Hướng dẫn vòng trượt cần trục: Nguồn, tín hiệu và phản hồi

Vòng trượt của cần trục là kết nối điện quay mang điện, tín hiệu điều khiển, dữ liệu liên lạc và phản hồi vị trí giữa đế cố định của cần trục và bộ phận quay - cấu trúc phía trên, cần trục hoặc bàn xoay. Nó cho phép cần cẩu quay liên tục mà không bị xoắn, cọ xát hoặc làm đứt các dây cáp mà nếu không sẽ phải đi qua khớp quay.

Đối với các nhà chế tạo cần cẩu và đội bảo trì, vòng trượt hiếm khi là hạng mục đắt tiền nhất trong danh mục vật liệu, nhưng nó nằm trên đường quan trọng đối với hầu hết mọi thứ quan trọng: độ tin cậy khi quay, tính toàn vẹn tín hiệu, phản hồi của người vận hành, thời gian lắp đặt và mức độ dễ dàng bảo trì máy trong nhiều năm sau đó. Khi chiều cao lắp đặt cố định hoặc một danh sách dài các mạch phải vừa với một không gian nhỏ, việc lựa chọn giữa vòng trượt cần cẩu tiêu chuẩn, nhỏ gọn hoặc siêu{1}}nhỏ gọn thường quyết định liệu giao diện điện có phù hợp với thiết kế hay buộc phải thiết kế lại tốn kém.

Vòng trượt cần cẩu là gì?

Vòng trượt của cần trục là một cụm cơ điện giúp duy trì tính liên tục về điện giữa cấu trúc đứng yên và cấu trúc quay. Bên trong, một bộ vòng dẫn điện hướng vào chổi than cố định hoặc các bộ phận tiếp xúc; mỗi cặp vòng-và-bàn chải tạo thành một mạch và dòng điện hoặc tín hiệu đi qua tiếp điểm trượt đó trong khi cần trục quay.

Trong một cần cẩu thông thường, một cụm lắp ráp có thể mang hỗn hợp:

• Nguồn cho bộ truyền động quay, đèn làm việc và thiết bị phụ trợ
• Mạch điều khiển cho lệnh vận hành và công tắc giới hạn
• Các đường truyền thông như CAN hoặc Ethernet cho cảm biến và mô-đun điều khiển
• Phản hồi vị trí cho hướng cần trục hoặc góc quay
• Mạch dự phòng dành riêng cho việc nâng cấp sau này

Có bao nhiêu mạch điện, ở điện áp và dòng điện bao nhiêu cũng như loại tín hiệu nào liên quan phụ thuộc hoàn toàn vào cần cẩu và công việc của nó. Đó chính xác là lý do tại sao số bộ phận trong danh mục là điểm khởi đầu chứ không phải là câu trả lời.

Tại sao cần cẩu cần một vòng trượt ở tâm quay

Hầu hết các cần cẩu đều xoay cấu trúc phía trên so với khung cố định phía dưới. Chạy một sợi cáp thông thường qua giao diện đó và nó sẽ xoắn theo mỗi lần xoay; qua đủ chu kỳ, dây dẫn hoạt động-cứng lại và mỏi, lớp cách điện bị nứt và khung dệt cuối cùng bị trục trặc hoặc hỏng hóc - thường vào thời điểm tồi tệ nhất có thể. Vòng trượt sẽ loại bỏ đường dẫn sự cố đó bằng cách định tuyến nguồn điện và tín hiệu thông qua một tiếp điểm được điều khiển ở trục quay, nhờ đó cáp ở mỗi bên vẫn đứng yên trong khi các tiếp điểm xử lý chuyển động.

Truyền lực qua khớp quay

Mạch điện cung cấp động cơ xoay, đèn chiếu sáng, thiết bị cảnh báo và tải phụ ở phía quay. Mỗi loại đều có kích thước phù hợp với điện áp và quan trọng hơn là dòng điện, bởi vì dòng điện làm nóng phần tiếp xúc và trong dây dẫn. Những chiếc nhẫn có kích thước nhỏ sẽ nóng lên, điều này làm tăng tốc độ mài mòn và rút ngắn tuổi thọ; những cái quá khổ sẽ lãng phí không gian mà một thiết kế nhỏ gọn đang cố gắng tiết kiệm. Con số hữu ích không phải là dòng điện trên bảng tên mà là nhiệm vụ thực tế - một mạch rút ra 15 A liên tục là một vấn đề thiết kế khác với mạch nhìn thấy 15 A trong vài giây mỗi chu kỳ. Vòng quay của cần trục thường chậm, thường dưới 20 vòng/phút, điều này tác động nhẹ nhàng đến các điểm tiếp xúc và một lý do khiến-vòng trượt của cần cẩu được chỉ định rõ ràng có thể chạy trong nhiều năm mà không cần bảo trì nhiều.

