电缆卷筒

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电缆卷筒范文第1篇

关键词：起皱；扭曲变形；电缆变形；斗轮机电缆

中图分类号：U45 文献标识码：A

1 筒电缆使用场合

目前卷筒电缆主要用于斗轮机、港机、钢包车、电动铲运机等设备，随着设备来回运行，卷筒进行收线、放线运动。电缆在运行过程中承受正拉力与弯曲变形。

2 缆外护起皱、电缆变形的原因

根据市场用户反映，斗轮机、港机、钢包车、电动铲运机等场合使用的卷筒电缆都相应出现了护套起皱、电缆扭曲变形的质量问题，造成了设备无法正常作业。

通过对斗轮机电缆使用现场进行勘察，可能造成电缆出现护套起皱、电缆扭曲变形的原因有以下几点：

（1）电缆柔软性及结构稳定不够。柔软性不够，在移动弯曲过程中，电缆变形抗力较大；电缆结构不稳定，在弯曲时，电缆结构发生畸变，缆芯“拱起”，造成电缆弯曲变形。

（2）卷盘电缆受力分析：电缆卷筒的卷绕力用来克服电缆自重等引起的作用在电缆上的张力、卷筒支座轴承处的摩擦力、起-制动引起的惯性阻力等。将电缆卷绕到卷筒上去，要十分精确的计算卷绕力矩比较困难，目前采用比较粗略的计算法。

设电缆卷筒中心安装高度（离地面）为H（m），卷满电缆的卷筒最外层直径为D缆（m）。

则卷绕力矩：

M缆=D缆/2・（qH+S基）・9.8 （1）

其中：M缆―力矩（N・m）；D缆―卷筒最外层直径（m）；q―电缆单位重量（kg/m）；S基=5kg～10kg―考虑克服除电缆自重以外的卷绕阻力折算到电缆上的基本张力。电缆截面大的取值大，截面小的取值小。

目前斗轮机所采用的电缆卷筒多为磁滞式。由于磁滞式电缆卷筒是恒力矩的，力矩M=F・L（M表示力矩；F表示力值；L表示从转动轴到着力点的距离）；当力矩恒定时，外层电缆在收放过程中受力最小，内层电缆在收放过程中受力最大。因此随着电缆缠绕半径的变化，电缆所受的张力也在变化。如图3、图4的受力分析。

同时F・cosθ=F0（由外向内θ3F1），卷筒进行电缆收放时，从卷盘外圈向内圈，电缆与导缆架之间的夹角越来越小，根据力学正交分解分析得知，由外层向内层电缆受力也逐渐增大。

通过电缆受力分析，得知卷盘内层电缆受力与弯曲变形程度较外层要大。如果电缆卷筒的内径太小，再加上电缆卷筒的力矩也调的很大，那么内圈的电缆张力将会大于电缆允许抗拉力，造成电缆受力过大、弯曲变形。

（3）电缆卷筒的调试。现场调试人员往往将电缆卷筒力矩调的很大，造成电缆张力过大。

综合考虑上述影响因素，并对电缆发生弯曲变形的区域进行认真分析，得出以下结论：电缆的扭曲变形区域主要出现在卷盘的次内层，通过对设备的运行观察，在设计时电缆米数留有余量，卷盘最内层1～3圈电缆始终缠绕在卷盘上，不进行卷绕运动，因此电缆没有出现弯曲变形；次内层变形严重，主要是因为次内层较外层受力与弯曲变形程度较大，所以出现了图1中次内层电缆严重扭曲变形的现象。

3 改进措施

针对以上原因，相应的提出以下改进措施及注意事项：

（1）卷筒电缆，导体采用GB/T 3956-2008标准规定的6类软铜导体，成缆节径比控制在10～12倍，护套采用TPU、氯化聚乙烯、弹性体等材料，来提高电缆的柔软性；缆芯分组采用正规排列绞合结构，缆芯外绕包一层涂胶棉布带，护套采用双层结构，内外护套之间采用编织高强度纤维抗扭层，来保证电缆结构的稳定性。

（2）卷盘筒径的设计

（3）导缆架安装位置设计

卷盘由外向内弯曲变形程度逐渐增大，为了减小电缆弯曲变形的程度，卷盘内层电缆与导缆架之间形成的角度不小于60°。同时导缆架半径不小于电缆弯曲半径的12倍。

（4）卷盘力矩控制，卷盘力矩采用M1、M2两个档位（M1>M2），当卷盘上电缆米数超过电缆总长度的1/2，卷盘力矩为M1；当卷盘上电缆米数小于1/2电缆总长度，电气控制系统自动将卷盘力矩切换为M2。

（5）现场调试人员可以根据图5来确定调节电缆卷筒力矩大小。实际卷绕过程中，由于卷绕力矩作用，使电缆悬垂一段距离，悬垂线的水平投影l的长短与卷绕力矩M缆大小有关。M缆大则电缆拉的越紧，l就长。

（a）力矩太小，电缆过松；（b）力矩太大，电缆过紧；（c）力矩适中，电缆过度平稳。

结语

通过对电缆结构的优化设计，及设备自身的设计、调试、电气控制系统的优化改进，卷筒电缆出现外皮起皱、扭曲变形的现象是可以避免的。

参考文献

[1]吴建生.工程力学[M].北京：机械工业出版社，2003.

