چگونه قرقره کابل انتخاب کنیم؟

فناوری غول‌پیکر | صنعت جدید | ۲۲ آوریل ۲۰۲۵

۱. مقدمه

قرقره‌های کابل، دستگاه‌های سیم‌پیچ کابل هستند که برق، برق کنترل یا سیگنال‌های کنترل را برای تجهیزات بزرگ متحرک فراهم می‌کنند. آن‌ها به طور گسترده در بسیاری از تجهیزات متحرک در زمینه‌های بنادر، اسکله‌ها، پروژه‌های حفاظت از آب و فولاد، مانند جرثقیل‌های دروازه‌ای، جرثقیل‌های برجی، جرثقیل‌های پورتال، جرثقیل‌های اسکله، ماشین‌آلات جابجایی مواد فله (بازیافت‌کننده‌های چرخ سطل)، جرثقیل‌های دروازه‌ای بالای سد نیروگاه‌های برق آبی و واگن‌های برقی تخت، نورپردازی و صدابرداری صحنه و غیره استفاده می‌شوند.

۲. فرم محصول

با توجه به فرم قدرت، می‌توان آن را به موارد زیر تقسیم کرد: نوع دستی، نوع وزنه تعادل، نوع الاستیک، نوع موتور گشتاور، نوع هیسترزیس، نوع انتقال فرکانس متغیر، نوع کوپلینگ هیدرولیکی و نوع کوپلینگ مغناطیسی.
با توجه به مواد سیم پیچ مختلف، می توان آن را به: قرقره کابل، قرقره شلنگ (محیط انتقال گاز، مایع) و قرقره کابل نوری تقسیم کرد.
قرقره‌های کابل بر اساس چیدمان کابل به تک ردیف محوری و چند ردیف محوری تقسیم می‌شوند.
قرقره‌های کابل بر اساس موقعیت حلقه لغزان جمع‌کننده به دو نوع تقسیم می‌شوند: نوع حلقه لغزان داخلی و نوع حلقه لغزان خارجی.

۳. اصول طراحی

۳.۱ مشخصات و انواع کابل

۱) قطر بیرونی کابل، که مستقیماً بر اندازه محوری قرقره تأثیر می‌گذارد.
۲) شکل کابل، کابل گرد یا تخت. کابل تخت فقط می‌تواند در یک ردیف پیچیده شود.
۳) وزن واحد کابل (کیلوگرم بر متر) و طول آن بر توان مورد نیاز قرقره تأثیر می‌گذارد. هرچه وزن و طول واحد بزرگتر باشد، توان مورد نیاز قرقره بیشتر است.
۴) شعاع خمش کابل بر حداقل قطر قرقره تأثیر می‌گذارد. وقتی قطر قرقره کوچکتر از شعاع خمش کابل باشد، کابل آسیب خواهد دید.
۵) تعداد هسته‌های کابل بر تعداد حلقه‌های لغزشی جمع‌کننده تأثیر می‌گذارد.
۶) ولتاژ و جریان بر عایق و اندازه حلقه لغزشی کلکتور تأثیر می‌گذارند. نوع الاستیک فقط برای تجهیزات زیر ۵۰۰ ولت قابل استفاده است.

۳.۲ طول سیم‌پیچ

بر اندازه شعاعی و توان مورد نیاز قرقره تأثیر می‌گذارد. هر چه طول بلندتر باشد، توان مورد نیاز نیز بیشتر است.

۳.۳ سرعت حرکت تجهیزات

بر قدرت موتور و نسبت انتقال قرقره کابل برق تأثیر می‌گذارد. هنگامی که سرعت حرکت تجهیزات از 60 متر در دقیقه بیشتر شود، باید نوع کنترل فرکانس متغیر انتخاب شود.

۳.۴ ارتفاع نصب تجهیزات

هرچه ارتفاع نصب بیشتر باشد، نیاز به برق بیشتر است.

