כיצד לבחור גלילי כבלים?

טכנולוגיית ענק | חידושים בתעשייה | 22 באפריל 2025

1. מבוא

גלילי כבלים הם התקני לליפת כבלים המספקים חשמל, כוח בקרה או אותות בקרה עבור ציוד נייד גדול. הם נמצאים בשימוש נרחב בציוד נייד רב בתחומי נמלים, רציפים, פרויקטים של שימור מים ופלדה, כגון עגורני גנטרי, עגורני צריח, עגורני פורטל, עגורני רציף, מכונות לטיפול בחומרים בתפזורת (מכונות להשבת גלגלי דלי), עגורני גנטרי על גבי סכרים של תחנות כוח הידרואלקטריות וקרונות שטוחים חשמליים, תאורת במה וסאונד וכו'.

2. צורת המוצר

לפי צורת ההספק, ניתן לחלק אותו ל: סוג ידני, סוג משקל נגד, סוג אלסטי, סוג מנוע מומנט, סוג היסטרזיס, סוג תיבת הילוכים בתדר משתנה, סוג צימוד הידראולי וסוג צימוד מגנטי.
לפי חומרי הליפוף השונים, ניתן לחלק אותו ל: סליל כבלים, סליל צינורות (מדיום הולכה הוא גז, נוזל), סליל כבלים אופטיים.
סלילי כבלים מחולקים לשורה אחת צירית ומרובה שורות צירית בהתאם לסידור הכבלים.
סלילי כבלים מחולקים לשני סוגים בהתאם למיקום טבעת החלקה של הקולט: טבעת החלקה פנימית וטבעת החלקה חיצונית.

3. עקרונות עיצוב

3.1 מפרט וסוגי כבלים

1) קוטר חיצוני של הכבל, אשר משפיע ישירות על גודל הציר של הגליל.
2) כבל בצורת כבל, עגול או שטוח. ניתן ללפף כבל שטוח בשורה אחת בלבד.
3) משקל יחידת הכבל (ק"ג/מ') ואורך הכבל משפיעים על דרישת ההספק של הגליל. ככל שמשקל היחידה ואורך גדולים יותר, כך דרישת ההספק של הגליל גבוהה יותר.
4) רדיוס הכיפוף של הכבל משפיע על הקוטר המינימלי של הגליל. כאשר קוטר הגליל קטן מרדיוס כיפוף הכבל, הכבל יינזק.
5) מספר ליבות הכבל משפיע על מספר טבעות ההחלקה של האספן.
6) המתח והזרם משפיעים על הבידוד וגודל טבעת ההחלקה של הקולט. ניתן להשתמש בסוג האלסטי רק עבור ציוד מתחת ל-500 וולט.

3.2. אורך הליפוף

משפיע על גודל הגלגל הרדיאלי ודרישת ההספק. ככל שהאורך ארוך יותר, כך דרישת ההספק גבוהה יותר.

3.3. מהירות תנועת הציוד

משפיע על עוצמת המנוע ויחס ההעברה של גליל הכבל החשמלי. כאשר מהירות תנועת הציוד עולה על 60 מטר/דקה, יש לבחור את סוג בקרת התדר המשתנה.

3.4. גובה התקנת הציוד

ככל שגובה ההתקנה גבוה יותר, כך צריכת החשמל גדולה יותר.

3.5. שיטת סליל

 

תמונה של שיטת הסליל

3.6. גורמים נוספים

1) חומר הגלגל: פלדת פחמן, נירוסטה 304, נירוסטה 316.
2) רמת הגנה: IP55, IP56, IP65
3) מוביל כבלים: האם יש צורך במוביל, האם המוביל זקוק לפונקציית הגנה מפני מתח
4) מוביל כבלים: האם יש צורך במוביל כבלים
5) שיטת אספקת חשמל: אספקת חשמל לנקודת אמצע/נקודת קצה וכו'.

 

תרשים התקנה של מסגרת המדריך

4. היקף היישום של גלילי כבלים שונים

4.1. גליל כבל עם משקל נגד

זהו מכשיר מכני שמגלגל אוטומטית את הכבל באמצעות עקרון אגירת אנרגיה בעת הרמת משקל. כאשר הכבל נמשך החוצה, גלגל הכבל מונע לסיבוב, ובכך מניע את גלגלת חבל התיל המחוברת קואקסיאלית לגלגלת הכבל להסתובב, על מנת להרים את המשקל ולאגור אנרגיה פוטנציאלית. כאשר הגלגלת מגלגלת את הכבל, המשקל יורד כדי לשחרר את האנרגיה הפוטנציאלית. תחת פעולת מתח חבל התיל, גלגלת הכבל המחוברת קואקסיאלית לגלגלת חבל התיל מונעת לסיבוב ולגלגל את הכבל באופן סינכרוני.
יתרונות: מבנה פשוט, ביצועים יציבים ואמינים, התקנה ותחזוקה קלים וחיי שירות ארוכים.
חסרונות: גודל גדול, מוגבל על ידי מהלך, אם נדרש מהלך גדול, יש להשאיר מספיק מקום התקנה.
היקף יישום: עגורני גנטרי עם מהלך קצר של כבלים גדולים מעל 35 מ"מ², קרונות מצקת, קרונות ברזל מותך, קרונות סיגים בסדנאות לייצור פלדה וציוד אחר. ציוד זה מתאים לעיגון כבלים בנקודות קצה ובנקודות אמצע.

