Como elixir os carretes de cable?

tecnoloxía xigante | Novidades da industria | 22 de abril de 2025

1. Introdución

Os carretes de cable son dispositivos de enrolamento de cables que fornecen enerxía, enerxía de control ou sinais de control para equipos móbiles de gran tamaño. Úsanse amplamente en moitos equipos móbiles nos campos de portos, peiraos, proxectos de conservación de auga e aceiro, como grúas pórtico, grúas torre, grúas pórtico, grúas de peirao, maquinaria de manipulación de materiais a granel (recuperadoras de apiladores de rodas de cangilóns), grúas pórtico de presas de centrais hidroeléctricas e vagóns eléctricos de plataforma, iluminación e son de escenarios, etc.

2. Forma do produto

Segundo a forma de potencia, pódese dividir en: tipo manual, tipo de contrapeso, tipo elástico, tipo de motor de par, tipo de histérese, tipo de transmisión de frecuencia variable, tipo de acoplamento hidráulico e tipo de acoplamento magnético.
Segundo os diferentes materiais de enrolamento, pódese dividir en: carrete de cable, carrete de mangueira (o medio de transmisión é gas, líquido), carrete de cable óptico.
Os carretes de cable divídense en axiais de fila única e axiais de fila múltiple segundo a disposición do cable.
Os carretes de cable divídense en dous tipos segundo a posición da anela deslizante do colector: tipo interno de anela deslizante e tipo externo de anela deslizante.

3. Principios de deseño

3.1 Especificacións e tipos de cables

1) Diámetro exterior do cable, que afecta directamente ao tamaño axial do carrete.
2) Forma de cable, cable redondo ou plano. O cable plano só se pode enrolar nunha soa fila.
3) O peso unitario do cable (kg/m) e a lonxitude afectan á potencia necesaria para o carrete. Canto maiores sexan o peso e a lonxitude unitarios, maior será a potencia necesaria para o carrete.
4) O radio de curvatura do cable afecta o diámetro mínimo do carrete. Cando o diámetro do carrete é menor que o radio de curvatura do cable, o cable danarase.
5) O número de núcleos de cable afecta o número de aneis deslizantes do colector.
6) A tensión e a corrente afectan o illamento e o tamaño do anel deslizante do colector. O tipo elástico só se pode usar para equipos por debaixo de 500 V.

3.2. Lonxitude do enrolamento

Afecta o tamaño radial e a potencia requirida do carrete. Canto maior sexa a lonxitude, maior será a potencia requirida.

3.3. Velocidade de movemento do equipo

Afecta á potencia do motor e á relación de transmisión do carrete de cable eléctrico. Cando a velocidade de movemento do equipo supere os 60 metros/minuto, débese seleccionar o tipo de control de frecuencia variable.

3.4. Altura de instalación do equipo

Canto maior sexa a altura de instalación, maior será a demanda de potencia.

3.5. Método de enrolamento

 

Imaxe do método de enrolamento

3.6. Outros factores

1) Material do carrete: aceiro carbono, aceiro inoxidable 304, aceiro inoxidable 316.
2) Nivel de protección: IP55, IP56, IP65
3) Guía do cable: se se precisa unha guía, se a guía precisa unha función de protección contra a tensión
4) Guía de cables: se se precisa unha guía de cables
5) Método de alimentación: fonte de alimentación de punto medio/punto final, etc.

 

Diagrama de instalación do marco guía

4. Ámbito de aplicación de diferentes carretes de cable

4.1. Carrete de cable con contrapeso

É un dispositivo mecánico que enrola o cable automaticamente mediante o principio de almacenamento de enerxía cando se levanta o peso. Cando se tira do cable, o carrete de cable xira, facendo que o carrete de cable conectado coaxialmente ao carrete de cable xire, para levantar o peso e almacenar enerxía potencial. Cando o carrete enrola o cable, o peso cae para liberar a enerxía potencial. Baixo a acción da tensión do cable, o carrete de cable conectado coaxialmente ao carrete de cable xira e enrola o cable de forma sincrona.
Vantaxes: estrutura sinxela, rendemento estable e fiable, instalación e mantemento fáciles e longa vida útil.
Desvantaxes: gran tamaño, limitado polo percorrido, se se require un gran percorrido, débese deixar espazo de instalación suficiente.
Ámbito de aplicación: grúas pórtico con percorrido curto de cables de gran tamaño por riba de 35 mm², vagóns de cucharón, vagóns de ferro fundido, vagóns de escoria en talleres de fabricación de aceiro e outros equipos. Estes equipos son axeitados para ancorar cables en puntos finais e puntos medios.

