专利名称：起重机供电电缆卷筒控制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种起重机，特别涉及一种起重机供电电缆卷筒控制系统。
背景技术：
大型起重设备由于装机容量大、移动范围大所以采用高压配电方式供电。高压供电可以大幅度减小供电电缆的截面积、降低线路损耗，因此高压供电得到了广泛的应用。但是高压供电也带来了一些问题，起重机的频繁移动，供电电缆需频繁收放，如何使高压供电电缆安全可靠的供电是一个值得思考的问题。起重机采用磁滞离合器式电缆卷筒作为移动供电装置，磁滞式电缆卷筒由电缆卷·盘、行星减速箱、圆锥减速箱、卷筒集电器、转速限位开关、磁滞式联轴器以及力矩式电动机组成。该设备采用了磁滞式联轴器为同步差速机构，利用磁力耦合原理保证了电缆卷盘收放电缆的速度始终与移动式电气设备同步。磁滞式电缆卷筒是由电动机将动力传至磁滞联轴器，经行星减速箱、主减速箱二级变速后将放大的力矩传至电缆卷盘。电缆卷筒工作时，电动机始终向收缆方向旋转，并且磁滞式电缆卷筒系统的电动机上加装有单向轴承，电机只允许朝一个方向旋转。磁滞离合器主要包括一个由永磁体制成的产生一个交替多极磁场的磁盘和一个强磁感应盘组成。高速旋转的力矩电机与感应盘相连，通过磁稱合带动磁盘运转。一旦出现两盘之间的转速滑差，多极磁盘交替磁化对面的感应盘，而产生一种抗拒这种滑差的扭矩。这就是两盘之间通过“磁耦合”而拖动(或制动)磁盘旋转。磁滞式电缆卷筒系统由力矩式电机驱动，力矩式电动机驱动减速箱，减速箱驱动电缆卷筒。磁滞式电缆卷筒系统的电机上加装有单向轴承，电机只允许朝一个方向旋转，电机实现收缆和放缆两个方向的任务的关键在于力矩电机与减速箱之间采用了非刚性连接，即磁滞式离合器。磁滞式电缆卷筒收缆时，力矩电机驱动磁滞式离合器与电机直接连接的部分旋转，离合器与减速箱连接的一端在磁力的作用下跟随与电机相连的一端旋转。收缆时电缆卷筒的方向与大车行走方向一致，此时只要克服电缆的重力就能完成收缆任务，我们通过调整磁滞式离合器的磁力的大小来改变磁滞力矩的大小。在收缆状态下，电缆满盘时所需的力矩最大，只要满盘时能够完成收缆，那么起重机在整个行程中都能完成收缆任务。放缆时，力矩电机的旋转方向并没有改变，所以放缆时电缆卷筒的方向与大车行走方向相反，此时阻力来自于电缆自身的重力和电缆的拉力，当阻力大于磁滞式离合器的磁力时，磁滞式离合器与电机相连的一端在力矩式电机的作用下跟随电机旋转，与减速箱相连的一端在阻力和磁力的作用下(此时阻力大于磁力)跟随电缆卷筒的方向旋转，电缆被放下，这时磁力起到阻碍放缆的作用，防止电缆过快的被释放，从而保证电缆始终处于拉紧状态。磁滞离合器的结构主要包括一个由永磁体制成的产生一个交替多极磁场的磁盘和一个强磁感应盘组成。高速旋转的力矩电机与感应盘相连，通过磁稱合带动磁盘运转。一旦出现两盘之间的转速滑差，多极磁盘交替磁化对面的感应盘，而产生一种抗拒这种滑差的扭矩。这就是两盘之间通过“磁联接”，而拖动(或制动)磁盘旋转。电缆卷筒是由电动机将动力传至磁滞联轴器，再经减速后，将放大后的力矩传至电缆卷盘。电缆卷筒工作时，电动机始终向收缆方向旋转。当起重设备远离供电电源点方向行走时，通过对电缆拖拽克服磁滞联轴器的磁场扭拒，使两盘之间产生滑差，把卷盘上的电缆放开。由于“磁耦合”的存在，磁滞联轴器的磁扭矩将始终保持在放缆过程中处于张紧状态。当起重设备回行时，对电缆的拖拽力消除，电缆卷筒朝设定卷取方向旋转而进行收缆。磁滞式离合器的工作原理为主动式收缆，被动式放缆，放缆是电缆始终处于拉紧状态，这种方式能保证电缆始终与吊车行走同步，得到广泛的应用，但这种放缆方式对力矩大小的要求很高，小了电缆会自由落下，大了电缆张得过紧，影响电缆的使用寿命，极端情况还会产生安全事故；另一方面，电缆卷筒上电缆受力情况随着卷筒上电缆的多少时刻在变化，想要控制十分不易，为保证电缆始终与起重设备行走同步，通常把磁滞式离合器的力矩调节至电缆卷筒满缆时能收紧电缆，这样大的力矩对高压电缆电缆十分不利。