi nâng vật nặng. Khi cáp được kéo ra, trục cuốn cáp sẽ quay, từ đó làm quay trục cuốn dây cáp đồng trục, nhằm nâng vật nặng và tích trữ năng lượng tiềm năng. Khi trục cuốn cuốn cáp lại, vật nặng sẽ rơi xuống để giải phóng năng lượng tiềm năng. Dưới tác dụng của lực căng dây cáp, trục cuốn cáp đồng trục với trục cuốn dây cáp sẽ quay và cuốn cáp đồng bộ.
Ưu điểm: cấu trúc đơn giản, hiệu suất ổn định và đáng tin cậy, dễ lắp đặt và bảo trì, tuổi thọ cao.
Nhược điểm: kích thước lớn, bị hạn chế bởi phạm vi di chuyển, nếu cần di chuyển quãng đường dài, phải chừa đủ không gian lắp đặt.
Phạm vi ứng dụng: Cần cẩu giàn có hành trình ngắn với cáp cỡ lớn trên 35mm², xe chở gáo múc kim loại nóng chảy, xe chở gang nóng chảy, xe chở xỉ trong các xưởng luyện thép và các thiết bị khác. Các thiết bị này thích hợp cho việc neo cáp ở các điểm đầu và điểm giữa.
4.2. Cuộn cáp kiểu lò xo
Đây là một thiết bị cơ khí tự động cuộn cáp bằng cách sử dụng nguyên lý tích trữ năng lượng thông qua việc giải phóng lò xo cuộn cáp. Khi cáp được kéo ra, trục cuộn sẽ quay để siết chặt lò xo xoắn ốc và tích trữ năng lượng; khi trục cuộn trở lại vị trí ban đầu, nó sẽ tự động cuộn cáp.
Ưu điểm: hiệu suất đồng bộ tốt, điện trở cáp nhỏ, giá thành thấp.
Nhược điểm: Do tuổi thọ của lò xo có hạn, tuổi thọ của loại trục cuốn này tương đối ngắn và bị giới hạn bởi hành trình cuộn dây.
Phạm vi ứng dụng: Cuộn cáp ngang và dọc cho cáp điện và cáp điều khiển có tiết diện dưới 35mm², chẳng hạn như dùng cho việc nâng hạ bằng cốc hút điện từ, gầu xúc, xe điện chở hàng và các thiết bị khác trong điều kiện làm việc tương tự. Các thiết bị này thích hợp để neo giữ cáp ở các điểm đầu và điểm giữa.
4.3. Cuộn cáp khớp nối từ tính
Công nghệ cốt lõi là sử dụng khớp nối từ vĩnh cửu làm cơ cấu vi sai đồng bộ. Quá trình cuốn cáp diễn ra như sau: nguồn điện truyền động cho trục cuốn để cuốn cáp thông qua khớp nối từ vĩnh cửu. Khớp nối và trục cuốn liên tục trượt vi sai để đảm bảo tốc độ cuốn cáp bằng với tốc độ di chuyển của thiết bị. Bằng cách điều chỉnh mô-men xoắn đầu ra của khớp nối từ vĩnh cửu, lực căng của cáp có thể được điều chỉnh trong một phạm vi nhất định. Quá trình nhả cáp được thực hiện thông qua thiết bị ly hợp một chiều, và nguồn điện không được truyền đến khớp nối và trục cuốn. Dưới tác động của lực căng cáp, trục cuốn vượt qua hiện tượng trễ của thiết bị nhả cáp và nhả cáp đồng bộ.
Ưu điểm: công nghệ đã hoàn thiện và hiệu quả chi phí cao. Hiệu suất đồng bộ giữa cuộn dây và thiết bị di động ổn định và đáng tin cậy. Công nghệ nam châm vĩnh cửu được sử dụng ở giai đoạn cuối của hệ thống truyền động, với tốc độ thấp và không có hiện tượng sinh nhiệt; khi cuộn cáp vào và thả ra, lực căng cáp có thể được điều chỉnh để bảo vệ cáp.
Nhược điểm: tiếng ồn lớn.
Phạm vi ứng dụng: cáp có thông số kỹ thuật dưới 35mm², chẳng hạn như xe chở hàng điện, xe đẩy, cần cẩu tháp, cần cẩu cầu trục hoặc cần cẩu giàn, máy xếp dỡ và các thiết bị khác có điều kiện làm việc tương tự. Thích hợp cho các điểm neo đầu mút và điểm giữa của cáp.