۳.۵ روش سیم پیچی

 

تصویر روش سیم پیچی

۳.۶ عوامل دیگر

1) جنس قرقره: فولاد کربنی، فولاد ضد زنگ 304، فولاد ضد زنگ 316.
2) سطح حفاظت: IP55، IP56، IP65
۳) راهنمای کابل: اینکه آیا به راهنما نیاز است یا خیر، آیا راهنما به عملکرد محافظت در برابر کشش نیاز دارد یا خیر
۴) راهنمای کابل: آیا به راهنمای کابل نیاز است؟
۵) روش تامین برق: منبع تغذیه نقطه میانی/نقطه پایانی و غیره

 

نمودار نصب قاب راهنما

۴. دامنه کاربرد قرقره‌های کابل مختلف

۴.۱ قرقره کابل وزنه تعادل

این یک وسیله مکانیکی است که با استفاده از اصل ذخیره انرژی هنگام بلند کردن وزنه، کابل را به طور خودکار جمع می‌کند. هنگامی که کابل بیرون کشیده می‌شود، قرقره کابل برای چرخش به حرکت در می‌آید و در نتیجه قرقره طناب سیمی که به صورت هم محور به قرقره کابل متصل است را به چرخش در می‌آورد تا وزنه را بلند کرده و انرژی پتانسیل را ذخیره کند. هنگامی که قرقره کابل را می‌چرخاند، وزنه افت می‌کند تا انرژی پتانسیل آزاد شود. تحت تأثیر کشش طناب سیمی، قرقره کابلی که به صورت هم محور به قرقره طناب سیمی متصل است، برای چرخش و جمع کردن همزمان کابل به حرکت در می‌آید.
مزایا: ساختار ساده، عملکرد پایدار و قابل اعتماد، نصب و نگهداری آسان و عمر طولانی.
معایب: اندازه بزرگ، محدودیت در جابجایی، در صورت نیاز به جابجایی زیاد، باید فضای نصب کافی در نظر گرفته شود.
محدوده کاربرد: جرثقیل‌های دروازه‌ای با قابلیت جابجایی کوتاه کابل‌های بزرگ با قطر بیش از 35 میلی‌متر مربع، واگن‌های پاتیل، واگن‌های چدن مذاب، واگن‌های تابه سرباره در کارگاه‌های فولادسازی و سایر تجهیزات. این تجهیزات برای مهار کابل در نقاط انتهایی و میانی مناسب هستند.

۴.۲ قرقره کابل فنری

این یک دستگاه مکانیکی است که با استفاده از اصل ذخیره انرژی با آزاد کردن فنر قرقره کابل، کابل را به طور خودکار جمع می‌کند. هنگامی که کابل بیرون کشیده می‌شود، قرقره می‌چرخد تا فنر مارپیچی را سفت کرده و انرژی را ذخیره کند. هنگامی که قرقره برمی‌گردد، قرقره به طور خودکار کابل را جمع می‌کند.
مزایا: عملکرد هماهنگ‌سازی خوب، کشش کابل کم، قیمت پایین.
معایب: به دلیل عمر محدود خود فنر فنر، عمر مفید این نوع قرقره نسبتاً کوتاه است و توسط کورس محدود می‌شود.
دامنه کاربرد: جمع کردن کابل افقی و عمودی کابل‌های برق و کابل‌های کنترل با مساحت کمتر از 35 میلی‌متر مربع، مانند بلند کردن مکنده‌های الکترومغناطیسی، چنگک‌ها، ماشین‌های کفی برقی و سایر تجهیزات و شرایط کاری مشابه. این دستگاه‌ها برای مهار کابل در نقاط انتهایی و میانی مناسب هستند.