4.2. Carrete de cable de resorte

É un dispositivo mecánico que enrola automaticamente o cable empregando o principio de almacenamento de enerxía ao liberar o resorte do carrete do cable. Cando se tira do cable, o carrete xira para tensar o resorte en espiral e almacenar enerxía; cando o carrete volve, enrolará automaticamente o cable.
Vantaxes: bo rendemento de sincronización, pequena tensión do cable, baixo prezo.
Desvantaxes: Debido á vida útil limitada do propio resorte, a vida útil deste tipo de carrete é relativamente curta e está limitada pola carreira.
Ámbito de aplicación: Enrolamento horizontal e vertical de cables de alimentación e cables de control de menos de 35 mm², como ventosas de electroimáns de elevación, pinzas, carros eléctricos planos e outros equipos e condicións de traballo similares. Estes dispositivos son axeitados para ancorar cables en puntos finais e medios.

4.3. Carrete de cable de acoplamento magnético

A tecnoloxía principal é usar un acoplador magnético permanente como mecanismo diferencial síncrono. O proceso de enrolamento do cable consiste en que a potencia acciona o carrete para enrolar o cable a través do acoplador magnético permanente. O acoplador e o carrete deslízanse constantemente de forma diferencial para garantir que a velocidade de enrolamento do cable sexa a mesma que a velocidade de movemento do equipo. Ao axustar o par de saída do acoplador magnético permanente, a tensión do cable pódese axustar dentro dun certo rango. O proceso de liberación do cable realízase a través dun dispositivo de embrague unidireccional e a potencia non se pode transmitir ao acoplador nin ao carrete. Baixo a acción da tensión do cable, o carrete supera a histérese do dispositivo de histérese de liberación do cable e libera o cable de forma síncrona.
Vantaxes: tecnoloxía madura e alto rendemento de custo. O rendemento de sincronización do carrete e o equipo móbil é estable e fiable. A tecnoloxía magnética permanente utilízase na fase final do sistema de transmisión, con baixa velocidade e sen fenómeno de quecemento; cando o cable se enrola e se libera, a tensión do cable pódese axustar para protexelo.
Desvantaxes: ruído elevado.
Ámbito de aplicación: cables con especificacións inferiores a 35 mm², como carros eléctricos de plataforma, carretillas, grúas torre, grúas ponte ou pórtico, apiladores e recuperadores e outros equipos e condicións de traballo similares. Apto para ancorar cables en puntos finais e medios.

4.4. Carrete de cable mellorado con acoplamento magnético

O principio deste carrete de cable é o mesmo que o anterior. O motor de disco ou o motor de freo pódense seleccionar segundo as necesidades do usuario. O método de control eléctrico do carrete consiste en que o motor de enrolamento do cable funciona e o motor de liberación do cable está apagado.
Vantaxes: estrutura máis compacta, tamaño pequeno, masa pequena, instalación sinxela.
Desvantaxes: ruído elevado.

4.5. Carrete de cable do motor de par parado a longo prazo

Emprega un motor de par con características de parada a longo prazo e regulación de velocidade automática como potencia. A velocidade de saída do motor diminúe automaticamente co aumento da carga externa e a velocidade do cable do carrete axústase automaticamente para que sexa a mesma que a velocidade de desprazamento do equipo; ao soltar o cable, baixo a acción da tensión do cable, o par do motor de parada supérase para soltar o cable de forma sincrona; ao estacionar e apagar, o freo de disco do motor de par úsase para bloquear o cable para garantir que o cable non escorregue.
Vantaxes: o motor sempre está alimentado, o control electrónico é sinxelo, a taxa de fallos pódese reducir, o rango de enrolamento do cable é amplo e o percorrido é longo.
Desvantaxes: Ao soltar o cable, é necesario superar a resistencia ao par de parada do motor e os cables pequenos deben usarse con precaución.
Ámbito de aplicación: cables de gran tamaño, como apiladores, pontes ou grúas pórtico, e equipos móbiles que circulan por longas distancias. Estes dispositivos son axeitados para ancorar cables en puntos finais e medios.

