CN102942085B - 变频式液力偶合电缆卷筒 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种变频式液力偶合电缆卷筒，包括电缆卷筒筒体、导缆架和驱动系统，其驱动系统为由主轴箱，液力偶合器及变频电气控制器组成的柔性驱动系统，其中：液力偶合器通过皮带或者刚性联轴器连接驱动马达，驱动马达通过导体连接变频电气控制器，变频电气控制器连接和接收导缆架和指挥中心的信号并转换为电频率经导体传送至驱动马达，驱动马达接收电频率并产生对应速度驱动液力偶合器旋转，液力偶合器通过与主轴箱连接的输出轴将柔性扭矩传递给主轴箱，主轴箱连接并驱动电缆卷筒筒体与移动设备上的电缆卷筒同步转动收、放电缆。本发明采用高滑差液力偶合器加变频调速器作为电缆卷筒的驱动系统，解决了电缆卷筒收放电缆时的问题，结构简单，安装维护方便。
Description
技术领域
本发明涉及移动设备供电装置，特别指一种变频式液力偶合电缆卷筒。
背景技术
目前高端起重机如港口岸桥，场桥等的供电多采用多头驱动磁滞电缆卷筒如图3或变频调速电缆卷筒如图4，电缆在卷盘上的排列形式一般为单层，如图3和图4中的卷盘。一般情况下岸桥的运行距离较大，少则200米，多则400米不等，由于卷盘要求容缆较多，卷盘的D1和D2较大，在卷筒收放电缆过程中，电缆受到的张力波动幅度很大，很容易使电缆外皮破损，大大减少了电缆的使用寿命，针对该情况，供货商对多头驱动磁滞电缆卷筒通常会作改进，采用分段保护的形式，即在不同的阶段打开不同数量的驱动头，以减少卷筒放缆时电缆受到的拉力，尽管在控制和制造上更加复杂，但效果还是不可达到理想要求。
随着经济的发展，可靠安全高效成为物流业的底层要求，场桥（RTG）的特点是供电电流大，卷盘刚性要求好，转动惯量大，加速度大，速度快（可达120m/min），矢量变频调速电缆卷筒已不可很好的满足这一要求，由于加速要求，在响应速度上，变频调速卷筒通常要降低能效，用大马拉小车的方式才可勉强解决，但在电缆的保护上还是很欠缺的。
发明内容
本发明的目的是针对背景技术中存在的缺点和问题加以改进和创新，提供一种更安全、可靠、寿命长的变频式液力偶合电缆卷筒。
本发明构造一种包括电缆卷筒筒体，设置在移动设备电缆卷筒上的导缆架，和驱动电缆卷筒筒体动作的驱动系统的电缆卷筒，其驱动系统为由主轴箱，液力偶合器及变频电气控制器组成的柔性驱动系统，其中：
液力偶合器通过皮带或者刚性联轴器连接驱动马达，驱动马达通过导体连接变频电气控制器，变频电气控制器连接和接收导缆架和指挥中心的信号并转换为电频率经导体传送至驱动马达，驱动马达接收电频率并产生对应速度驱动液力偶合器旋转，液力偶合器通过与主轴箱连接的输出轴将柔性扭矩传递给主轴箱，主轴箱连接并驱动电缆卷筒筒体与移动设备上的电缆卷筒同步转动收、放电缆。
本发明具有以下优点和有益效果：
1、本发明采用一种高滑差液力偶合器加普通变频调速器作为电缆卷筒的驱动系统，很好的解决了电缆卷筒收放电缆时的诸多问题。
2、本发明中涉及一种高滑差液力偶合器，该液力偶合器的涡轮和泵轮允许有80%的发差而偶合器可在较低的温度达到热平衡，且对外力矩特性平滑可靠。
3、本发明解决了电缆卷筒放缆时因卷盘卷径变化较大而导致的电缆所受张力波动较大问题，且解决方式都是柔性的，使电缆的使用寿命大为延长。卷筒处于S1工作状况，收缆通过高频率信号可使卷筒迅速响应收缆要求，以简单可靠的办法有效的解决移动设备要求的快速响应问题，避免了收缆滞后带来的巨大隐患。
4、本发明结构简单，安装维护方便，没有复杂的程序控制和繁多的位置开关，易损件少，维护量小，提高了物流设备有效作业速度和作业时间。
附图说明