4.4. Cuộn cáp cải tiến bằng khớp nối từ tính
Nguyên lý hoạt động của máy cuốn cáp này tương tự như trên. Người dùng có thể lựa chọn động cơ đĩa hoặc động cơ phanh tùy theo nhu cầu. Phương pháp điều khiển điện của máy cuốn cáp là động cơ cuốn cáp hoạt động và động cơ nhả cáp được tắt.
Ưu điểm: cấu trúc nhỏ gọn hơn, kích thước nhỏ, trọng lượng nhẹ, dễ lắp đặt.
Nhược điểm: tiếng ồn lớn.
4.5. Cuộn cáp động cơ mô-men xoắn dừng dài hạn
Thiết bị sử dụng động cơ mô-men xoắn có đặc tính dừng lâu dài và tự điều chỉnh tốc độ làm nguồn năng lượng. Tốc độ đầu ra của động cơ tự động giảm khi tải trọng bên ngoài tăng, và tốc độ cuộn cáp được tự động điều chỉnh để bằng với tốc độ di chuyển của thiết bị; khi nhả cáp, dưới tác dụng của lực căng cáp, mô-men xoắn của động cơ bị kẹt sẽ được khắc phục để nhả cáp đồng bộ; khi dừng và tắt nguồn, phanh đĩa của động cơ mô-men xoắn được sử dụng để khóa cáp, đảm bảo cáp không bị trượt.
Ưu điểm: Động cơ luôn được cấp điện, hệ thống điều khiển điện tử đơn giản, tỷ lệ hỏng hóc được giảm thiểu, phạm vi quấn cáp lớn và hành trình dài.
Nhược điểm: Khi nhả cáp, cần phải vượt qua lực cản mô-men xoắn do hiện tượng kẹt động cơ gây ra, và cần thận trọng khi sử dụng các loại cáp nhỏ.
Phạm vi ứng dụng: cáp cỡ lớn như của máy xếp hàng, công nhân cầu đường hoặc cần cẩu giàn, và thiết bị di động hoạt động trên quãng đường dài. Các thiết bị này thích hợp để neo giữ cáp ở các điểm đầu và điểm giữa.
4.6. Cuộn cáp trễ
Một đĩa làm bằng thép từ tính vĩnh cửu tạo ra một từ trường đa cực biến thiên. Có một đĩa cảm ứng mạnh nằm đối diện với đĩa này. Khi động cơ dẫn động đĩa cảm ứng quay với tốc độ cao, đĩa từ được dẫn động quay thông qua khớp nối từ. Khi hai đĩa có sự trượt tốc độ, đĩa từ đa cực sẽ luân phiên từ hóa đĩa cảm ứng ở phía đối diện, do đó tạo ra một mô-men xoắn (tức là "khớp nối từ") chống lại sự trượt này và dẫn động (hoặc hãm) đĩa từ quay. Cuộn cáp được dẫn động bởi động cơ để truyền lực đến khớp nối từ trễ, và sau khi giảm tốc, mô-men xoắn được khuếch đại sẽ được truyền đến cuộn cáp. Khi cuộn cáp hoạt động, động cơ luôn quay theo chiều cuộn cáp. Khi thiết bị nâng di chuyển ra khỏi nguồn điện, cáp kéo cuộn cáp đảo chiều, làm cho hai cuộn cáp trượt và nhả cáp trên cuộn. Mô-men xoắn từ trường của khớp nối từ trễ sẽ luôn đảm bảo rằng cáp ở trạng thái căng trong quá trình nhả cáp. Khi thiết bị nâng hạ trở lại vị trí ban đầu, lực căng của cáp trên cuộn biến mất, và cuộn cáp quay theo chiều quấn để hoàn thành quá trình cuộn cáp.
Ưu điểm của nó là cấu trúc nhỏ gọn, dễ lắp đặt và bảo trì, mô-men xoắn đầu ra có thể điều chỉnh theo điều kiện làm việc thực tế, chức năng tự hãm tốt, không cần lắp đặt phanh và hoạt động đáng tin cậy của tang cuốn cáp. Hệ thống điều khiển đơn giản và có thể liên kết với hệ thống điều khiển tiến và lùi của thiết bị. Chỉ cần thiết bị hoạt động, động cơ tang cuốn sẽ hoạt động và trình tự pha sẽ không thay đổi. Trong quá trình hoạt động của tang cuốn cáp, khớp nối trễ có thể điều chỉnh tốc độ theo tốc độ hoạt động của thiết bị chủ, sao cho tốc độ dây cáp của tang cuốn để thu và nhả cáp được đồng bộ với tốc độ hoạt động của thiết bị chủ.