4.2. סליל כבלים קפיצי

זהו מכשיר מכני שמגלגל אוטומטית את הכבל באמצעות עקרון אגירת אנרגיה על ידי שחרור קפיץ גליל הכבל. כאשר הכבל נמשך החוצה, הגליל מסתובב כדי להדק את הקפיץ הספירלי ולאגור אנרגיה; כאשר הגליל חוזר, הגליל יגלגל את הכבל אוטומטית.
יתרונות: ביצועי סנכרון טובים, מתח כבל קטן, מחיר נמוך.
חסרונות: עקב אורך החיים המוגבל של קפיץ הקפיץ עצמו, אורך החיים של גלגל מסוג זה קצר יחסית ומוגבל על ידי מהלך הסיבוב.
היקף יישום: גלילת כבלים אופקית ואנכית של כבלי חשמל וכבלי בקרה מתחת ל-35 מ"מ², כגון כוסות יניקה אלקטרומגנטיות להרמה, תופסנים, קרונות חשמליים שטוחים וציוד אחר ותנאי עבודה דומים. מכשירים אלה מתאימים לעיגון נקודות קצה ונקודות אמצע של כבלים.

4.3. סליל כבל חיבור מגנטי

טכנולוגיית הליבה היא שימוש במצמד מגנטי קבוע כמנגנון דיפרנציאלי סינכרוני. תהליך גלילת הכבלים הוא שהכוח מניע את הגליל לגלגל את הכבל דרך המצמד המגנטי הקבוע. המצמד והגליל מחליקים כל הזמן באופן דיפרנציאלי כדי להבטיח שמהירות גלילת הכבל זהה למהירות התנועה של הציוד. על ידי כוונון מומנט הפלט של המצמד המגנטי הקבוע, ניתן לכוונן את מתח הכבל בטווח מסוים. תהליך שחרור הכבל מתבצע באמצעות התקן מצמד חד כיווני, והכוח לא יכול להיות מועבר למצמד ולגליל. תחת פעולת מתח הכבל, הגליל מתגבר על ההיסטרזיס של התקן ההיסטרזיס לשחרור הכבל ומשחרר את הכבל באופן סינכרוני.
יתרונות: טכנולוגיה בוגרת וביצועי עלות גבוהים. ביצועי הסנכרון של הגלגל והציוד הנייד יציבים ואמינים. טכנולוגיית המגנטים הקבועה משמשת בשלב הסופי של מערכת ההולכה, עם מהירות נמוכה וללא תופעת חימום; כאשר הכבל נגלגל פנימה ומשוחרר, ניתן לכוונן את מתח הכבל כדי להגן על הכבל.
חסרונות: רעש גבוה.
היקף יישום: כבלים בעלי מפרט נמוך מ-35 מ"מ², כגון קרונות שטוחים חשמליים, עגלות, עגורני צריח, עגורני גשר או גנטרי, מעגנים ומכבסות וציוד אחר ותנאי עבודה דומים. מתאים לעיגון כבלים בנקודות קצה ובאמצע.

4.4. סליל כבל משופר עם צימוד מגנטי

העיקרון של סליל כבלים זהה לזה שלעיל. ניתן לבחור את מנוע הדיסק או את מנוע הבלם בהתאם לצורכי המשתמש. שיטת הבקרה החשמלית של הסליל היא שמנוע סלילת הכבלים פועל ומנוע שחרור הכבלים כבוי.
יתרונות: מבנה קומפקטי יותר, גודל קטן, מסה קטנה, התקנה קלה.
חסרונות: רעש גבוה.

4.5. סליל כבל מומנט מנוע עם עצירה לטווח ארוך

הוא משתמש במנוע מומנט בעל מאפייני עצירה ארוכי טווח וויסות מהירות עצמי כהספק. מהירות המוצא של המנוע יורדת אוטומטית עם עלייה בעומס החיצוני, ומהירות כבל הגליל מותאמת אוטומטית למהירות הנסיעה של הציוד; בעת שחרור הכבל, תחת פעולת מתח הכבל, מומנט מנוע העצירה מתגבר ומשחרר את הכבל באופן סינכרוני; בעת חניה וכיבוי, בלם הדיסק של מנוע המומנט משמש לנעילת הכבל כדי להבטיח שהכבל לא יחליק.
יתרונות: המנוע מופעל תמיד, הבקרה האלקטרונית פשוטה, ניתן להפחית את שיעור הכשל, טווח סלילת הכבל גדול והמהלך ארוך.
חסרונות: בעת שחרור הכבל, יש צורך להתגבר על התנגדות מומנט ההשתלטות על המנוע, ויש להשתמש בכבלים קטנים בזהירות.
היקף יישום: כבלים גדולים כגון עגלות, עגורי גשר או מנופי גנטרי, וציוד נייד הפועל למרחקים ארוכים. מכשירים אלה מתאימים לעיגון כבלים בנקודות קצה ובאמצע.