电缆卷筒范文第2篇

[关键词]电缆卷放车； 改造； 国产化

中图分类号：TH218 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）17-0013-02

1. 概述：

2008年哈尔乌素露天矿从加拿大购置了两台电缆卷放车，型号为TSZ-07，发动机功率：335HP。主要为矿区大型电铲钻机提供供电服务工作。具体工作为矿区现场各种规格电缆的运输，将为电铲钻机供电的电缆敷设到道路旁边的挡土墙上（挡土墙高度大于2.5m，宽度大于4m）以及从高掌子上收放电缆。

鄂尔多斯准格尔地区气候属大陆性气候，冬季时间长且寒冷，夏季短且酷热，白天与夜间温差较大。该车常年在煤矿生产现场作业，采掘场现场坑洼多、路面不平整、多障碍、多尖石、灰尘较大，作业环境恶劣，因此该车的各种性能要求比较高。

整车由：下部拖板车、上部电缆卷放工作装置、自吊机构、备用滚筒、电气及液压等几部分组成。如图1所示：

电缆卷放工作装置位于车辆后部的平台上，包括电缆卷放导向架、卷筒、驱动单元、操作室及机械手等部分构成的一体可回转平台。

电缆卷放时为人工控制电缆排放，排放速度可根据电缆外径的不同、由人工设定。电缆卷筒平台能够旋转±90度，能够从卡车左，右，后三侧进行电缆的铺设和卷放。电缆卷筒由液压马达所带的小齿轮驱动。液压马达由底盘发动机分动箱驱动的液压泵提供动力。电缆卷放系统安装力矩限制器，以防电缆被拉伤。卷放电缆的线速度为0～30m/min，无级调速。将300米电缆卷绕在车上的时间不大于15分钟。在位于卡车后部的操作室里控制电缆卷放，卷放速度，卷筒水平旋转，电缆抓手移动。

对电缆卷放系统的控制方式为有线和无线遥控两种控制方式，在电缆卷放操作室放置有线控制面板对电缆卷放系统进行控制，同时也要配置一个无线控制操作器在地面对电缆卷放系统进行控制，遥控主机是由美国的HETRONIC公司生产的， 型号是NOVA L， （paddle）。

2. 存在问题

电缆车电缆滚筒回转支架回转装置改造前结构如图2、图3：

电缆滚筒回转支架回转装置改造前采用回转支承连接回转支架及底盘部分，利用液压油缸推动转动臂来实现电缆滚筒回转支架的回转。

2.1. 回转支承问题

该结构由于原有回转支承尺寸偏小，倾覆力矩太大，导致电缆滚筒回转支架经常出现开裂现象，并且在行驶过程中左右摆动尺度大，安全稳定性能极差。同时由于液压缸行程及转动臂回转幅度的限制，导致电缆滚筒回转支架只能在180度范围内回转。

2.2. 自吊机构问题

电缆卷放车的滚筒备用装置、自吊机构液压系统来驱动，该车已投入使用将近6年， 在日常使用过程中液压系统平凡出现故障，造成故障的自吊机构无法修复，导致与其配合使用的电缆备用滚筒长期处于闲置状态，不适合在恶劣环境中运行。由于电缆卷放车为进口设备，在国内购买配件比较困难，维修工对进口设备的维修技术薄弱，而且很难通过书本或网络搜寻到相关的技术资料和维修手册等，这极大地影响到了电缆卷放车的完好率。在实际生产作业过程中，电缆卷放车的机械手、自吊机构在露天煤矿利用率较低，长期处于闲置状态，在日常工作未带来大便利。

2.3. 回转机构问题

由于电缆卷放车的上车回转机构也采用液压系统来驱动，在回转机构在制动过程中，由于液压系统的间隙较大造成了上部电缆卷放工作装置的不稳定，左右摇晃.在日常使用过程中，一旦出现液压管路堵塞、液压阀损坏等情况，就会造成上车回转装置失控从而发生自转现象，对作业的设备、人员造成了非常大的安全隐患.

2.4. 托板结构问题

电缆卷放车拖板较长，重心靠后，在作业过程中车身的稳定性较差，对路面要求较高，灵活性较差，给司机在操作过程中造成了很大的难度.

针对电缆卷放车存在的以上几个问题，通过我们多年来的工作经验以及对电缆卷放车的长期使用与观察，我们在现场提出了以下对应的改造方案.