磁滞离合器磁力力矩Fe与磁场强度、磁阻、正对面积有关；而磁阻.在磁滞离合器中只有永磁盘和感应盘之间的间隙为变量，我们通过改变感应盘和永磁盘之间的间隙来调节磁滞式电缆卷筒力矩的大小。 图I为电缆卷筒放缆时电缆卷筒的受力示意图，由图可知，电缆卷筒的放缆动力实际为电磁力矩Fe与电缆卷筒的重力G及电缆所受拉力F拉的合力。当Fe > G+F拉时电缆卷盘为收缆，当Fe〈G+F拉时电缆卷盘放缆。为了确保高压电缆的安全，电缆卷筒控制要求电缆始终缠绕在卷筒上，为达到这一要求，在传统电缆卷筒控制上，我们通常通过调节磁滞式离合器的气隙，使电缆卷筒在电缆接近满盘时也能确保收缆的力矩，此时电缆卷筒的电磁力矩Fe大于电缆的拉力F拉及电缆的重力G的合力。磁滞式离合器的工作原理为主动式收缆，被动式放缆，放缆是电缆始终处于拉紧状态，这种方式能保证电缆始终与吊车行走同步，得到广泛的应用，但是这种放缆方式对力矩大小的要求很高，小了电缆会因重力作用而下垂，大了电缆因张力过大而损伤(圆形移动电缆外护套出现麻花状痕迹或扁电缆外护套有包鼓说明收缆力矩过大)，影响电缆的使用寿命，极端情况还会产生安全事故；另一方面，电缆卷筒上电缆的受力情况随着卷筒上电缆的多少时刻在变化，想要控制十分不易，为保证电缆始终与起重设备行走同步，通常把磁滞式离合器的力矩调节至电缆卷筒满缆时能收紧电缆，这样大的力矩对高压电缆电缆十分不利，经常遇到电缆过紧现象。如图2所示，通常采用高压供电的起重机采用用摆动式导缆架，摆动式导缆架除了在电缆卷筒收放缆时起电缆导向作用外，还能通过检测安装在导缆架的四个限位开关来判断电缆的松、紧。摆动式导缆架上的限位虽然能检测出过松或过紧的状况，并在紧急情况下使大车机构停车，但为了在安全的前提下最大限度的保障生产的连续性，这样的方式是不行的。通过前面的分析可知要解决这个问题的关键所在就是要根据电缆卷盘上电缆的多少来实时调整电缆卷盘输出的力矩。由前面的受力分析可知，要改变力矩有两种方式一是改变磁滞离合器的间隙；另一种方式是改变原动机的力矩。根据电缆卷筒的实际工况，要适时调节力矩我们比较容易做到的是改变原动机的力矩，即通过增减驱动电机的数量来实现。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题是为了克服现有技术中高压电缆容易过紧甚至损坏的缺陷，提供一种起重机供电电缆卷筒控制系统。本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题的一种起重机供电电缆卷筒控制系统，其包括一大车、一电气连接电路和若干电机，其特点在于，所述起重机供电电缆卷筒控制系统还包括一用于判断起重机卷筒工作状态并调整工作电机数量的智能系统。其中，所述电机数量为四台，包括一第一电机、一第二电机、一第三电机和一第四电机，所述电气连接电路包括一用于驱动所述第一电机的第一接触器、一用于驱动所述第二电机的第二接触器、一用于驱动所述第三 电机的第三接触器和一用于驱动所述第四电机的第四接触器。其中，所述智能系统包括一用于搜集所述大车的位置并发出位置信号的绝对值编码器、一用于驱动所述第一接触器和所述第二接触器的第一中间继电器、一用于驱动所述第三接触器和所述第四接触器的第二中间中间继电器、一用于接收位置信息和控制所述第一中间继电器和所述第二中间继电器得电失电的PLC。其中，所述PLC与所述绝对值编码器的输出接口、所述第一中间继电器和所述第二中间继电器连接，还用于设定一极限位置和一中间位置，在接收的位置信号属于极限位置时驱动所述第一中间继电器得电，使所述第二中间继电器失电；在接收的位置信号属于中间位置时驱动所述第一中间继电器和所述第二中间继电器都得电。其中，所述电机数量为四台，包括一第一电机、一第二电机、一第三电机和一第四电机，所述电气连接电路包括一用于驱动所述第一电机和所述第二电机的甲接触器、一用于驱动所述第三电机的乙接触器和一用于驱动所述第四电机的丙接触器。