CN1030441C - 一种电缆收放装置 - Google Patents

Abstract

一种电缆收放装置，该装置保留了已有技术中电缆卷筒摩擦驱动方式，同时增设了一套由压力弹簧和可沿轴线移动的压缩或放松压力弹簧的压力调整齿轮，驱动压力调整齿轮的减速齿轮组及齿轮组工作电机构成的变矩机构，该机构能对应于电缆施于卷筒的变化力矩自动变化驱动和阻尼力矩，取得了在收、放电缆时，电缆均匀受力及设备平稳运行的效果。

Description

本发明提供一种用于在场地内移动的各类机械的供电电缆的收放装置。

当前，在广泛使用的门式起重机，装卸机，斗轮堆取料机上，都需要安装有供电电缆卷绕装置。通过该装置收放电缆，以适应这类机械在场地内行走时对电源的位置变化要求。虽然整机因用途和功率大小而多种多样，但电缆收放装置的基本构成都是三大部分，即卷筒，动力装置，传动机构。由于电缆是在卷筒上逐层收进或放出的，也就是说缠绕半径是变化的。这就导致电缆对卷筒的作用力矩是变化的。又由于整机是均速行走的，而卷筒的转动速度却是不断变化的，因此需要解决动力装置与卷筒之间的力矩及转数的协调问题。

在已有技术中，为适应卷筒所受电缆作用力矩及转数的变化，有两种卷筒驱动形式：一种是动力装置本身输出的力矩及转数是可变化的。使输出力矩及转数与电缆施于卷筒的力矩及转数同步变化。以此来实现动力装置对卷筒均匀，稳定和驱动。采用这种形式的有力矩电机（如第91208597.5号中国专利），液压马达（如第4114、827号美国专利）。另一种方式是动力装置的转数、输出力矩是固定的，仅通过传动机构来实现卷筒和动力装置间的差动（如中国专利第91222785.3号给出的自差阻尼式电缆收放装置）。

但现有技术中上述几种结构各自都存在着明显的局限性。如采用液压马达虽然能直接变矩、调速，但结构复杂、精密程度要求高，制造和使用成本要大得多。采用力矩电机虽然也可以得到变化的转数和力矩，但力矩电机堵转时间较短（一般不超过5分钟）当前尚无理想的延时办法。这就限制了整机的行走距离，使工作覆盖面很小，不能满足较大场地的工作需要。采用前述给出的自差阻尼式电缆收放装置，只具有差动功能，但力矩在工作过程中是不变的，因而电缆受力仍然是不均匀的，对电缆自身及卷绕工作都很不利。

本发明的目的是在以往的摩擦片式自差阻尼式电缆收放装置的基础上，通过一套改变摩擦片之间压力的机构，以实现卷筒的驱动力矩对应电缆对卷筒的拉力而变化。

本发明的设计思想是：仍采用已有技术中摩擦传递动力的方式和通过摩擦片间的滑动实现的差动效果。在此基础上，用一套辅助动作机构，根据卷筒所受电缆拉力的变化规律，协调的压缩和放松使摩擦片间产生压力和压力弹簧，形成有变矩功能的变矩器。其具体结构是：用一套同轴线设置的圆盘摩擦片，传递转矩。和动力轴直接相连的为主动片，靠主动片摩擦驱动的为从动片。主、从摩擦片相间的设若干片。同时将主动片组成从动片组设计成可轴向移动形式，在其后设压力弹簧。在弹簧后设一个可沿轴向移动的齿轮。齿轮的前后移动可以采用齿轮的轴孔和齿轮轴带有相配合的螺纹，在齿轮转动时，推动齿轮。由于该齿轮是用来压缩或放松压力弹簧的，所以定名为压力调整齿轮。压力调整齿轮的转动是很容易实现的，只需设一辅助电机（此处称变矩器工作电机）。经过一组减速齿轮就可以了。此外需要提一下的就是：由于压力调整齿轮是移动的，所以直接驱动该齿轮的驱动轮需制成长圆柱形。另外，压力调整齿轮的转数要根据预先选定的电缆规格及卷筒的直径和底径，卷筒设置高 度等参数所确定的电缆对卷筒所施力矩的数值和变化速率，再经减速机的转数比驱动机转数摩擦片、弹簧的各项参数换算成齿轮压缩弹簧的起、始位置和移动速度，最后用压力调整齿轮的轴孔螺矩分解成转数。有了压力调整齿轮转数和选定的变矩器工作电机的转数，就可以设计出变矩器减速齿轮组的减速比和较相应的齿轮个数。