Mang tín hiệu điều khiển và truyền thông

Cần cẩu hiện đại mang nhiều năng lượng hơn qua khớp. Công tắc giới hạn, cảm biến áp suất và góc, camera và mô-đun điều khiển đều cần một đường dẫn và nhiều trong số chúng sử dụng mạng kỹ thuật số thay vì nối dây riêng biệt.Các giao thức dựa trên CAN-như CANopen, được CAN duy trì trong Tự động hóa và được xây dựng trên chuỗi ISO 11898, phổ biến trên thiết bị di động và máy-trên đường cao tốc, trong khi các thiết bị có-băng thông cao hơn ngày càng dựa vàoEthernet chạy qua vòng trượt.

Đây là nơi nhiều thiết kế lặng lẽ mắc sai lầm. Mạch tín hiệu phải được xem xét riêng biệt với nguồn điện, vì điện trở tiếp xúc, nối đất và nhiễu điện mà đèn 24 V không bao giờ nhận thấy có thể làm hỏng số lượng bộ mã hóa hoặc khung CAN. Trong thực tế, điều đó có nghĩa là tách các vòng nguồn và tín hiệu nhạy, kết hợp vật liệu tiếp xúc với công việc - vàng-trên-vàng để có tín hiệu-mức thấp, hợp kim bạc hoặc đồng để cấp nguồn - và coi việc che chắn và nối đất như một phần của thông số kỹ thuật thay vì phải suy nghĩ lại.

Cung cấp phản hồi về vị trí xoay và bùng nổ

Nhiều cần cẩu cần biết cấu trúc bên trên đang chỉ vào đâu vì công suất định mức thay đổi theo hướng cần trục, vị trí chân chống và vùng vận hành. Phản hồi đó có thể đến từ các công tắc vị trí để chỉ báo phía trước, phía sau hoặc bên cạnh đơn giản hoặc từ chiết áp và bộ mã hóa khi hệ thống điều khiển cần một góc liên tục. Việc tích hợp cảm biến vào cụm vòng trượt sẽ giữ giao diện quay trong một gói nhưng phải lên kế hoạch sớm: việc thêm bộ mã hóa muộn thường có nghĩa là chiều cao cao hơn hoặc thay đổi cơ học mà đường bao không thể hấp thụ được.

Vòng trượt cần cẩu tiêu chuẩn, nhỏ gọn và siêu nhỏ gọn

Không phải mọi cần cẩu đều cần thiết bị-siêu nhỏ gọn; đôi khi thiết kế đơn giản nhất, hữu ích nhất lại là thiết kế phù hợp. Sự lựa chọn cân bằng không gian có sẵn, số lượng mạch, cách bố trí cơ khí và cách bảo trì thiết bị.

A vòng trượt nhỏ gọngiành được vị trí của nó khi vỏ cơ học đã được cố định và giao diện điện phải nằm bên trong nó - chứ không phải khi kích thước nhỏ hơn được chọn vì lợi ích riêng của nó.

Bên trong cụm vòng trượt cần cẩu là gì

Vòng trượt của cần cẩu không chỉ là một chồng vòng và bàn chải. Một bộ phận lắp ráp hoàn chỉnh thường kết hợp các yếu tố điện, cơ khí và đôi khi là cảm biến, và mỗi yếu tố đều ảnh hưởng đến độ vừa khít, độ tin cậy và khả năng sử dụng.

Vòng và chổi dẫn điện

Các vòng và bàn chải là trái tim của thiết bị -các tiếp điểm trượt giữ cho đường dẫn điện liên tụckhi cần cẩu quay. Số vòng theo dõi số lượng mạch và thiết kế tiếp điểm phải phù hợp với dòng điện, điện áp, loại tín hiệu, tốc độ quay và chu kỳ nhiệm vụ dự kiến.

Nhà ở, niêm phong và bảo vệ

Vỏ che chắn các điểm tiếp xúc khỏi bụi, hơi ẩm và tiếp xúc ngẫu nhiên. Đối với cần cẩu ngoài trời và thiết bị xây dựng, độ kín và khả năng chống ăn mòn thường quan trọng ngang với việc bố trí điện và đúngxếp hạng IPnên được chọn cho môi trường thực tế hơn là sao chép từ công việc trước đó.

