Борис Георгиевич МОСКОВСКИЙ, генеральный директор
ООО «Кондактикс-Вампфлер», г. Москва
Для наиболее распространенной системы кабельного токоподвода, построенной на тележках, движущихся по двутавровому профилю, описан порядок выбора и расчета ее параметров применительно к конкретным условиям эксплуатации крана.
Ключевые слова: кабельный токоподвод, подвесная система, кабельные тележки, кабели, укладка кабелей, расчет размеров.
Среди всего многообразия подвесных кабельных систем, рассмотренных ранее [1], наиболее распространённым видом является система, построенная на тележках, движущихся по двутавровому профилю. Системы такого типа наиболее универсальны, способны перемещать большое количество кабелей на большое расстояние и с высокими скоростями, именно они применяются в тяжёлых кранах, портовых типа судно-берег, металлургических и прочих специальных кранах.
Для различных условий их работы требуется произвести подбор и расчёт таких систем, чтобы применить нужный типоразмер тележек, правильно определить длину кабелей и способ их установки в тележках, использовать необходимые дополнительные элементы. В общем случае подвесная система содержит элементы, показанные в [1]. Вид ее на одном из кранов представлен на рис. 1. Состав кабельной тележки показан на рис 2.
Основные цилиндрические с ребордой или без нее ролики 1 обеспечивают направление движения тележки, восприятие нагрузки от тележки и кабелей. Направляющие цилиндрические ролики 2 обеспечивают точное позиционирование тележки при движении вдоль двутавра. Стабилизирующие цилиндрические ролики 5 противодействуют подскоку тележки при движении и ее наклону. Все ролики изготовляются из стали или стали с пластиковым покрытием, имеют точные шарикоподшипники, не требующие смазки. Боковая пластина 3 предназначена для установки роликов и регулировки их положения. Изготовляется из стали с покрытием, позволяет быстро заменять узел в сборе. Зажимная планка 4 служит для фиксации кабелей на кабельном седле. Изготовлена из резины, состоит из нескольких сегментов для фиксации кабелей разных диаметров. Буфер 6 амортизирует удары тележек при стыковке. Выполнен из резины или полиуретана. Центральная пластина 7 из стали с покрытием является основой всей конструкции. Кабельное седло 8 из стали с покрытием предназначено для укладки кабелей с учётом их минимального радиуса изгиба. При большом числе кабелей на тележке может быть установлено несколько уровней сёдел.
Основные размеры подвесной кабельной системы с поводковой тележкой показаны на рис. 3. Подбор и расчет элементов системы для конкретного крана выполняется в несколько этапов.
Этап 1. Выбор кабелей и их расположения. Сначала составляется список кабелей и выбираются значения их сечений. Эти данные определяются составом и мощностью приводов, расположенных на крановой тележке, а также наличием и количеством кабелей управления и передачи данных.
Затем выбирается тип кабелей (плоские или круглые) и материал оболочки (резина, ПВХ). Плоские кабели предпочтительнее, так как имеют меньший радиус изгиба и при этом могут быть многожильными, однако их механические свойства хуже, чем у круглых. Среди круглых кабелей предпочтение следует отдавать одножильным кабелям, имеющим наименьший диаметр и, следовательно, наименьший радиус изгиба. Материал выбирается исходя из условий эксплуатации.
Одновременное применение плоских и круглых кабелей не допускается за исключением тонких круглых кабелей (например, витой пары).
Распределение плоских кабелей по седлу тележки. Для плоских кабелей важно, чтобы их взаимное расположение было как можно более компактным для предотвращения проскальзывания в местах крепления. Высота пакета кабелей на седле тележки должна быть меньше его ширины, иначе пакет будет нестабилен в зажимах тележек. Важно располагать кабели так, чтобы в области зажима их находилось как можно больше (рис. 4).
Большие силовые кабели с большим сечением должны находится сверху пакета. Это, с одной стороны, обеспечивает их лучшее охлаждение, а с другой - лучший зажим небольших кабелей. Кроме того, в этом случае крупные кабели берут на себя большую часть механических нагрузок (рис. 5).
Там, где это возможно, нужно применять кабель с большим числом жил вместо нескольких кабелей. Например, применить один кабель 12x1,5 вместо трёх кабелей 4x1,5.
Распределение плоских кабелей в клипсах. Кабельные клипсы (органайзеры) предназначены для фиксации кабелей в петлях. Наиболее крупные силовые кабели, например 4x50, жёстко закрепляются в верхнем окне клипсы, а остальные располагаются свободно в нижнем окне и не зажимаются (рис. 6). Экранированные кабели также не должны зажиматься.
Расположение круглых кабелей на седле тележки. Диаметры кабелей не должны сильно отличаться друг от друга для обеспечения хорошего равномерного зажима. При различии диаметров кабелей более чем на 15 мм, должны применяться дополнительные проставки (рис. 7).
Распределение круглых кабелей в клипсах. Клипсы (органайзеры) обеспечивают правильное совместное расположение кабелей в пакетах в петлях. Наружные кабели жёстко закрепляются, а кабели внутри пакета свободно висят в петле. В качестве наружных следует применять кабели с наибольшим диаметром и не экранированные. При большой разнице в диаметрах кабелей внутри клипсы устанавливаются дополнительные проставки (рис. 8). При выборе взаимного расположения кабелей в пакете очень важно стремиться соблюсти симметрию для равномерной нагрузки на плечи седла тележки (рис. 9).
Этап 2. Выбор типа шасси, размера роликов и диаметра седла тележки. Для тележек применяются два типа шасси в зависимости от типа двутавровой балки
- с параллельным или наклонным расположением полок (рис. 10).
Применение дополнительных роликов - направляющих боковых и стабилизирующих «обратных», - обусловлено конкретными условиями эксплуатации, например, при сильном ветре и высоких скоростях движения возникают дополнительные усилия, которые этими роликами могут быть компенсированы.
Ключевой параметр - диаметр основных роликов, зависит от нагрузки от пакета кабелей и от скорости перемещения. В таблице дана взаимосвязь этих параметров для стальных роликов, работающих при ПВ 60% в температурном диапазоне -40...+80°С.
Если применяются ролики с пластиковым покрытием, допустимая нагрузка на них уменьшается на 10% в нижнем диапазоне рабочей температуры и на 40% в верхнем диапазоне от +40 до +60°С.
Источник: Журнал Подъемно-транспортное дело 3-4.2019