3. 改造方案

将电缆车上车回转系统整体进行国产化改造，并拆除副梁部分。清洗电缆卷放车，拆除电缆滚筒回转支架、回转油缸、回转臂、回转支承、原液压油管、多路换向阀及其附件，整体拆除电缆车副梁部分；割除原电缆车变形挡泥板及挡泥板支架，刨去电缆滚筒回转支架上已变形断裂的加强板，按照实际尺寸切除副梁原电缆滚筒备用支架及安放折叠式随车吊部分；由于原有滚筒回转机构强度差，导致电缆滚筒回转机构经常出现损坏现象，并且在行驶过程中左右摆动尺度大，安全稳定性能差。针对以上状况特设计并更换非标加大的回转减速机及回转马达；更换手动多路换向阀两组及操作室一件，制造回转减速机上、下连接法兰及液压回转接头。

对底盘部分进行改造，按照具体设计尺寸将原电缆车底盘后桥部分整体向前移动，并将原传动轴缩短，然后将后悬多余部分切除；对原电缆滚筒及回转支架更换，变成和现使用电缆车滚筒统一；对原电缆车副梁进行整形，并加固，焊接挡泥板支架，上表面原回转位置焊接回转减速机下法兰及其支撑矩形管；安装副梁部分、电缆回转滚筒支架、液压回转接头、手动多路换向阀、液压元件、液压胶管及其他附件。

3.1. 电缆车电缆滚筒回转支架回转装置改造后结构如下：

改造后电缆滚筒回转支架采用蜗轮蜗杆减速机与底盘进行连接，然后通过液压马达驱动蜗杆实现360度回转。回转式减速机采用回转支承及环面包络蜗杆结构，能达到多齿接触，具有传动扭矩大，运行平稳等特点，能承受较大的径向、轴向载荷以及较强的倾覆力矩。并且该回转减速机是按电缆滚筒回转支架尺寸定制的非标加大型回转减速机，能够保证电缆车在行驶过程中的安全稳定性。结构示意图图4所示：

4. 改造后的车辆

4.1. 电缆卷放装置：

通过加大回转支承的尺寸，增大了回转支承与托板的接触面积，同时对上车回转支承采取加固处理，提高了电缆卷放车上车回转装置的稳定性、可靠性和安全性，尤其在收放下掌子电缆时，由于掌子面的垂直距离一般为60m左右，电缆卷放车收放电缆时要承受60m电缆的自重，所以对回转装置的牢固、稳定要求特别高，改进后电缆卷放车在收放电缆时回转装置非常稳定，对路面要求也比较低，在采掘现场的颠簸路面行驶、作业过程中回转支架避免紧固处开焊及螺栓松动、断裂等现象。

4.2. 自吊机构改造

把电缆卷放车的滚筒备用装置、自吊机构液压系统来驱动拆除之后，为电缆卷放车的托板空出了很大的空间，然后将电缆卷放车的后桥部分整体前移，车身缩短，重心向前移动，提高了电缆卷放车的稳定性和灵活性，减少了司机在操作过程中的难度。

4.3. 回转机构的改造

电缆滚筒回转支架通过用蜗轮蜗杆减速机代替以前的液压传动系统与底盘连接，首先避免了在回转装置制动时因液压系统的间隙较大造成了上部电缆卷放工作装置的不稳定、左右摇晃情况，通过蜗轮蜗杆的齿啮合来提高了回转装置灵敏性，此外，减少了因液压油管、液压阀堵塞或损坏造成回转装置失控的现象的发生，提高了设备的安全性能，同时涡轮蜗杆属于刚性结构，在运行过程中比较可靠，对维护的要求也比较低，比较适合在露天煤矿恶劣作业环境中运行。同时改造过程中全部采用国产化配件，为今后设备的配件购置方面提供了极大的便利，而且也将低了配件成本。维修人员通过对电缆卷放车的改造之后，对其的工作机构、原理有了深刻的了解，方便了今后对电缆卷放车的维护及维修工作，提高了设备的利用率。

4.4. 电缆卷放操作站

电缆卷放操作站位于上车平台带有安全防护网的操作室内，视野良好，在操作时可以观察到电缆的卷放情况。操作室内部装备座椅，并可通过内部无线通讯系统与卡车驾驶室沟通联系。考虑到路面颠簸问题，在设计制造上避免了上车过于摇摆造成螺栓松动和玻璃震碎等情况发生。操作室内配置燃油加热装置（可连续8小时不间断加热），保证冬季上车采暖。

装备工作灯，提高操作人员夜间工作视野。操作人员工作平台采用防滑设计；后部安装液压驱动电缆卷放导向架，通过油缸的伸缩动作实现全方位控制引导电缆进行卷放。不用时将其收回并锁定。其他的液压油管进行了加固处理，避免因上车回转平台转动时造成挂碰损伤。上车回转平台与地面高度为4.09米，长约8米，在作业过程中对操作及设备均不会造成影响。回转齿圈直径不小于1.20米。