Gắn mặt bích hoặc ống

Giao diện lắp đặt liên kết vòng trượt với cấu trúc cần trục, khớp xoay thủy lực hoặc cụm quay. Mặt bích hoặc ống tùy chỉnh là điều phổ biến khi thiết bị phải căn chỉnh với bố cục hiện có.

Tính năng chống xoay và truyền động

Một bên của vòng trượt phải quay cùng với cần cẩu và bên kia phải cố định. Một giá đỡ, chốt, tab hoặc khe ổ đĩa giữ cố định bộ phận chính xác để cáp ở phía cố định không bao giờ chịu mô-men xoắn.

Pre{0}}Dây và đầu nối có dây

Bộ phận bu-lông, phích cắm có bộ dây-có sẵn giúp giảm thời gian lắp đặt và loại bỏ toàn bộ loại lỗi nối dây trong quá trình lắp ráp và bảo trì. Lựa chọn đầu nối và độ dài dây dẫn thuộc về thông số kỹ thuật, không phải trong trường.

Cảm biến vị trí tích hợp

Trong trường hợp hệ thống điều khiển cần hướng cần trục hoặc góc quay, công tắc, chiết áp hoặc bộ mã hóa có thể được tích hợp vào cùng một bộ phận, nhờ đó phản hồi và nguồn điện sẽ chia sẻ một giao diện quay duy nhất.

Khi vòng trượt cần cẩu siêu nhỏ gọn trở nên có ý nghĩa

Thiết kế siêu nhỏ gọn-có ý nghĩa riêng khi ứng dụng yêu cầu nhiều mạch nhưng có rất ít chiều cao lắp đặt - một tình huống thường gặp khi vòng trượt phải chia sẻ không gian với khớp xoay thủy lực, các bộ phận kết cấu, nắp hoặc giá đỡ. Hãy đạt tới thiết kế nhỏ gọn hoặc-siêu nhỏ gọn khi:

• chiều cao hoặc đường kính lắp đặt được cố định bởi cấu trúc xung quanh
• cần cẩu cần nhiều mạch điều khiển và liên lạc chứ không chỉ vài đường dây điện
• thiết bị phải được gắn xung quanh hoặc phía trên khớp xoay thủy lực
• cần có phản hồi vị trí tích hợp
• cụm lắp ráp-có dây, bắt vít-được ưu tiên hơn là nối dây tại hiện trường
• thiết kế lại cấu trúc xung quanh sẽ tốn kém
• vòng trượt phải vừa với vỏ hoặc vỏ được bảo vệ

Mục tiêu là không bao giờ làm cho vòng trượt nhỏ hơn vì lợi ích riêng của nó. Đó là để lắp các chức năng nguồn, tín hiệu và cảm biến cần thiết vào không gian có sẵn mà không làm mất đi độ tin cậy.

Một trường hợp đại diện cho thấy điều này diễn ra như thế nào. Trên nhiều cần cẩu di động, nắp phía trên khớp xoay không thể mở rộng nếu không thiết kế lại cấu trúc, tuy nhiên nền tảng vẫn tiếp tục thu được các mạch - một camera khác ở đây, một bộ mã hóa ở đó. Khi đơn vị mạch mười hai-hiện có hết công suất, giải pháp khắc phục thực tế thường không phải là nắp cao hơn mà là cụm lỗ khoan-siêu nhỏ gọn, xuyên suốt-, bổ sung thêm các vòng tín hiệu bổ sung trong cùng chiều cao trục và cho phép đường thủy lực đi qua lỗ trung tâm. Ghép nối giao diện điện với khớp xoay nhưkhớp quay thủy lực-và-kết hợp quay thủy lựcgiữ cho sự tích hợp sạch sẽ. Bài học định kỳ rất đơn giản: yêu cầu về điện thường rõ ràng ngay từ ngày đầu tiên, nhưng vỏ cơ khí mới là hạn chế thực sự.

Điều gì làm cho vòng trượt cần cẩu đáng tin cậy

Đáng tin cậy thì dễ khẳng định và khó thiết kế hơn. Tại hiện trường, độ tin cậy của vòng trượt cần cẩu phụ thuộc vào một số thứ hoạt động cùng nhau chứ không phải bất kỳ tính năng đơn lẻ nào.

Tính toàn vẹn của liên hệ được đặt lên hàng đầu. Điện trở tiếp xúc ổn định qua hàng nghìn chu kỳ phụ thuộc vào sự phù hợp của vật liệu tiếp xúc và áp suất với tải, đồng thời công việc của cần trục giúp - tốc độ quay thấp và chuyển động không liên tục tốt hơn nhiều so với quay liên tục ở tốc độ cao-.