Nhược điểm của nó là trong trường hợp công suất cáp lớn và chiều cao lắp đặt máy chủ cao, để giảm sự tăng nhiệt độ của rôto và tăng tuổi thọ của rôto, cần phải áp dụng thiết kế nhiều đầu momen xoắn nhỏ, điều này tương đối tốn kém.
Sản phẩm này phù hợp với các loại máy móc và thiết bị di động hạng nặng như cần cẩu giàn cảng, cần cẩu container, máy xếp dỡ tàu, cần cẩu tháp, v.v. Các thiết bị này thích hợp cho việc neo cáp ở các điểm đầu và điểm giữa.
4.7. Cuộn cáp biến tần
Động cơ biến tần có cấu trúc lắp đặt B5, được kết nối trực tiếp với đầu vào của bộ giảm tốc. Một đầu của trục đầu ra bộ giảm tốc được kết nối với cuộn cáp thông qua khớp nối then, đầu còn lại được kết nối với vòng trượt điện trong hộp thu gom. Bộ giảm tốc và hộp truyền động vòng thu gom được cố định trên đỉnh đế. Tủ điều khiển biến tần độc lập với cuộn cáp, vị trí lắp đặt phù hợp có thể được lựa chọn theo tình hình thực tế. Dưới chế độ điều khiển vòng kín (với điều khiển vector cảm biến tốc độ), biến tần chọn chế độ điều khiển mô-men xoắn vòng hở và tính toán đường kính cuộn cáp thực tế thông qua tích phân độ dày để điều khiển chính xác mô-men xoắn đầu ra của động cơ, đảm bảo cáp không bị thay đổi lực căng do thay đổi đường kính cuộn khi quấn vào cuộn, tức là lực căng của cáp là không đổi. Cuộn cáp có những ưu điểm sau:
(1) Trong quá trình cuộn và tháo cáp, bất kể thiết bị đang chạy ở đâu trên đường ray, lực căng tác dụng lên nó luôn không đổi và lực căng của cáp có thể được điều chỉnh tùy ý thông qua đầu vào tham số biến tần và thao tác núm trên bảng điều khiển hộp điều khiển, giúp tối đa hóa khả năng bảo vệ cáp và kéo dài đáng kể tuổi thọ của cáp.
(2) Cuộn dây có thể phản ứng nhanh chóng với những thay đổi về tốc độ hoạt động của thiết bị và có thể được đồng bộ hóa với thiết bị. Hiệu suất của nó chính xác và nhạy bén.
(3) Nó phá vỡ nút thắt cổ chai của thiết kế cuộn cáp truyền thống như loại từ trễ và loại động cơ mô-men xoắn. Nó không bị hạn chế bởi các thông số kỹ thuật đặc biệt của thông số cáp, chiều dài cuộn, tốc độ thiết bị và chiều cao lắp đặt. Cuộn cáp trong bất kỳ điều kiện làm việc phức tạp nào đều được điều khiển bởi động cơ biến tần với công suất khác nhau.
(4) Nó có khả năng thích ứng mạnh mẽ và có thể hoạt động liên tục dưới tải trọng cao suốt cả ngày.
(5) Cuộn dây và thiết bị được liên kết để bảo vệ hoạt động, giúp ngăn ngừa hiệu quả các tai nạn như đứt cáp.
(6) Động cơ cuộn được điều khiển và bảo vệ chính xác bởi bộ biến tần, có thể kéo dài tuổi thọ của nó.
(7) Cuộn cáp loại động cơ điều khiển tần số biến đổi có thể tự động thay đổi tần số hoạt động của động cơ tần số biến đổi của cuộn cáp theo lực căng đã đặt và tốc độ hoạt động của thiết bị chủ (xe đẩy), và hoạt động bình thường ở bất kỳ tốc độ nào từ 0 đến n (n là tốc độ không đồng bộ). Khi thiết bị chủ tắt nguồn, phanh động cơ tần số biến đổi của cuộn cáp sẽ hãm lại để đảm bảo cáp không bị trượt.
Ưu điểm: có thể kiểm soát lực chính xác, bảo vệ cáp tốt nhất và kéo dài tuổi thọ cáp.
Nhược điểm: Giá thành cao nhất trong số các sản phẩm tương tự.
Phạm vi ứng dụng: cần cẩu giàn cảng, cần cẩu container, máy xếp dỡ tàu, cần cẩu tháp và các loại máy móc thiết bị di động hạng nặng khác.
Thời gian đăng bài: 23/04/2025