4.5. 上车各部件的改进

电缆卷放工作装置位于车辆后部的平台上，包括电缆卷放导向架、卷筒及驱动单元、操作室等部分构成的一体可回转平台，上车回转平台配置机械限位和电动限位开关，以防旋转过度损伤设备。电缆卷筒周围设置安全通道和护栏，便于操作人员通行和检查设备，并安设扶梯，便于上下设备；电缆卷放时为人工控制电缆卷放，电缆在卷筒上能自动排放，自动排放装置的排放速度可根据电缆外径的不同、由人工设定。

5. 结 语

改造后的电缆卷放车操作室高度有所降低，同时缩短了副梁距离，增加了车辆稳定性，提高了电缆车安全操作可靠性。上车操作室人性化设计，增加了对讲系统、加热系统和夜间照明系统，增加了操作人员的可控性。车辆进行了加固，且回转平台缩短了离地间隙，有效增加了设备稳定性，确保设备在作业过程中安全操作，在整个改造过程中全部采用国产配件进行改造，并由本单位维修工参与改造，为以后电缆卷放车的配件更换及维修技术提供了保障，提高设备的出动率与使用率。

参考文献

[1] 方桂花.液压传动 [M]. 地震出版社，2002.05.01

[2] 濮良贵.纪名刚.机械设计[M].高等教育出版社，2006.12.

[3] 邹慧君机构系统设计与应用创新[M].机械工业出版社，2008.09.

[4] （美）斯克莱特.（美）奇罗尼斯.邹平（译）.机械设计实用机构与装置图册[M].机械工业出版社，2007.04.

作者简介

电缆卷筒范文第3篇

关键词：电气控制，绞车，拖体

 

一． 拖体绞车功能设计需求

在拖曳式多参数剖面测量系统的定型研制中，为满足系统整体小型化安装和使用的需要，拖体绞车采用了双层导流套排缆的设计方式，提出了对绞车实时的张力、缆长和缆速等信号进行的测量显示的要求，并要提供和上位机的数据通信功能，以便系统总控软件对绞车的状态信息进行远程实时监控和采集。本电气控制设计主要通过PLC的模块化功能设计，保证了绞车所需功能的实现。

二． 绞车的基本电气控制特性

拖体绞车采用了SEW变频电机和变频控制器。SEW电机具有变速稳定、噪声小、体积紧凑等优点，特别是减速机的工艺水平和齐全的型号满足了多领域的应用需求。

在电气控制功能方面，SEW电机可以采用专用的变频器控制，也可采用第三方的变频控制设备。SEW的变频器附带有专用的配置软件，多样的控制连接总线，便于构成多电机系统或者复杂的工业控制系统。免费论文参考网。绞车电机的工作参数可以通过变频器扩展面板或者上位机的配置软件来连线进行。

根据绞车工作基本需求，在绞车控制柜面板上设置正、反转，变速调节，紧急停车等控制按钮，另外根据人性化的工作需要，对电源连接和系统功能正常设置监视灯，以便于操作人员及时了解绞车的工作状态，分析解除系统故障。

三． 绞车的扩展电气控制功能

绞车设备中为采集收放缆长度以及拖缆所受张力的信息，添加了缆长测试单元和力传感器。针对绞车的双层排缆结构和力传感器安装特性，传感器数据的修正和放缆状态相互关联。由此设计了缆长和张力的采集和自动修正程序，保证了绞车参数的准确可靠性，满足设备正常工作需要。

1、缆长和缆速测量

缆长测量是根据电机转动的圈位信号换算而得。在电机上安装了编码器，能随着电机的转动情况产生脉冲信号，PLC中的计数单元对脉冲信号进行计数处理，换算出电机转动圈数对应的走缆长度。

缆速的测量的是根据定时间隔算得的缆长变化量，通过PLC的间接计算获得。

这其中，由于绞车采用了双层排缆技术，两层排缆卷筒的直径有较大差异，需要在排缆卷筒切换前后，更替缆长计算的参数，保证获得的数据准确性。在实际设计中采用了固定缆长自动切换和手动缆长切换两种方式，在绞车缆长切换位置基本不变的情况下，在固定的缆长位置切换计算参数，自动获得缆长和缆速信息，而在绞车缆长切换位置存在较大误差时，允许手动修正排缆切换点，保证误差的及时消除。

2、张力测量

在绞车卷筒出缆位置和前端导缆轮之间添加了固定位置的测力轮，测力轮的轴直接采用了一个力负载传感器，通过配套的后置放大电路，将信号以电平方式传给PLC的AD转换单元，从而获得张力信号。

张力测力轮的安装方式和张力的修正密切相关。张力的准确修正需在传感器安装固定以后，通过实验测试实际拖缆张力和传感器测得的法向应力，比较相互间关系，通过插值拟合获得准确的修正公式。绞车排缆卷筒的直径变化，也会使修正公式发生变化，在实际应用中要对不同卷筒分别进行张力拟合，还需和缆长换算一样，同步卷筒的切换状态，实现张力修正公式的自动切换。