۴.۳ قرقره کابل اتصال مغناطیسی

فناوری اصلی، استفاده از کوپلر مغناطیسی دائمی به عنوان مکانیزم دیفرانسیلی سنکرون است. فرآیند جمع کردن کابل به این صورت است که نیرو، قرقره را برای جمع کردن کابل از طریق کوپلر مغناطیسی دائمی هدایت می‌کند. کوپلر و قرقره دائماً به صورت دیفرانسیلی در حال لغزش هستند تا اطمینان حاصل شود که سرعت جمع کردن کابل با سرعت حرکت تجهیزات یکسان است. با تنظیم گشتاور خروجی کوپلر مغناطیسی دائمی، می‌توان کشش کابل را در یک محدوده خاص تنظیم کرد. فرآیند رهاسازی کابل از طریق یک دستگاه کلاچ یک طرفه انجام می‌شود و نیرو نمی‌تواند به کوپلر و قرقره منتقل شود. تحت عمل کشش کابل، قرقره بر هیسترزیس دستگاه هیسترزیس رهاسازی کابل غلبه می‌کند و کابل را به صورت همزمان آزاد می‌کند.
مزایا: فناوری بالغ و عملکرد با هزینه بالا. عملکرد هماهنگ‌سازی قرقره و تجهیزات متحرک پایدار و قابل اعتماد است. فناوری مغناطیسی دائمی در مرحله نهایی سیستم انتقال، با سرعت کم و بدون پدیده گرمایش استفاده می‌شود. هنگامی که کابل جمع و رها می‌شود، می‌توان کشش کابل را برای محافظت از کابل تنظیم کرد.
معایب: سر و صدای زیاد.
محدوده کاربرد: کابل‌هایی با مشخصات کمتر از 35 میلی‌متر مربع، مانند واگن‌های برقی کفی، چرخ دستی‌ها، جرثقیل‌های برجی، جرثقیل‌های پل یا دروازه‌ای، استکرها و ریکلیمرها و سایر تجهیزات و شرایط کاری مشابه. مناسب برای مهار کابل در نقاط انتهایی و میانی.

۴.۴ کوپلینگ مغناطیسی، قرقره کابل بهبود یافته

اصول کار این قرقره کابل همانند موارد فوق است. موتور دیسکی یا موتور ترمزدار را می‌توان بر اساس نیاز کاربر انتخاب کرد. روش کنترل الکتریکی قرقره به این صورت است که موتور قرقره کابل کار می‌کند و موتور آزادکننده کابل خاموش می‌شود.
مزایا: ساختار جمع و جورتر، اندازه کوچک، جرم کم، نصب آسان.
معایب: سر و صدای زیاد.

۴.۵ قرقره کابل موتور گشتاور گیر افتاده در دراز مدت

این دستگاه از یک موتور گشتاوری با مشخصه‌های ایست طولانی‌مدت و تنظیم خودکار سرعت به عنوان منبع تغذیه استفاده می‌کند. سرعت خروجی موتور با افزایش بار خارجی به طور خودکار کاهش می‌یابد و سرعت کابل قرقره به طور خودکار مطابق با سرعت حرکت تجهیزات تنظیم می‌شود. هنگام رها کردن کابل، تحت تأثیر کشش کابل، گشتاور موتور گشتاوری غلبه می‌کند تا کابل به طور همزمان رها شود. هنگام پارک کردن و خاموش کردن، از ترمز دیسکی موتور گشتاوری برای قفل کردن کابل استفاده می‌شود تا از لغزش کابل اطمینان حاصل شود.
مزایا: موتور همیشه روشن است، کنترل الکترونیکی ساده است، میزان خرابی را می‌توان کاهش داد، محدوده سیم‌پیچ کابل زیاد است و مسافت زیادی را طی می‌کند.
معایب: هنگام آزاد کردن کابل، لازم است بر مقاومت گشتاور ناشی از توقف موتور غلبه شود و کابل‌های کوچک باید با احتیاط استفاده شوند.
محدوده کاربرد: کابل‌های بزرگ مانند استکرها، کارگران پل یا جرثقیل‌های دروازه‌ای و تجهیزات متحرک که در مسافت‌های طولانی حرکت می‌کنند. این دستگاه‌ها برای مهار کابل در نقاط انتهایی و میانی مناسب هستند.