为了便于制造、安装和平稳地传递动力，将构成变矩器的摩擦片、弹簧、压力调整齿轮，减速齿轮用一壳体封闭安装起来。在壳体内将摩擦片、弹簧、压力调整齿轮同轴线设置。压力调整齿轮轴为一套筒状。套在动力驱动轴外并固定在壳体上。在壳体上安装变矩器工作电机，驱动壳体内减速齿轮。同时将整个变矩器与卷筒驱动电机、制动器、减速机同轴线安装。到此就完成了全部电缆收放装置的机械部分。在完成了机械部分之后，再安装变矩器工作电机的双向开关，换向限位器及控制整机行走电机，卷筒驱动电机，变矩器工作电机同时通、断的开关，以上即完成本发明的全部技术构成。本发明的工作过程是：当整个机械由场地一端向中间行走时，需卷筒收缆，此时电缆施于卷筒的力矩逐渐降低。卷筒驱动电机处于运行状态。制动器放开。动力经摩擦片、减速机、链条、驱动卷筒转动收缆。同时，变矩器工作电机向压缩弹簧的方向转动，压力调整齿轮在转动过程中向摩擦片方向移动，压缩压力弹簧，使摩擦片间的摩擦力矩和电缆施于卷筒的力矩同步增长。当整机运行开始离开场地中间时，变作放缆过程。此时限位开关使卷筒驱动电机的关闭，制动器制动，主动摩擦片停转。电缆拉动卷筒。克服摩擦片阻力转动，放出电缆。变矩器工作电机经换向开关换向转动，使压力弹簧逐渐放松，摩擦片间和摩擦力矩逐渐减小，适应电缆向卷筒轴心靠拢而变小的作用力矩。

使用本发明的积极效果是：不仅实现了摩擦片传动形式的差动效果，而且在驱动卷筒收缆和卷筒克服阻力放缆时，所需要和所克服的力矩都是和电缆施于卷筒的力矩同步变化的。保证了电缆的稳定均匀的受力，不至于造成打滑或拉伤电缆。这就用最简单的机械方式，解决了收放电缆装置的很久未能解决的棘手问题。

附图为本发明的整体示意图。其中1为卷筒。2为直接驱动卷筒的链条传动系统。3为减速机。4为变矩器工作电机，是调整摩擦片间压力的动力源。5为减速齿轮组。6为壳体。7为电缆卷筒驱动电机。8为制动器，在卷筒收电缆时，制动器放开，使电动机的动力传递到卷筒，在放缆时制动器制动使主动摩擦片固定。在摩擦片间形成放缆阻力。9为套在传动轴外并固定在壳体上的外表带螺纹的压力调整齿轮轴。10为轴孔带螺纹的压力调整齿轮。11为压力弹簧。12为主动摩擦片。13为从动摩擦片。

本发明的实施例为：设货场长度为400m。此时电缆长应为200米，选用直径60毫米的电缆。电缆卷筒的底径设定为1.2米，外径为4.2米，卷筒距地面高度3.2米。整机行走速度为28米/分。卷筒驱动电机为2.2千瓦、810转/分普通电动机。制动器选用直径200毫米，制动力矩为40牛顿/米的常闭制动器。摩擦片选用C20车床床头箱离合器，摩擦片，材质为10号钢渗碳处理，裁成平均直径为120毫米的圆片。主、从动片共12片。主动片组以花键的形式安装在与动力输出轴连接的花键轴上，并可在轴向上移动。第一片（靠近卷筒电机方向）主动摩擦片和压力调整齿轮之间安装压力弹簧。压力弹簧的参数为钢丝直径为7.5毫米，弹簧的外径为123毫米，总圈数为9.5圈，弹簧长度为245毫米。压力弹簧尾端安装压力调整齿轮。压力调整齿轮直径为272毫米。齿轮轴孔直径为95毫米螺矩2毫米，齿轮轴内径为80毫米，一端带有法兰，固定在壳体上。变矩器工作电机选用0.2千瓦，1380转/分普通电动机。变矩器减速齿轮总减速比为327.893∶1。减速机选用摆线减速机，输入2.2千瓦，速比59∶1。减速机与卷筒间的链条传动机构和已有技术中的相同。将上述部件按本说明书所说明的顺序，用现有技术中的常规方法安装连接，本发明实施例即告完成。

Claims (1)

1. 一种电缆收放装置，包括电缆卷筒(1)，减速机(3)，电缆卷筒驱动电机(7)，电机制动器(8)及连接减速机动力输出轴与卷筒轴的链传动机构(2)，减速机、卷筒驱动电机之间的摩擦片差动传动机构(12、13)，其特征在于，所述的摩擦片差动传动机构设有变矩装置，变矩装置由变矩工作电机(4)，减速齿轮组(5)，压力调整齿轮轴(9)，压力调整齿轮(10)，压力弹簧(11)，主动摩擦片(12)，从动摩擦片(13)构成，其安装及传动关系是：各转动件的轴都安装在壳体(6)上，变矩电机驱动减速齿轮组(5)，减速齿轮组中最后一个长圆柱齿轮啮合压力调整齿轮(10)，压力调整齿轮轴(9)套在主动摩擦片驱动轴外并固定安装在壳体上，压力调整齿轮与压调整齿轮轴采用螺杆、螺母的方式配合，在压力调整齿轮与第一片主动摩擦片之间安装压力弹簧(11)，主动摩擦片组安装在与卷筒驱动电机相连的外表面为花链槽的花链轴上，从动摩擦片组安装在与减速机相连的内表面为花链槽的圆筒内，主、从动摩擦片间隔安装，主、从动摩擦片均可在各自的花键轴上滑动。