3、显控通信功能

为使绞车操作人员及时获得绞车收放缆过程的状态，通过在控制台面板上添加触摸显示屏将PLC获得的缆长、缆速及张力信号及时反馈给操作人员。通过在PLC上添加通信单元，将信号数据以485方式传送给远端的上位机，来进行远程监控和信息保存。

四． 绞车电气设计经验

在绞车的实际加工生产和调试过程中，结合实际的生产和测试条件，对绞车的各项设计功能进行了及时的调整和改进，不仅保证了产品更好的质量和性能，并且获得了许多有益的设计心得和经验。

1、系统的选型

本套设计方案的实施，选用了三菱公司的PLC产品。三菱PLC在中国市场上得到非常广泛的应用，产品的众多系列品种保证了整套电气设计功能的实现便利性和灵活性，对于系统设计的功能扩展和可靠性保证起到了很好的保障作用。

2、PLC编程的方法

绞车的扩展功能多利用PLC来实现，在PLC的算法设计上类似于单片机的底层编程方式，需要对PLC的硬件性能和工作特殊方式较深入的了解，在算法的实现上要更多考虑到系统优化。如在缆速的换算过程中，由于要在更新速率和显示精度上达到匹配协调，需要充分了解计算单元的精度位数，实际问题出现的数据范围，调整计算次序来保证运算精度。

3、张力换算方法

准确的进行张力测量是一个程序复杂，实践性强的问题。要获得准确的张力，不仅要有好的传感器，还要有好的设计安装，最后还需要有一个细致的测试修正过程。在本绞车设计中，张力传感器采用瑞士的LB系列轴应力传感器，该传感器本身具有良好的线性精度设计，应力变化的准确性非常高。绞车的张力测量设计采用了缆对压力轮法向压力的方式，通过设计的定角度安装位置，保证了对缆张力转化参数的一致性。在后期的张力校准调试中，对两层卷筒分别进行了多工作位置，多导向轮角度的工作张力测试，最后获得的拟合公式仅采用一次多项式就达到了设计指标提出的±10%测量值误差的精度。

五． 绞车电气设计的改进提高

双层导流套排缆绞车的设计是拖体绞车的创新设计，在这第一次设计中难免存在不尽完善的地方。作为电气控制设计部分能够改进和提高之处有很多。免费论文参考网。

l电气接插件的选型和改进

绞车电气由于初次设计，对于配套成熟产品的选型方面了解得不够深入，选用的电气、信号接插电缆都限于点对点连接，这样在绞车的电缆拆装方面有不够方便简洁的问题。绞车电机本身的控制电缆就有四组：电源三相进线、电机控制的三相线、刹车控制线、风机三相线，外加传感器的编码器线和张力传感器线，以及和远端通信的信号线，堆在控制柜后的电缆就密密匝匝。在安装和拆卸时不仅繁琐，而且容易出现错误。如果采用了合适的接插设备，不仅在安装上简便、安全，而且外观上也整齐大方。在产品的专业性上就显得更为到家。免费论文参考网。

l软件的设计和优化

基于PLC的软件设计，专一性比较强，程序的优化提高的需要有一定时间的应用熟练和磨合提高。同样功能的软件，在代码上的优化，小则提高运行的速度和效率，大则可以避免出现bug和系统错误的危险。要开发出人机界面友好，简洁易用的软件也需要多了解真实工作中操作习惯和安全规范，绞车软件的完善提高也需要经历这样一个应用－反馈－改进的过程。

l控制功能方式的改型和提高

绞车的电气控制功能有很多可以提升和变通改进的地方，通过本型绞车电气功能的设计，在将来的绞车电气控制设计中可以有更多的发挥应用。比如通过远端连线和监控可以实现操控人员的远程绞车收放，通过无线控制设备的添加，可以满足操控人员灵活换位等等。如同软件设计，控制方式的搭配变化也可以孕育出满足不同类型需要的控制功能，使得产品有更广阔的市场空间。

参考文献：

[1]10kN电动拖曳绞车试验大纲，QF4.028.010MX-SY

[2]SEW Movidrive MDX60B/61B 操作手册，版本01/2005

[3]三菱微型可编程控制器手册，2006版

电缆卷筒范文第4篇

关键词 无线通信 堆取料机 通讯装置

PLC在工业企业中的广泛应用，为工业自动化带来革命性的影响。PLC的通讯组网更加使得用户从多个单一的设备转化为一个有机的协调的自动化系统。大多数PLC都提供通讯接口，因此PLC的组网本身并不困难。但是对于频繁远距离移动设备，例如烧结厂堆、取料机PLC与地面传送设备PLC之间的通信则是一个技术难题。