۴.۶ قرقره کابل هیسترزیس

یک دیسک ساخته شده از فولاد مغناطیسی دائمی، یک میدان مغناطیسی چند قطبی متناوب تشکیل می‌دهد. یک دیسک القایی قوی در مقابل دیسک وجود دارد. هنگامی که موتور، دیسک القایی را برای چرخش با سرعت بالا هدایت می‌کند، دیسک مغناطیسی از طریق کوپلینگ مغناطیسی به چرخش در می‌آید. هنگامی که دو دیسک دچار لغزش سرعت می‌شوند، دیسک مغناطیسی چند قطبی به طور متناوب دیسک القایی را در طرف مقابل مغناطیسی می‌کند و در نتیجه گشتاوری (یعنی "کوپلینگ مغناطیسی") ایجاد می‌کند که در برابر این لغزش مقاومت می‌کند و دیسک مغناطیسی را به چرخش (یا ترمز) وادار می‌کند. قرقره کابل توسط موتور هدایت می‌شود تا نیرو را به کوپلینگ هیسترزیس منتقل کند و پس از کاهش سرعت، گشتاور تقویت شده به قرقره کابل منتقل می‌شود. هنگامی که قرقره کابل در حال کار است، موتور همیشه در جهت قرقره کابل می‌چرخد. هنگامی که تجهیزات بالابری از منبع تغذیه دور می‌شوند، کابل قرقره را به سمت معکوس می‌کشد و باعث می‌شود دو قرقره بلغزند و کابل روی قرقره رها شود. گشتاور میدان مغناطیسی کوپلینگ هیسترزیس همیشه تضمین می‌کند که کابل در طول فرآیند رهاسازی کابل در حالت کشش قرار دارد. وقتی تجهیزات بالابر برمی‌گردند، کشش کابل روی قرقره از بین می‌رود و قرقره کابل در جهت پیچیدن می‌چرخد تا شرایط پیچیدن کابل تکمیل شود.
مزایای آن عبارتند از ساختار جمع و جور، نصب و نگهداری آسان، گشتاور خروجی قابل تنظیم با توجه به شرایط کاری واقعی، عملکرد خوب ترمز خودکار، عدم نیاز به نصب ترمز و عملکرد قابل اعتماد درام کابل. سیستم کنترل آن ساده است و می‌تواند با سیستم کنترل رو به جلو و عقب تجهیزات مرتبط شود. تا زمانی که تجهیزات در حال کار هستند، موتور درام کار می‌کند و توالی فاز تغییر نخواهد کرد. در حین کار درام کابل، کوپلینگ هیسترزیس می‌تواند سرعت را با توجه به سرعت کار تجهیزات میزبان تنظیم کند، به طوری که سرعت خط درام کابل برای جمع شدن و رها کردن کابل با سرعت کار تجهیزات میزبان هماهنگ می‌شود.
عیب آن این است که در صورت ظرفیت کابل زیاد و ارتفاع نصب بالای میزبان، برای کاهش افزایش دمای روتور و افزایش عمر مفید روتور، لازم است مفهوم طراحی گشتاور کوچک چند سره اتخاذ شود که نسبتاً گران است.
این دستگاه برای ماشین آلات و تجهیزات سنگین متحرک مانند جرثقیل های دروازه ای بندری، جرثقیل های کانتینری، لودرهای کشتی، جرثقیل های برجی و غیره مناسب است. این تجهیزات برای مهار کابل در نقاط انتهایی و میانی مناسب هستند.

