Com seleccionar els rodets de cable?

tecnologia gegant | Novetats de la indústria | 22 d'abril de 2025

1. Introducció

Els rodets de cable són dispositius d'enrotllament de cables que proporcionen energia, energia de control o senyals de control per a equips mòbils grans. S'utilitzen àmpliament en molts equips mòbils en els camps de ports, molls, projectes de conservació d'aigua i acer, com ara grues pòrtic, grues torre, grues pòrtic, grues de moll, maquinària de manipulació de materials a granel (recuperadors d'apiladors de rodes de canyes), grues pòrtic superiors de preses de centrals hidroelèctriques i vagons elèctrics, il·luminació i so d'escenaris, etc.

2. Forma del producte

Segons la forma de potència, es pot dividir en: tipus manual, tipus de contrapès, tipus elàstic, tipus de motor de parell, tipus d'histèresi, tipus de transmissió de freqüència variable, tipus d'acoblament hidràulic i tipus d'acoblament magnètic.
Segons els diferents materials d'enrotllament, es pot dividir en: rodet de cable, rodet de mànega (el medi de transmissió és gas, líquid), rodet de cable òptic.
Els rodets de cable es divideixen en axials d'una sola fila i axials de diverses files segons la disposició del cable.
Els rodets de cable es divideixen en dos tipus segons la posició de l'anell lliscant del col·lector: tipus intern d'anell lliscant i tipus extern d'anell lliscant.

3. Principis de disseny

3.1 Especificacions i tipus de cable

1) Diàmetre exterior del cable, que afecta directament la mida axial del rodet.
2) Forma de cable, cable rodó o pla. El cable pla només es pot enrotllar en una sola fila.
3) El pes unitari del cable (kg/m) i la longitud afecten la potència necessària del rodet. Com més gran sigui el pes i la longitud unitaris, més gran serà la potència necessària per al rodet.
4) El radi de flexió del cable afecta el diàmetre mínim del rodet. Quan el diàmetre del rodet és més petit que el radi de flexió del cable, el cable es farà malbé.
5) El nombre de nuclis de cable afecta el nombre d'anells lliscants del col·lector.
6) El voltatge i el corrent afecten l'aïllament i la mida de l'anell lliscant del col·lector. El tipus elàstic només es pot utilitzar per a equips per sota de 500 V.

3.2. Longitud de bobinatge

Afecta la mida radial i la potència requerida del rodet. Com més llarga sigui la longitud, més alta serà la potència requerida.

3.3. Velocitat de moviment de l'equip

Afecta la potència del motor i la relació de transmissió del rodet de cable elèctric. Quan la velocitat de moviment de l'equip superi els 60 metres/minut, s'ha de seleccionar el tipus de control de freqüència variable.

3.4. Alçada d'instal·lació de l'equip

Com més alta sigui l'alçada d'instal·lació, més gran serà la demanda de potència.

3.5. Mètode d'enrotllament

 

Imatge del mètode d'enrotllament

3.6. Altres factors

1) Material del rodet: acer al carboni, acer inoxidable 304, acer inoxidable 316.
2) Nivell de protecció: IP55, IP56, IP65
3) Guia de cable: si cal una guia, si la guia necessita una funció de protecció de tensió
4) Guia de cable: si cal una guia de cable
5) Mètode d'alimentació: font d'alimentació de punt mig/punt final, etc.

 

Diagrama d'instal·lació del marc guia

4. Àmbit d'aplicació de diferents bobines de cable

4.1. Carret de cable de contrapès

És un dispositiu mecànic que enrotlla automàticament el cable mitjançant el principi d'emmagatzematge d'energia quan s'aixeca el pes. Quan es treu el cable, el rodet de cable es fa girar, fent girar el rodet de cable d'acer connectat coaxialment al rodet de cable, per tal d'aixecar el pes i emmagatzemar energia potencial. Quan el rodet enrotlla el cable, el pes baixa per alliberar l'energia potencial. Sota l'acció de la tensió del cable d'acer, el rodet de cable connectat coaxialment al rodet de cable d'acer es fa girar i enrotllar el cable de manera sincronitzada.
Avantatges: estructura senzilla, rendiment estable i fiable, fàcil instal·lació i manteniment i llarga vida útil.
Inconvenients: grans dimensions, limitat pel recorregut, si cal un gran recorregut, cal deixar-hi prou espai d'instal·lació.
Àmbit d'aplicació: grues pòrtic amb recorregut curt de cables de grans dimensions superiors a 35 mm², vagons de cullerot, vagons de ferro fos, vagons de cuba d'escòria en tallers de fabricació d'acer i altres equips. Aquests equips són adequats per a l'ancoratge de cables en punts finals i punts mitjans.