堆、取料机是烧结厂球团原料场的重要设备。在球团原料场有一台堆料机、一台取料机、一台堆取合一。堆料机将二次料场提供的混匀矿堆放在球团原料场上，由取料机供给球团车间生产球团矿，堆取合一将球团车间生产的成品球团矿堆放在成品料场上，在高炉需要时提供。由于堆、取料机是大型移动设备，各堆、取料机均需要与地面联系（我们称之为堆取料机的机－地通信），传递机上悬臂胶带机与地面胶带机的运行信号，使系统流程能够集中控制，实现机上悬臂胶带机与地面胶带机的联锁，以及在上位监控计算机的画面上显示设备状态。这些信号对于现代化生产组织是必不可少的，对于生产组织以及避免设备或生产事故的发生有着重要作用。

一、有线通讯系统存在的主要问题

由于原设计采用有线通信，各堆取料机与地面胶带机的联锁信号（AC220V开关量信号）都必须通过控制扁电缆及相应的电缆卷筒、力矩电机、控制变频器、过张力保护装置才能送到地面电气室。自球团车间投产以来，堆取料机的机－地通信故障频繁，这个问题一直是严重影响堆取料机正常生产组织及设备的日常维护，不能实现原设计的控制功能，特别是在雨季，通信扁电缆两端感应电压接近200V, 经常使继电器错误吸合，发出误信号。特别是当机上胶带机或地面胶带机停机后，继电器仍然保持吸合状态，不能让上游设备停机，造成下料漏斗堵塞或胶带机压死、漫料的事故，影响正常的生产组织。同时也存在着当发生人身或设备事故时，不能及时停机的严重安全隐患。由于卷缆装置复杂，故障多，保护装置易发生误动作，增加了维护人员的维护量。且通信扁电缆寿命短等原因。严重制约了烧结厂的生产组织及流程程序化作业。

由于堆取料机是大型移动设备，各堆取料机均需要与地面联系（我们称之为堆取料机机－地通讯），传递机上悬臂胶带机与地面胶带机的运行信号，使系统流程能够集中控制，实现机上悬臂胶带机与地面胶带机的联锁，以及在上位监控计算机的画面上显示设备状态。这些信号对于现代化生产组织是必不可少的，对于生产组织以及避免设备或生产事故的发生有着重要作用。但是，由于原设计采用有线通讯，各堆取料机与地面胶带机的联锁信号（AC220V开关量信号）都必须通过控制扁电缆及相应的电缆卷筒、力矩电机、控制变频器、过张力保护装置才能送到地面电气室。自综合原料场投产以来，堆取料机的机－地通讯故障频繁，这个问题一直是困扰堆取料机正常生产组织及设备维护的痼疾。不能实现原设计的控制功能，在雨季，通讯扁电缆两端感应电压接近200V，经常使继电器错误吸合，发出误信号。特别是当机上胶带机或地面胶带机停机后，继电器仍然保持吸合状态，不能让上游设备停机，造成漏斗堵塞或胶带机压死、漫料的事故，影响正常的生产组织。同时也存在着当发生人身或设备事故时，不能及时停机的严重安全隐患。卷缆装置复杂，故障多保护装置易发生误动作，增加维护人员的维护量。且通信扁电缆寿命短等原因。严重制约了烧结厂的生产组织及流程程序化作业。

鉴于有线通讯存在的以上问题，我们决定将堆取料机的机－地通讯改为不用通讯扁电缆传输信号的远程通讯。通过多方查询，并进行了大量的可行性分析后，决定采用澳大利亚阿波罗（ELPRO）公司生产的E105U遥测模块组成远程通讯网，配合综合原料场已有的Modicon PLC MB+网，传输8台堆取料机相关的连锁信号，取消原来的控制扁电缆及相应的电缆卷筒、力矩电机、控制变频器、过张力保护装置等设施。

二、E105U通讯系统在球团原料场中的应用

（一） E105U遥测模块简介

E105U无线遥测模块是一个可替代电缆安装的低价位遥测模块。它可以使用无线电波将数字量(开关、触点)、脉冲量和模拟信号进行连接。除了无线通信，E105U模块还提供RS485接口，可用多芯双绞线与E105S系列模块相连，实现有线通讯。E105U系列无线遥测模块装于一高强度压制铝盒中，有一个插头式的端子插座，安装、接线和维修方便。装置具有容易使用和安装简便的特点。

E105U的输入、输出信号都经过光电隔离，抗干扰能力强，能适应较恶劣的工业环境。它的信号传输使用CRC错误校验，传输协议可靠，即使存在一定外部干扰，也可以保证正确通讯。每一个模块都具有一个无线收发器，在传输频道空闲时才向目标模块传输信息。在目标模块收到信息后，它要检查信息的有效性，然后返回一个应答信号。如果源模块没有收到应答信号，源模块就再传四次。利用这种简单可靠的通讯协议，可以保证可靠的传输信息，甚至在噪声较大的环境中它也能可靠工作。