图1是本发明整体结构示意图。
图2是本发明液力偶合器结构示意图。
图3是本发明使用状态结构示意图。
图4是磁滞式电缆卷筒结构示意图。
图5是变频调速式电缆卷筒结构示意图。
具体实施方式
由图1至3可知，本发明包括电缆卷筒筒体1，设置在移动设备电缆卷筒上的导缆架7，和驱动电缆卷筒筒体1动作的驱动系统，其驱动系统为由主轴箱2，液力偶合器4及变频电气控制器6组成的柔性驱动系统，其中：
液力偶合器4通过皮带或者刚性联轴器连接驱动马达5，驱动马达5通过导体连接变频电气控制器6，变频电气控制器6连接和接收导缆架7和指挥中心的信号并转换为电频率经导体传送至驱动马达5，驱动马达5接收电频率并产生对应速度驱动液力偶合器4旋转，液力偶合器4通过与主轴箱2连接的输出轴将柔性扭矩传递给主轴箱2，主轴箱2连接并驱动电缆卷筒筒体1与移动设备上的电缆卷筒同步转动收、放电缆。
本发明所述的主轴箱2一侧通过主轴输出端法兰螺栓连接电缆卷筒筒体1，主轴箱2另一侧设置输入轴并通过键与液力偶合器4输出轴连接，主轴箱2上还设置有集电器3，并通过螺栓关联。所述的液力偶合器4包括密封外壳9，安装在密封外壳9内并随密封外壳9旋转的泵轮10,设置在密封外壳9中部的输出轴11，和设置在密封外壳9内、输出轴11上的涡轮13，其中泵轮10和涡轮13之间为液体容腔，输出轴11的一端设置皮带轮12与驱动马达5皮带轮对应，另一端连接主轴箱2；所述皮带轮12通过驱动马达5及皮带驱动并带动密封外壳9及泵轮10旋转，泵轮10带动液体容腔内液体旋转并将柔性扭矩通过涡轮13及输出轴11传递给主轴箱2。所述的导缆架7于移动设备或固定台架上电缆卷筒的下方，导缆架7上设置方向识别开关8，导缆架7还设置导线连接并传送信号至变频电气控制器6。所述的液力偶合器4及变频控制器6，组成既柔性又快速响应的驱动系统。
本发明的结构原理：
本发明采用变频调速加液力偶合器作为柔性驱动系统，主要由以下几个部件组成：电缆卷筒筒体1、主轴箱2、集电器3、液力偶合器4、驱动马达5、电气控制箱6、导缆架7和动力电缆等。其中：电缆卷筒筒体1即卷盘通过螺栓与主轴箱2主轴输出端法兰相连，集电器3通过螺栓与主轴箱2关联，液力偶合器4输出轴通过键与主轴箱2输入轴相连，驱动马达5通过皮带或刚性联轴器与液力偶合器4关联，电气控制箱6通过导体与驱动马达5相连，电缆卷筒安装于移动设备或固定台架上，导缆架安装于移动设备上，位于电缆卷筒的下方。
本发明的工作原理：
本发明是一种移动设备能量或信号传输物在移动过程中的收放系统。电缆卷筒安装于移动设备上，当移动设备处于总投入状态时，电缆卷筒处于堵转待命状态，当移动设备要求前进或后退时，驾驶室或指挥中心给电气控制箱6一个动作信号，电器控制箱6通过对导缆架提供的位置信号和驾驶室（指挥中心）发出的动作指令进行逻辑计算，瞬时判断出动作指令是要求电缆卷筒是收电缆还是放电缆，并基于该判断给驱动马达5一个对应的频率，收电缆给高频，放电缆给低频，模糊时给高频，驱动马达5得到电气控制箱6的不同电频率，产生对应的速度，该速度通过皮带或联轴器传递到液力偶合器4，液力耦合器4泵轮得到动能 ，通过液力将动能传递给涡轮，涡轮通过液力偶合器输出轴将柔性的扭矩传递给主轴箱2 ，主轴箱2得到柔性驱动扭矩后通过主轴箱2将扭矩传给卷盘1，卷盘1在扭矩的作用下卷绕或放出电缆，完成电缆与移动设备的同步收放要求。