Sự ổn định tín hiệu là lớp tiếp theo. Trên các cần cẩu được nối mạng, độ chính xác của việc điều khiển phụ thuộc vào các khung CAN sạch và số lượng bộ mã hóa không bị hỏng, do đó phụ thuộc vàoche chắn, nối đất và cách ly thích hợpgiữa đường dẫn nguồn và tín hiệu.

Niêm phong môi trường bảo vệ cả hai. Cần cẩu ngoài trời và cần cẩu rửa sạch cần vỏ, vòng đệm, bộ đệm cáp và lớp hoàn thiện được chọn cho các điều kiện thực tế; mức độ niêm phong được phân loại theoTiêu chuẩn bảo vệ xâm nhập IEC 60529-, chẳng hạn, trong đó IP54 phù hợp với bụi và nước bắn tung tóe trong khi IP65 đến IP67 bao phủ các tia nước và khả năng ngâm trong thời gian ngắn. Nhiệt độ cũng là vấn đề: nhiều vòng trượt của cần trục được chỉ định trên một dải rộng, thường ở khoảng −40 độ đến +80 độ, với các giới hạn chính xác do vật liệu và chất bôi trơn được sử dụng đặt ra.

Khả năng phục vụ là phần dễ bị quên và tốn kém để bỏ qua. Một thiết bị đáng tin cậy nhưng được chôn ở nơi không ai có thể kiểm tra hoặc thay thế thì vẫn sẽ tốn thời gian ngừng hoạt động, vì vậy khả năng truy cập và tháo đầu nối là các tính năng đáng tin cậy theo đúng nghĩa của chúng.

Các chế độ hư hỏng thường gặp và các dấu hiệu cảnh báo sớm

Hầu hết các vấn đề về vòng trượt của cần trục đều tự phát hiện trước khi chúng bị hỏng. Việc theo dõi các dấu hiệu ban đầu sẽ biến tình huống khẩn cấp thành bảo trì theo lịch trình.

• Mất tín hiệu không liên tục hoặc khung CAN bị rớt- thường xuyên tiếp xúc với sự mài mòn, nhiễm bẩn hoặc vấn đề nối đất và che chắn trên các vòng tín hiệu.
• Nhiệt tại lắp ráp- thường là mạch điện quá tải hoặc quá nhỏ hoặc điện trở bổ sung tiếp điểm bị suy giảm.
• Ăn mòn hoặc cặn xanh- hơi ẩm lọt qua lớp bịt kín, thường gặp ở cần cẩu ngoài trời được chỉ định có xếp hạng IP quá thấp cho địa điểm.
• Nước bên trong nhà ở- vòng đệm hoặc miếng đệm cáp bị hỏng và là nguyên nhân thường gặp gây ra nhiều-lỗi mạch đột ngột.
• Căng đầu nối hoặc dây dẫn bị trầy xước- định tuyến cáp đặt tải lên thiết bị đầu cuối thay vì để các địa chỉ liên hệ thực hiện công việc.

Việc thiết kế các thiết bị này có biên độ dòng điện phù hợp, độ kín phù hợp, dây nịt-giảm căng thẳng và các đầu cuối có thể sử dụng được - sẽ mang lại độ tin cậy lâu dài- cao hơn bất kỳ thành phần cao cấp nào.

Cách chỉ định vòng trượt của cần trục: Khung đánh giá kỹ thuật

Cách đáng tin cậy nhất để có được thiết bị phù hợp là xác định ứng dụng trước khi xem kích thước. Hãy coi các bước dưới đây như một bản đánh giá kỹ thuật ngắn gọn chứ không phải là một hình thức cần thực hiện nhanh chóng.

1. Lập bản đồ mọi mạch trên khớp

Liệt kê mọi mạch đi qua giao diện quay và nhóm chúng theo chức năng: nguồn, điều khiển, cảm biến, liên lạc, nối đất hoặc che chắn và phụ tùng. Một số mạch dự phòng là sự bảo hiểm giá rẻ cho lần nâng cấp tiếp theo, nhưng mỗi mạch đều tốn không gian, vì vậy hãy cân bằng chúng sao cho phù hợp.

2. Xác nhận điện áp và dòng điện theo nhiệm vụ, không phải bảng tên

Cung cấp cho mỗi mạch một điện áp và dòng điện thực tế, bao gồm cả thời gian nó mang dòng điện đó. Các mạch điện xứng đáng được chú ý nhất vì dòng điện tạo ra nhiệt, thiết kế tiếp điểm và kích thước dây dẫn. Đừng cho rằng một thiết kế liên hệ phù hợp với mọi thứ; một bộ nguồn-và-tín hiệu hỗn hợp thường cần các vật liệu và kích thước dây khác nhau trên các vòng khác nhau.