E105U采用实时通讯。当输入信号改变时，E105U就传输资料。即数字量(开关、触点)状态从关到开或当模拟输入值的变化量超过预先设置的值时，105U才传输资料。E105U工作在500MW时，通迅距离最大为10公里，工作在100MW时，通迅距离最大为5公里。E105U模块在组网时，每个模块都可以设置一个系统地址和一个单元地址，保证每一个模块在网络中都有一个唯一的地址。E105U提供的是实时通信，没有记录系统E105U也可以定期改变传输信息来检查输入值和通信路径的完整性。

（二）系统框图

（三）系统工作原理

根据综合原料场的实际情况，确定的系统方案图见图2。这个方案采用10只E105U模块组成一个远程通讯网，每只模块都设定了独立的地址。由于一个E105U模块只有4个I/O信道，这个方案在综合原料场中控室安装了2只E105U模块，每个模块分别对应4台堆取料机。各台堆料机上的E105U模块与中控室E105U模块的最远直线距离不足700米，可以保证各台E105U的正常通讯。

安装在料场中控室的2＃、7＃模块通过PLC MB＋网上的6＃节点输入、输出模块（B809、B808）与MB+网上的PLC或上位监控机通讯，完成系统联锁信号的的传输，以及上位监控计算机的设备状态画面显示信号。各台堆取料机上分别安装1只E105U模块。每个模块通过机上PLC I/O点与机上PLC通迅。

系统工作时，中控室1＃、7＃ E105U模块将收到的机上E105U模块发送来的悬臂胶带机运行信号通过MB＋网6＃节点PLC输入点送入MB+网，并将来自6＃节点PLC输出点的集中起动堆取料机悬臂胶带机的信号发送出去；堆料机上的E105U模块，接受来自机上PLC输出点的悬臂胶带机运行信号，并发送出去，将收到的连锁起、停悬臂胶带机的信号通过机上PLC 输入点送入机上PLC。

（四）堆料机工作工程

启动悬臂皮带时，KA继电器吸合发出信号到机上E105U，E105U接受到信号时，传输到中控室，由中控室E105U接收到信号送到6#节点PLC。中控监控机接收到信号启动上游流程。

（五）取料机工作工程

当中控室启动地面皮带时，传送一个信号到中控室E105U，当E105U接收到后发送信号到取料机上E105U。当E105U接收到信号后，送入机上PLC取料机允许工作，取料机启动开始工作。取料机启动时KA继电器吸合发出信号到机上E105U，E105U接收到信号时，传输信号到中控室由中控室E105U接收到信号传送到6#节点PLC上。

三、效果分析

使用通讯装置一年来后，效果明显。经过改造后，因堆取料机机－地通讯不正常而影响生产的时间大为减少。由于堆取料机机－地通讯能可靠的传输系统联锁信号，消除了以前因通讯不正常，存在的生产、设备及人身事故隐患。由于取消了电缆卷筒、力矩电机、控制变频器,所以降低了材料备件成本。经过改造后，事故停机减少，便于原料场生产组织。 降低了设备的检维修量，因远程通讯运行中不需要监护，降低了操作工人的工作强度。

四、结束语

使用远程通讯技术，替代长距离电缆传输信号，在国内是比较新的技术应用。现在使用的E105U组成的远程通讯网，很好的解决了综合原料场8台堆取料机与地面胶带机联锁的机－地通讯问题。但是一只E105U模块只有4个I/O信道，现在只做到了传输连锁信号，而不能传送堆取料机在料条上的位置，以及俯仰、回转角度等数据，离全面监控堆取料机运行情况，实现堆取料机的无人操作还有一定距离。

参考文献：

电缆卷筒范文第5篇

关键词：净空高度分析；回转架结构及起升机构分析

中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：

一、参数及方案介绍

（一）参数介绍

本设计所涉及的参数包括：

1.大车轨面的上部净空值；2.小车轨距值；3.大车基距值；4.起升机构的回转速度值；5.大车运行速度值；6.小车运行速度值；7.起升速度值；8.轨面标高值；9.专用吊梁上两个滑轮组的中心距值；10工作制度；11.起升高度值；12.跨度值；13.起重量值。

（二）特殊要求

1、设备的总重量不得大于38吨，其误差就控制在±5%以内；

2、大车轨面的上部净空值要求2350毫米。

（三）技术方案要求

在此设计技术方案中，起重机的起升机构的2套起升机构靠1台22kW的电机来驱动，2卷筒轴线位于同一直线，即图1，回转行走机构则利用高脚行走轮3个。

图1 中标方案起升机构

二、技术方案分析

（一）优点

利用1台电机来驱动2套起升机构，能够保证2套起升机构运行同步；3个车轮的回转机构则能够有效避免回转架存在“三条腿”的问题。

（二）缺点

1、采用了3个高脚回转行走轮的回转架，其回转架重心提高、总体高度增加是必然的，同时由于大车轨面的上部净空值仅有2350毫米，因此基本无法安排其总体尺寸。另外，3个支点的设计并不利于总体布置；