本发明液力偶合器是柔性的传动元件，在一定量的充液条件下，其传递的功力与输入的速度相关联，（与速度的平方成正比）速度越大，传递的功力越大，且能迅速响应。普通变频调速器在卷筒收缆时给驱动电机一个较高的频率，液力偶合器以高效，柔性的形式大转矩迅速驱动卷盘。普通变频调速器在卷筒放缆时给驱动电机一个较低的频率，液力偶合器以高效，柔性及适当大小力矩协助移动设备将电缆放出。在此过程中，驱动系统起制动作用。在移动设备不动作或调整作业时，普通变频调速器给驱动电机一个较高的频率（与收缆相同），液力偶合器处于堵转状态，输出一定的力矩确保卷筒处于收缆响应状态。
本发明所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行的描述，并非对本发明构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域中工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。
Claims (1)
1.一种变频式液力偶合电缆卷筒，包括电缆卷筒筒体（1），设置在移动设备电缆卷筒上的导缆架（7），和驱动电缆卷筒筒体（1）动作的驱动系统，其特征在于驱动系统为由主轴箱（2），液力偶合器（4）及变频电气控制器（6）组成的柔性驱动系统，其中：
液力偶合器（4）通过皮带或者刚性联轴器连接驱动马达（5），驱动马达（5）通过导体连接变频电气控制器（6），变频电气控制器（6）连接和接收导缆架（7）和指挥中心的信号并转换为电频率经导体传送至驱动马达（5），驱动马达（5）接收电频率并产生对应速度驱动液力偶合器（4）旋转，液力偶合器（4）通过与主轴箱（2）连接的输出轴将柔性扭矩传递给主轴箱（2），主轴箱（2）连接并驱动电缆卷筒筒体（1）与移动设备上的电缆卷筒同步转动收、放电缆；
所述的液力偶合器（4）及变频电气控制器（6）组成柔性快速响应驱动系统，驾驶室或指挥中心给变频电气控制器（6）一个动作信号，变频电气控制器（6）通过对导缆架提供的位置信号和驾驶室或指挥中心发出的动作指令进行逻辑判断，瞬时判断出动作指令是要求电缆卷筒是收电缆还是放电缆，并基于该判断给驱动马达（5）一个对应的频率，收电缆给高频，放电缆给低频，模糊时给高频，驱动马达（5）得到变频电气控制器（6）的不同电频率，产生对应的速度，该速度通过皮带或联轴器传递到液力偶合器（4），液力耦合器（4）泵轮得到动能 ，通过液力将动能传递给涡轮，涡轮通过液力偶合器输出轴将柔性的扭矩传递给主轴箱（2） ，主轴箱（2）得到柔性驱动扭矩后通过主轴箱（2）将扭矩传给电缆卷筒筒体（1），电缆卷筒筒体（1）在扭矩的作用下卷绕或放出电缆，完成电缆与移动设备的同步收放；
所述的液力偶合器（4）包括密封外壳（9），安装在密封外壳（9）内并随密封外壳（9）旋转的泵轮（10）,设置在密封外壳（9）中部的输出轴（11），和设置在密封外壳（9）内、输出轴（11）上的涡轮（13），其中泵轮（10）和涡轮（13）之间为液体容腔，输出轴（11）的一端设置皮带轮（12）与驱动马达（5）皮带轮对应，另一端连接主轴箱（2）；所述皮带轮（12）通过驱动马达（5）及皮带驱动并带动密封外壳（9）及泵轮（10）旋转，泵轮（10）带动液体容腔内液体旋转并将柔性扭矩通过涡轮（13）及输出轴（11）传递给主轴箱（2）；所述的液力偶合器（4）的涡轮（13）和泵轮（10）具有80%的滑差；
所述的主轴箱（2）一侧通过主轴输出端法兰螺栓连接电缆卷筒筒体（1），主轴箱（2）另一侧设置输入轴并通过键与液力偶合器（4）输出轴连接，主轴箱（2）上还设置有集电器（3），并通过螺栓关联；
所述的导缆架（7）设置于移动设备或固定台架上电缆卷筒的下方，导缆架（7）上设置方向识别开关（8），导缆架（7）还设置导线连接并传送信号至变频电气控制器（6）。
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