4.2. Carret de cable de molla

És un dispositiu mecànic que enrotlla automàticament el cable utilitzant el principi d'emmagatzematge d'energia alliberant la molla del rodet de cable. Quan es treu el cable, el rodet gira per tensar la molla en espiral i emmagatzemar energia; quan el rodet torna, enrotllarà automàticament el cable.
Avantatges: bon rendiment de sincronització, petita tensió del cable, baix preu.
Desavantatges: A causa de la vida útil limitada de la molla en si, la vida útil d'aquest tipus de rodet és relativament curta i està limitada per la carrera.
Àmbit d'aplicació: Enrotllament horitzontal i vertical de cables d'alimentació i cables de control inferiors a 35 mm², com ara ventoses d'electroimants elevadors, pinces, carros elèctrics i altres equips i condicions de treball similars. Aquests dispositius són adequats per a l'ancoratge de cables en punts finals i mitjans.

4.3. Carret de cable d'acoblament magnètic

La tecnologia principal és utilitzar un acoblador magnètic permanent com a mecanisme diferencial síncron. El procés d'enrotllament del cable consisteix en què la potència impulsa el rodet per enrotllar el cable a través de l'acoblador magnètic permanent. L'acoblador i el rodet llisquen constantment de manera diferencial per garantir que la velocitat d'enrotllament del cable sigui la mateixa que la velocitat de moviment de l'equip. Ajustant el parell de sortida de l'acoblador magnètic permanent, la tensió del cable es pot ajustar dins d'un rang determinat. El procés d'alliberament del cable es realitza mitjançant un dispositiu d'embragatge unidireccional i la potència no es pot transmetre a l'acoblador ni al rodet. Sota l'acció de la tensió del cable, el rodet supera la histèresi del dispositiu d'histèresi d'alliberament del cable i allibera el cable de manera sincronitzada.
Avantatges: tecnologia madura i alt rendiment de cost. El rendiment de sincronització del rodet i l'equip mòbil és estable i fiable. La tecnologia magnètica permanent s'utilitza a l'etapa final del sistema de transmissió, amb baixa velocitat i sense fenomen d'escalfament; quan el cable s'enrotlla i s'allibera, es pot ajustar la tensió del cable per protegir el cable.
Inconvenients: alt soroll.
Àmbit d'aplicació: cables amb especificacions inferiors a 35 mm², com ara carros elèctrics de plataforma, carrets, grues torre, grues pont o pòrtic, apiladors i recuperadors i altres equips i condicions de treball similars. Apte per a l'ancoratge de cables en punts finals i punts mitjans.

4.4. Carret de cable millorat amb acoblament magnètic

El principi d'aquest rodet de cable és el mateix que l'anterior. El motor de disc o el motor de fre es poden seleccionar segons les necessitats de l'usuari. El mètode de control elèctric del rodet és que el motor d'enrotllament del cable funciona i el motor d'alliberament del cable està apagat.
Avantatges: estructura més compacta, mida petita, massa petita, fàcil instal·lació.
Inconvenients: alt soroll.

4.5. Carret de cable del motor de parell amb bloqueig a llarg termini

Utilitza un motor de parell amb característiques de bloqueig a llarg termini i regulació de velocitat pròpia com a potència. La velocitat de sortida del motor disminueix automàticament amb l'augment de la càrrega externa i la velocitat del cable del rodet s'ajusta automàticament perquè sigui la mateixa que la velocitat de desplaçament de l'equip; en alliberar el cable, sota l'acció de la tensió del cable, el parell del motor de bloqueig es supera per alliberar el cable de manera sincronitzada; en aparcar i apagar, el fre de disc del motor de parell s'utilitza per bloquejar el cable per garantir que el cable no rellisqui.
Avantatges: el motor sempre està alimentat, el control electrònic és senzill, la taxa de fallades es pot reduir, el rang de bobinatge del cable és gran i el recorregut és llarg.
Desavantatges: En deixar anar el cable, cal superar la resistència de parell de bloqueig del motor i cal utilitzar cables petits amb precaució.
Àmbit d'aplicació: cables de grans dimensions com ara apiladors, ponts o grues pòrtic, i equips mòbils que circulen per llargues distàncies. Aquests dispositius són adequats per a l'ancoratge de cables en punts finals i mitjans.