3. Xác định các yêu cầu về tín hiệu và dữ liệu

Tín hiệu điều khiển ở mức-thấp không giống với dữ liệu tốc độ-cao. Nếu cần trục sử dụng CAN, Ethernet, bộ mã hóa hoặc tín hiệu góc tương tự, hãy thông báo sớm cho nhà cung cấp và bao gồm loại tín hiệu và giao thức, nhu cầu che chắn, độ nhạy tiếng ồn, loại đầu nối, chiều dài dây dẫn và chiến lược nối đất. Yêu cầu tín hiệu rõ ràng ngăn chặn các lỗi giao tiếp chỉ xuất hiện sau khi cài đặt.

4. Khóa phong bì gắn

Đo không gian trước khi chọn thiết kế: chiều cao và đường kính tối đa, yêu cầu về lỗ-trung tâm, kiểu lỗ lắp, hướng thoát-cáp, khe hở xoay, giới hạn nắp hoặc vỏ và mối quan hệ với bất kỳ khớp xoay hoặc ống thủy lực nào. Các thiết bị nhỏ gọn thường thất bại trong việc xem xét thiết kế không phải vì thông số kỹ thuật điện sai mà vì vỏ cơ khí chưa bao giờ được xác định đầy đủ.

5. Kết hợp thiết kế với môi trường vận hành

Cần cẩu làm việc trong điều kiện bụi, rung, mưa, thay đổi nhiệt độ, không khí có muối và nước rửa trôi. Ghi lại hoạt động sử dụng trong nhà hoặc ngoài trời, tiếp xúc với bụi và hơi ẩm, phạm vi nhiệt độ, độ rung và sốc, nguy cơ ăn mòn, mức độ bịt kín cần thiết và khả năng tiếp cận bảo trì -, sau đó chọn vỏ, vòng đệm và lớp hoàn thiện phù hợp.

6. Quyết định sớm phản hồi về vị trí

Nếu hệ thống điều khiển cần hướng cần hoặc góc quay, hãy chọn phương pháp phía trước. Công tắc vị trí có thể đủ để chỉ dẫn đơn giản; một chiết áp hoặc bộ mã hóa phù hợp với góc liên tục. Hãy coi cảm biến như một phần của giao diện quay vì việc thêm cảm biến muộn có xu hướng tăng thêm chiều cao.

Những sai lầm phổ biến cần tránh

• Lựa chọn theo kích thước một mình.Nhỏ hơn sẽ không tốt hơn nếu nó không thể đáp ứng các nhu cầu hiện tại, tín hiệu, niêm phong và dịch vụ.
• Đánh giá thấp mạch tín hiệuCác đường điều khiển và mạng trông có vẻ tầm thường trên sơ đồ nối dây nhưng lại nhạy cảm với tiếng ồn, chất lượng tiếp điểm và nối đất, vì vậy hãy xác định chúng trước khi đóng băng thiết kế.
• Bỏ qua quyền truy cập cài đặt.Một thiết bị phù hợp nhưng không thể nối dây, kiểm tra hoặc thay thế một cách dễ dàng sẽ làm tăng chi phí dịch vụ một cách lặng lẽ.
• Quên nâng cấp trong tương lai.Nếu sau này có thể bổ sung thêm máy ảnh, cảm biến hoặc bộ điều khiển thì các mạch dự phòng hoặc thiết kế mô-đun sẽ đáng giá.
• Tách vòng trượt khỏi khớp xoay thủy lực.Khi cần trục sử dụng cả hai, việc lắp đặt, xoay, định tuyến cáp và khả năng tiếp cận dịch vụ của chúng phải được xem xét cùng nhau.

Bài học chính

Vòng trượt của cần trục giúp kết nối phản hồi nguồn, điều khiển, dữ liệu và vị trí trong khi cần trục quay và trên các máy-có không gian hạn chế, thiết kế nhỏ gọn hoặc siêu{1}}nhỏ gọn thường giúp cho toàn bộ giao diện điện phù hợp. Thiết bị hoạt động tại hiện trường là thiết bị được chỉ định từ các yêu cầu rõ ràng - số lượng và nhiệm vụ mạch, loại tín hiệu, vỏ cơ học thực sự, môi trường vận hành thực tế và nhu cầu cảm biến - và được xem xét cùng với khớp xoay thủy lực và gói dịch vụ thay vì tách biệt. Thực hiện đúng thông số kỹ thuật đó và vòng trượt sẽ trở thành một bộ phận yên tĩnh, đáng tin cậy của cần trục thay vì là nguồn gây ra thời gian ngừng hoạt động định kỳ.