其中，所述智能系统包括一用于判断卷筒是收缆或放缆并发出收缆或放缆信号的收放缆信号采集装置、一用于判断卷筒上线缆是否超过50%并发出信号的卷筒检测装置和一用于驱动所述甲接触器、所述乙接触器和所述丙接触器得电失电的PLC。其中，所述PLC和所述收放缆信号采集装置输出接口、所述卷筒检测装置的输出接口、所述甲接触器、所述乙接触器和所述丙接触器连接，还用于在接收到放缆信号时驱动所述甲接触器得电，使所述乙接触器和所述丙接触器失电；在接收到收缆信号和卷筒上线缆少于等于50%的信号时，驱动所述甲接触器和所述乙接触器得电，使所述丙接触器失电；在接收到收缆信号和卷筒上线缆多于50%的信号时，驱动所述甲接触器、所述乙接触器和所述丙接触器都得电。本实用新型的积极进步效果在于通过本实用新型的使用，可以有效避免了收缆时的电缆过紧现象，提高了安全性。
图I为现有技术的放缆时电缆卷筒的受力示意图。图2为现有技术的摆动式导缆架结构图。图3为本实用新型实施例I的电气连接电路图。图4为本实用新型实施例I的PLC控制图。图5为本实用新型实施例2的电气连接电路图。图6为本实用新型实施例2的电气控制图。图7为本实用新型实施例2的PLC输入图。[0028]图8为本实用新型实施例2的PLC输出图。
具体实施方式
以下结合附图给出本实用新型较佳实施例，以详细说明本实用新型的技术方案。实施例I 本实施例米用的现有技术包括一大车、一电气连接电路和若干电机，改进处在于，所述起重机供电电缆卷筒控制系统还包括一用于判断起重机卷筒工作状态并调整工作电机数量的智能系统。如图3所示，所述电机数量为四台，包括第一电机5M3(I1、第二电机5M3(I2、第三电机5M303和第四电机5M3(i4,所述电气连接电路包括一用于驱动所述第一电机5M3(i1的第一接触器KMl、一用于驱动所述第二电机5M3(i2的第二接触器KM2、一用于驱动所述第三电机5M3(i3的第三接触器KM3和一用于驱动所述第四电机5M3(i4的第四接触器KM4。 所述智能系统包括一用于搜集所述大车的位置并发出位置信号的绝对值编码器、一用于驱动所述第一接触器KMl和所述第二接触器KM2的第一中间继电器6K309、一用于驱动所述第三接触器和所述第四接触器的第二中间中间继电器6K310和一 PLC。所述PLC可以设定一极限位置和一中间位置，如图4所示，所述绝对值编码器的输出接口连接到所述PLC的“INI” 口，在接收的位置信号属于极限位置时驱动所述第一中间继电器6K309得电,使所述第二中间继电器6K310失电；在接收的位置信号属于中间位置时驱动所述第一中间继电器6K309和所述第二中间继电器6K310都得电。实施例2本实施例米用的现有技术包括一大车、一电气连接电路和若干电机，改进处在于，所述起重机供电电缆卷筒控制系统还包括一用于判断起重机卷筒工作状态并调整工作电机数量的智能系统。如图5所示，所述电机数量为四台，包括第一电机5M3(I1、第二电机5M3(I2、第三电机5M303和第四电机5M3(i4,所述电气连接电路包括一用于驱动所述第一电机5M3(i1和所述第二电机5M3(i2的第二接触器5KM3、一用于驱动所述第三电机5M3(i3的第三接触器5KM4和一用于驱动所述第四电机5M3Q4的第四接触器5KM5。所述智能系统包括一用于判断卷筒是收缆或放缆并发出收缆或放缆信号的收放缆信号采集装置、一用于判断卷筒上线缆是否超过50%并发出信号的卷筒检测装置7SQ21和-PLC0所述PLC和所述收放缆信号采集装置输出接口、所述卷筒检测装置的输出接口、所述甲接触器5KM3、所述乙接触器5KM4和所述丙接触器5KM5连接。如图6所示，卷筒检测装置75021输出接口和所述PLC的01108 口连接，为了最大化利用现有装备，此处收放缆信号采集装置使用摆动式导缆架的位置检测SBl和SB2，左行时，SBl动作发出收缆信号，SB2动作发出放缆信号；右行时，SBl动作发出放缆信号，SBl动作发出收缆信号。当然也可以使用别的装置，起到的效果类似。如图6、图7和图8所示，所述PLC在接收到放缆信号时驱动所述甲接触器5KM3得电，使所述乙接触器5KM4和所述丙接触器5KM5失电；在接收到收缆信号和卷筒上线缆少于等于50%的信号时，驱动所述甲接触器5KM3和所述乙接触器5KM4得电，使所述丙接触器5KM5失电；在接收到收缆信号和卷筒上线缆多于50%的信号时，驱动所述甲接触器5KM3、所述乙接触器5KM4和所述丙接触器5KM5都得电。虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式