4.6. Carrete de cable de histérese

Un disco feito de aceiro magnético permanente forma un campo magnético multipolar alterno. Hai un forte disco de indución fronte ao disco. Cando o motor acciona o disco de indución para que xire a alta velocidade, o disco magnético é accionado para xirar a través do acoplamento magnético. Cando os dous discos teñen un deslizamento de velocidade, o disco magnético multipolar magnetizará alternativamente o disco de indución no lado oposto, xerando así un par (é dicir, "acoplamento magnético") que resiste este deslizamento e acciona (ou frea) o disco magnético para que xire. O carrete de cable é accionado polo motor para transmitir potencia ao acoplamento de histérese e, despois da desaceleración, o par amplificado transmítese ao carrete de cable. Cando o carrete de cable está funcionando, o motor sempre xira na dirección do enrolamento do cable. Cando o equipo de elevación se afasta da fonte de alimentación, o cable tira do carrete para invertir o sentido de giro, facendo que os dous carretes escorreguen e liberen o cable do carrete. O par do campo magnético do acoplamento de histérese sempre garantirá que o cable estea nun estado tensado durante o proceso de liberación do cable. Cando o equipo de elevación regresa, a tensión do cable no carrete desaparece e o carrete de cable xira na dirección do enrolamento para completar a condición de enrolamento do cable.
As súas vantaxes son a estrutura compacta, a facilidade de instalación e mantemento, o par de saída axustable segundo as condicións de traballo reais, a boa función de autofreo, a ausencia de instalación de freos e o funcionamento fiable do tambor de cable. O seu sistema de control é sinxelo e pódese conectar co sistema de control de avance e retroceso do equipo. Mentres o equipo estea en funcionamento, o motor do tambor funcionará e a secuencia de fases non cambiará. Durante o funcionamento do tambor de cable, o acoplamento de histérese pode axustar a velocidade segundo a velocidade de funcionamento do equipo anfitrión, de xeito que a velocidade da liña do tambor de cable para retraer e liberar o cable estea sincronizada coa velocidade de funcionamento do equipo anfitrión.
A súa desvantaxe é que, no caso dunha gran capacidade de cable e unha alta altura de instalación do host, para reducir o aumento da temperatura do rotor e aumentar a súa vida útil, é necesario adoptar o concepto de deseño de pequeno par multicabezal, o que é relativamente caro.
É axeitado para maquinaria e equipos móbiles pesados, como grúas pórtico portuarias, grúas portacontenedores, cargadoras de barcos, grúas torre, etc. Estes equipos son axeitados para ancorar cables en puntos finais e medios.

4.7. Carrete de cable de frecuencia variable

O motor de frecuencia variable é unha estrutura de instalación B5, conectada directamente ao extremo de entrada do redutor. Un extremo do eixe de saída do redutor está conectado ao carrete de cable mediante unha conexión de chave e o outro extremo está conectado ao anel deslizante eléctrico na caixa do colector. O redutor e a caixa de transmisión do anel colector están fixados na parte superior da base. O armario de control do inversor é independente do carrete de cable e a posición de instalación axeitada pódese seleccionar segundo a situación real. Baixo o vector de bucle pechado (con control vectorial do sensor de velocidade), o inversor selecciona o modo de control de par de bucle aberto e calcula o diámetro real do carrete do carrete de cable mediante a integración do grosor para controlar con precisión o par de saída do motor, garantindo así que o cable non cause cambios de tensión debido a cambios no diámetro do carrete cando se enrola no carrete, é dicir, a tensión do cable é constante. O carrete de cable ten as seguintes vantaxes:
(1) Durante o proceso de enrolamento e desenrolamento do cable, independentemente de onde estea o equipo na vía, a tensión que actúa sobre el é sempre constante e a tensión do cable pódese axustar arbitrariamente mediante a entrada de parámetros do inversor e o funcionamento do botón do panel da caixa de control, o que maximiza a protección do cable e prolonga considerablemente a súa vida útil.

(2) O carrete pode responder rapidamente aos cambios na velocidade de funcionamento do equipo e pódese sincronizar co equipo. O seu rendemento é preciso e sensible.
(3) Rompe os obstáculos do deseño tradicional de carretes de cable, como os de tipo histérese e os de motor de par. Non está restrinxido polas especificacións extraordinarias das especificacións do cable, a lonxitude do enrolamento, a velocidade do equipo e a altura de instalación. O carrete de cable en calquera condición de traballo complexa é accionado por un motor de frecuencia variable con diferente potencia.
(4) Ten unha forte adaptabilidade e pode traballar continuamente baixo unha carga elevada durante todo o día.
(5) O carrete e o equipo están conectados para protexer o funcionamento, o que evita eficazmente accidentes como a rotura do cable.
(6) O motor do carrete está controlado e protexido con precisión polo convertidor de frecuencia, o que pode prolongar a súa vida útil.
(7) O carrete de cable tipo motor de control de frecuencia variable pode cambiar automaticamente a frecuencia de funcionamento do motor de frecuencia variable do carrete segundo a tensión establecida e a velocidade de funcionamento do equipo anfitrión (carro), e funcionar normalmente a calquera velocidade de 0 a n (n é a velocidade asíncrona). Cando o equipo anfitrión está apagado, o freo do motor de frecuencia variable do carrete de cable frena para garantir que o cable non escorregue.
Vantaxes: pode controlar con precisión a forza, protexer mellor o cable e prolongar a vida útil do cable.
Desvantaxes: o prezo é o máis caro entre produtos similares
Ámbito de aplicación: grúas pórtico portuarias, grúas portacontenedores, cargadoras de buques, grúas torre e outras máquinas e equipos móbiles pesados.