۴.۷ قرقره کابل فرکانس متغیر

موتور فرکانس متغیر دارای ساختار نصب B5 است که مستقیماً به انتهای ورودی کاهنده متصل می‌شود. یک سر شفت خروجی کاهنده از طریق یک اتصال کلیدی به قرقره کابل متصل است و سر دیگر آن به حلقه لغزشی الکتریکی در جعبه جمع کننده متصل است. کاهنده و جعبه انتقال حلقه جمع کننده در بالای پایه ثابت شده‌اند. کابینت کنترل اینورتر مستقل از قرقره کابل است و موقعیت نصب مناسب را می‌توان با توجه به شرایط واقعی انتخاب کرد. تحت بردار حلقه بسته (با کنترل بردار سنسور سرعت)، اینورتر حالت کنترل گشتاور حلقه باز را انتخاب می‌کند و قطر واقعی قرقره کابل را از طریق ادغام ضخامت محاسبه می‌کند تا گشتاور خروجی موتور را به طور دقیق کنترل کند و در نتیجه اطمینان حاصل شود که کابل هنگام پیچیده شدن روی قرقره، به دلیل تغییرات قطر قرقره، باعث تغییر تنش نمی‌شود، یعنی تنش کابل ثابت است. قرقره کابل مزایای زیر را دارد:
(1) در طول فرآیند سیم‌پیچ و باز کردن کابل، صرف نظر از اینکه تجهیزات در کجای مسیر در حال کار هستند، تنش وارد بر آن همیشه ثابت است و تنش کابل را می‌توان به طور دلخواه از طریق ورودی پارامتر اینورتر و عملکرد دکمه پنل کنترل تنظیم کرد، که این امر محافظت از کابل را به حداکثر می‌رساند و عمر مفید کابل را تا حد زیادی افزایش می‌دهد.

(2) قرقره می‌تواند به سرعت به تغییرات سرعت عملکرد تجهیزات پاسخ دهد و می‌تواند با تجهیزات هماهنگ شود. عملکرد آن دقیق و حساس است.
(3) این سیستم، تنگناهای طراحی سنتی قرقره کابل مانند نوع هیسترزیس و نوع موتور گشتاور را از میان برمی‌دارد. مشخصات غیرمعمول کابل، طول سیم‌پیچ، سرعت تجهیزات و ارتفاع نصب، آن را محدود نمی‌کند. قرقره کابل در هر شرایط کاری پیچیده، توسط یک موتور فرکانس متغیر با توان‌های مختلف هدایت می‌شود.
(4) سازگاری بالایی دارد و می‌تواند تمام روز به طور مداوم تحت بار زیاد کار کند.
(5) قرقره و تجهیزات برای محافظت در برابر عملیات به هم متصل هستند که به طور مؤثر از حوادثی مانند پارگی کابل جلوگیری می‌کند.
(6) موتور قرقره دقیقاً توسط مبدل فرکانس کنترل و محافظت می‌شود که می‌تواند عمر مفید آن را افزایش دهد.
(7) قرقره کابل از نوع موتور کنترل فرکانس متغیر می‌تواند به طور خودکار فرکانس عملکرد موتور فرکانس متغیر قرقره را مطابق با کشش تنظیم شده و سرعت عملکرد تجهیزات میزبان (چرخ دستی) تغییر دهد و به طور معمول با هر سرعتی از 0 تا n کار کند (n سرعت ناهمزمان است). هنگامی که تجهیزات میزبان خاموش است، ترمز موتور فرکانس متغیر قرقره کابل ترمز می‌کند تا از لغزش کابل اطمینان حاصل شود.
مزایا: می‌تواند نیرو را به طور دقیق کنترل کند، به بهترین شکل از کابل محافظت کند و عمر کابل را افزایش دهد.
معایب: قیمت در بین محصولات مشابه گران‌ترین است
محدوده کاربرد: جرثقیل‌های دروازه‌ای بندری، جرثقیل‌های کانتینری، لودرهای کشتی، جرثقیل‌های برجی و سایر ماشین‌آلات و تجهیزات سنگین متحرک.