，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本实用新型的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术 人员在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种起重机供电电缆卷筒控制系统，其包括一大车、一电气连接电路和若干电机，其特征在于，所述起重机供电电缆卷筒控制系统还包括一用于判断起重机卷筒工作状态并调整工作电机数量的智能系统。
2.如权利要求I所述的起重机供电电缆卷筒控制系统，其特征在于，所述电机数量为四台，包括一第一电机、一第二电机、一第三电机和一第四电机，所述电气连接电路包括一用于驱动所述第一电机的第一接触器、一用于驱动所述第二电机的第二接触器、一用于驱动所述第三电机的第三接触器和一用于驱动所述第四电机的第四接触器。
3.如权利要求2所述的起重机供电电缆卷筒控制系统，其特征在于，所述智能系统包括一用于搜集所述大车的位置并发出位置信号的绝对值编码器、一用于驱动所述第一接触器和所述第二接触器的第一中间继电器、一用于驱动所述第三接触器和所述第四接触器的第二中间中间继电器、一用于接收位置信息和控制所述第一中间继电器和所述第二中间继电器得电失电的PLC。
4.如权利要求3所述的起重机供电电缆卷筒控制系统，其特征在于，所述PLC与所述绝对值编码器的输出接口、所述第一中间继电器和所述第二中间继电器连接，还用于设定一极限位置和一中间位置，在接收的位置信号属于极限位置时驱动所述第一中间继电器得电，使所述第二中间继电器失电；在接收的位置信号属于中间位置时驱动所述第一中间继电器和所述第二中间继电器都得电。
5.如权利要求I所述的起重机供电电缆卷筒控制系统，其特征在于，所述电机数量为四台，包括一第一电机、一第二电机、一第三电机和一第四电机，所述电气连接电路包括一用于驱动所述第一电机和所述第二电机的甲接触器、一用于驱动所述第三电机的乙接触器和一用于驱动所述第四电机的丙接触器。
6.如权利要求5所述的起重机供电电缆卷筒控制系统，其特征在于，所述智能系统包括一用于判断卷筒是收缆或放缆并发出收缆或放缆信号的收放缆信号采集装置、一用于判断卷筒上线缆是否超过50%并发出信号的卷筒检测装置和一用于驱动所述甲接触器、所述乙接触器和所述丙接触器得电失电的PLC。
7.如权利要求6所述的起重机供电电缆卷筒控制系统，其特征在于，所述PLC和所述收放缆信号采集装置输出接口、所述卷筒检测装置的输出接口、所述甲接触器、所述乙接触器和所述丙接触器连接，还用于在接收到放缆信号时驱动所述甲接触器得电，使所述乙接触器和所述丙接触器失电；在接收到收缆信号和卷筒上线缆少于等于50%的信号时，驱动所述甲接触器和所述乙接触器得电，使所述丙接触器失电；在接收到收缆信号和卷筒上线缆多于50%的信号时，驱动所述甲接触器、所述乙接触器和所述丙接触器都得电。
专利摘要本实用新型公开了一种起重机供电电缆卷筒控制系统，其包括一大车、一电气连接电路和若干电机，所述起重机供电电缆卷筒控制系统还包括一用于判断起重机卷筒工作状态并调整工作电机数量的智能系统。通过本实用新型的使用，可以有效避免了收缆时的电缆过紧现象，提高了安全性。
文档编号B65H75/34GK202785088SQ20122041393
公开日2013年3月13日 申请日期2012年8月20日 优先权日2012年8月20日
发明者杨裕凡, 赵国华, 王爽, 邵庆明 申请人:上海船厂船舶有限公司