4.6. Carret de cable d'histèresi

Un disc fet d'acer magnètic permanent forma un camp magnètic multipolar altern. Hi ha un fort disc d'inducció oposat al disc. Quan el motor fa girar el disc d'inducció a alta velocitat, el disc magnètic és accionat per girar a través de l'acoblament magnètic. Quan els dos discs tenen un lliscament de velocitat, el disc magnètic multipolar magnetitzarà alternativament el disc d'inducció al costat oposat, generant així un parell (és a dir, "acoblament magnètic") que resisteix aquest lliscament i acciona (o frena) el disc magnètic per girar. El rodet de cable és accionat pel motor per transmetre potència a l'acoblament d'histèresi i, després de la desacceleració, el parell amplificat es transmet al rodet de cable. Quan el rodet de cable està funcionant, el motor sempre gira en la direcció d'enrotllament del cable. Quan l'equip d'elevació s'allunya de la font d'alimentació, el cable estira el rodet per invertir la posició, fent que els dos rodets llisquin i alliberin el cable del rodet. El parell de camp magnètic de l'acoblament d'histèresi sempre garantirà que el cable estigui en un estat tensat durant el procés d'alliberament del cable. Quan l'equip d'elevació torna, la tensió del cable al rodet desapareix i el rodet de cable gira en la direcció de l'enrotllament per completar la condició d'enrotllament del cable.
Els seus avantatges són l'estructura compacta, la fàcil instal·lació i manteniment, el parell de sortida ajustable segons les condicions de treball reals, la bona funció d'autofrenada, la manca d'instal·lació de frens i el funcionament fiable del tambor de cable. El seu sistema de control és senzill i es pot vincular amb el sistema de control d'avanç i marxa enrere de l'equip. Mentre l'equip estigui en funcionament, el motor del tambor funcionarà i la seqüència de fases no canviarà. Durant el funcionament del tambor de cable, l'acoblament d'histèresi pot ajustar la velocitat segons la velocitat de funcionament de l'equip amfitrió, de manera que la velocitat de línia del tambor de cable per retreure i alliberar el cable estigui sincronitzada amb la velocitat de funcionament de l'equip amfitrió.
El seu desavantatge és que, en el cas d'una gran capacitat de cable i una gran alçada d'instal·lació de l'amfitrió, per tal de reduir l'augment de temperatura del rotor i augmentar la vida útil del rotor, cal adoptar el concepte de disseny de parell reduït de diversos capçals, que és relativament car.
És adequat per a maquinària i equips mòbils pesats com ara grues pòrtic portuàries, grues de contenidors, carregadores de vaixells, grues torre, etc. Aquests equips són adequats per a punts finals i punts mitjans d'ancoratge de cables.

4.7. Carret de cable de freqüència variable

El motor de freqüència variable és una estructura d'instal·lació B5, connectada directament a l'extrem d'entrada del reductor. Un extrem de l'eix de sortida del reductor està connectat al rodet de cable mitjançant una connexió clau i l'altre extrem està connectat a l'anell lliscant elèctric de la caixa del col·lector. El reductor i la caixa de transmissió de l'anell col·lector estan fixats a la part superior de la base. El gabinet de control de l'inversor és independent del rodet de cable i es pot seleccionar la posició d'instal·lació adequada segons la situació real. Sota el vector de bucle tancat (amb control vectorial del sensor de velocitat), l'inversor selecciona el mode de control de parell de bucle obert i calcula el diàmetre real del rodet del rodet de cable mitjançant la integració del gruix per controlar amb precisió el parell de sortida del motor, garantint així que el cable no causi canvis de tensió a causa dels canvis en el diàmetre del rodet quan s'enrotlla al rodet, és a dir, la tensió del cable sigui constant. El rodet de cable té els següents avantatges:
(1) Durant el procés d'enrotllament i desenrotllament del cable, independentment d'on estigui funcionant l'equip a la via, la tensió que hi actua és sempre constant, i la tensió del cable es pot ajustar arbitràriament mitjançant l'entrada de paràmetres de l'inversor i l'operació del botó del panell de la caixa de control, cosa que maximitza la protecció del cable i allarga considerablement la vida útil del cable.

(2) El rodet pot respondre ràpidament als canvis en la velocitat de funcionament de l'equip i es pot sincronitzar amb l'equip. El seu rendiment és precís i sensible.
(3) Trenca els colls d'ampolla del disseny tradicional de carrets de cable, com ara el tipus d'histèresi i el tipus de motor de parell. No està restringit per les especificacions extraordinàries de les especificacions del cable, la longitud de l'enrotllament, la velocitat de l'equip i l'alçada d'instal·lació. El carret de cable de qualsevol condició de treball complexa és accionat per un motor de freqüència variable amb diferent potència.
(4) Té una forta adaptabilitat i pot treballar contínuament sota una càrrega elevada tot el dia.
(5) El rodet i l'equip estan connectats per a la protecció del funcionament, cosa que evita eficaçment accidents com ara la ruptura del cable.
(6) El motor del rodet està controlat i protegit amb precisió pel convertidor de freqüència, cosa que pot allargar la seva vida útil.
(7) El rodet de cable tipus motor de control de freqüència variable pot canviar automàticament la freqüència de funcionament del motor de freqüència variable del rodet segons la tensió establerta i la velocitat de funcionament de l'equip amfitrió (carretó), i funciona normalment a qualsevol velocitat de 0 a n (n és la velocitat asíncrona). Quan l'equip amfitrió està apagat, el fre del motor de freqüència variable del rodet de cable frena per garantir que el cable no rellisqui.
Avantatges: pot controlar amb precisió la força, protegir millor el cable i allargar la vida útil del cable.
Desavantatges: el preu és el més car entre productes similars
Àmbit d'aplicació: grues pòrtic portuàries, grues de contenidors, carregadores de vaixells, grues torre i altres maquinària i equips mòbils pesats.