2、考虑到回转架的受力状态问题，必然要增加回转架梁高度；

3、双外齿盘接手、低速轴双出头的减速机配套的难度较大，且对标准内齿圈接手卷筒组的使用也形成一定难度。需要另行定制、设计长卷筒，会使外协工作量与成本增加；

4、技术方案中的起升机构在下降吊钩时，卷绕于卷筒上的钢丝绳外侧分支会向外侧沿着卷筒轴线移动，移动量会对回转环形轨道的直径确定产生影响，此时只有将回转环形轨道直径加大，方可使2吊钩中心距要求得到满足，以确保行走架与外侧钢丝绳无刮蹭问题。同时，小车架与小车轨距也需要相应加宽，小车架的自重就会相应增加，吊钩的有效工作范围随之缩小。

（三）结论

由于受限于本设计中的硬性条件，即设备总重量小于38吨且误差控制在±5%以内、大车轨面的上部净空值2350毫米，经对该方案的总体分析结果，决定不使用常规方案设计。

三、新设计方案分析

（一）总体设计分析

1、新设计方案相较于前一个起重机设计方案来说，在一定程度上对高度富余量、回转架供电架的上横梁高、起升机构至最高点距离、起升机构中心高、回转架高度、回转车轮的凸出架高度、回转轨道高度、回转轨道的垫厚、小车行走架的高度、小车轮踏面与架下盖板板底距离、小车运行轨道的高度、主梁上盖板的厚度、大车轨面到端梁的上平面距离等等，从而使新设计的可回转起升机构双梁式起重机的设计更为合理。

2、大车桥架。本设计中的大车桥架所采用的是双梁桥式起重机的中轨箱型梁的标准设计，大车轮距值为6100毫米，小车轨距值为3600毫米。

3、小车架。回转环形轨道的中径值为3400毫米，小车轮距值为5000毫米，小车轨距值为3600毫米。其承轨横梁与纵梁结构为偏轨箱型梁，从而尽量使回转环形轨道的直径缩小。即图2。

图2图3图4

4、回转架。本设计回转架结构为回转车轮角梁4个与矩形回转主车架组合，按要求将4个角梁镗孔后，再进行组焊，即图3。

回转架及4个回转角梁的上下平面各自位于同一平面，相较于原常规方案中的高脚设计有着更佳的水平刚性。设计采用单轮缘圆柱型的回转车轮，外置轮缘，不存在啃齿问题。而车轮组则是部分改动了定型双轮缘车轮组产品而成的，外协方便且设计工作量小。4个回转车轮轴线分布呈十字沿圆周分布，确保轮压均衡。位于回转架同一端的回转车轮与回转轨道接触点连线，是与设计在其上部卷筒中心线位于同一个铅垂平面之内的，因此回转架纵梁几乎不用对弯矩进行承受，所以梁高可以较小，小车整体高度也能有效降低，自重相应减轻。

5、起升机构。中心对称布置5吨起升机构2套于回转架的两端，即图4，制动器采用较低外形高度的。

6、回转架供电。本设计中的起升机构能够180回转，钢丝绳自2套起升机构上垂下，当起升机构完成同向旋转180度时，钢丝绳运动轨迹就会合为圆柱体，通常情况下，回转架的供电装置能够对小车行走架与圆柱体间的中空部分进行巧妙利用，进行弧形电缆滑车、弧形拖缆、大直径滑环等，在本设计中考虑到最优化设计，故不采用上述设置。

以本设计特点为依据，考虑到产品在全寿命期内便于维修，甚至免于维护，应调整设计方案以实现在设计阶段对产品成本进行有效控制的同时，确保设备运行的可靠性，在大车轨面的上部净空存在余量的条件下，放弃滑环供电设计。此外，设计构思了新型供电装置，其在小车行走架上固定，上跨回转架，到回转架的中心位置电缆向下入回转架中间空档，再分别向上部回转电机与卷扬机构供电，即图5。此供电方式充分利用了电缆的弯曲性能与许用扭转，不仅使供电可靠性增强，而且使运营与制造成本降低。

四、新设计方案缺点及措施

（一）缺点

在工作过程中，2套起升机构不同步，或其中一机构因故停机；总起重不过载，但某起升机构过载。

（二）措施

机械系统独立的起升机构在同步作业时，严禁单钩作业，或在非工作状态下可单独微调，使同步恢复；吊杠失衡明显时，应同时停止2机构的工作；某机构发生故障，另一机构立即停止工作；吊重不平衡，某机构超载，应同时停止2机构工作；吊重平衡，2机构均超载，应立即停止工作；起升机构工作状态下，严禁回转机构工作。

结语：此类新设计的起升机构可回转的双梁桥式起重机的性能较原先有了更大的改观。本设计对于起重机开展了功能原理与结构的创新，兼顾到了用户与制造商的效益，是对起重机设计的更高层次追求。

参考文献：