4.6. סליל כבל היסטרזיס

דיסק עשוי מפלדה מגנטית קבועה יוצר שדה מגנטי רב-קוטבי מתחלף. יש דיסק אינדוקציה חזק מול הדיסק. כאשר המנוע מניע את דיסק האינדוקציה לסיבוב במהירות גבוהה, הדיסק המגנטי מונע לסיבוב באמצעות צימוד מגנטי. כאשר שני הדיסקים סובלים מהחלקת מהירות, הדיסק המגנטי הרב-קוטבי ימגנט לסירוגין את דיסק האינדוקציה בצד הנגדי, ובכך יוצר מומנט (כלומר "צימוד מגנטי") המתנגד להחלקה זו ומניע (או בולם) את הדיסק המגנטי לסיבוב. סליל הכבל מונע על ידי המנוע כדי להעביר כוח לצימוד ההיסטרזיס, ולאחר האטה, המומנט המוגבר מועבר לסליל הכבל. כאשר סליל הכבל פועל, המנוע תמיד מסתובב בכיוון גלילת הכבל. כאשר ציוד ההרמה מתרחק ממקור הכוח, הכבל מושך את הסליל לאחור, מה שגורם לשני הסלילים להחליק ולשחרר את הכבל על הסליל. מומנט השדה המגנטי של צימוד ההיסטרזיס תמיד יבטיח שהכבל יהיה במצב מתוח במהלך תהליך שחרור הכבל. כאשר ציוד ההרמה חוזר, מתח הכבל על הגליל נעלם, וגליל הכבל מסתובב בכיוון הפיתול כדי להשלים את מצב גלילת הכבל.
יתרונותיו הם מבנה קומפקטי, התקנה ותחזוקה קלים, מומנט פלט מתכוונן בהתאם לתנאי העבודה בפועל, פונקציית בלימה עצמית טובה, אין צורך להתקין בלמים ותפעול אמין של תוף הכבלים. מערכת הבקרה שלו פשוטה וניתן לקשר אותה למערכת הבקרה קדימה ואחורה של הציוד. כל עוד הציוד פועל, מנוע התוף יעבוד ורצף הפאזה לא ישתנה. במהלך פעולת תוף הכבלים, צימוד ההיסטרזיס יכול להתאים את המהירות בהתאם למהירות הריצה של הציוד המארח, כך שמהירות הקו של תוף הכבל למשיכה ושחרור הכבל מסונכרנת עם מהירות הריצה של הציוד המארח.
החיסרון שלו הוא שבמקרה של קיבולת כבל גדולה וגובה התקנה גבוה של המארח, על מנת להפחית את עליית הטמפרטורה של הרוטור ולהגדיל את חיי השירות של הרוטור, יש צורך לאמץ את תפיסת התכנון של מומנט קטן רב-ראשי, שהיא יקרה יחסית.
זה מתאים למכונות וציוד ניידים כבדים כגון עגורני גנטרי לנמלים, עגורני מכולות, מעמיסים על ספינות, עגורני מגדל וכו'. ציוד זה מתאים לנקודות קצה ונקודות אמצע של עיגון כבלים.

4.7. סליל כבלים בתדר משתנה

מנוע התדר המשתנה הוא מבנה התקנה B5, המחובר ישירות לקצה הכניסה של המפחית. קצה אחד של ציר הפלט של המפחית מחובר לסליל הכבל באמצעות חיבור מפתח, והקצה השני מחובר לטבעת החלקה חשמלית בתיבת הקולט. המפחית ותיבת ההילוכים של טבעת הקולט קבועים בחלק העליון של הבסיס. ארון הבקרה של הממיר אינו תלוי בסליל הכבל, וניתן לבחור את מיקום ההתקנה המתאים בהתאם למצב בפועל. תחת וקטור לולאה סגורה (עם בקרת וקטור חיישן מהירות), הממיר בוחר את מצב בקרת מומנט הלולאה הפתוחה, ומחשב את קוטר הסליל בפועל של סליל הכבל באמצעות שילוב עובי כדי לשלוט במדויק במומנט הפלט של המנוע, ובכך להבטיח שהכבל לא יגרום לשינויי מתח עקב שינויים בקוטר הסליל כאשר הוא מלופף על הסליל, כלומר, מתח הכבל קבוע. לסליל הכבל יש את היתרונות הבאים:
(1) במהלך תהליך ליפוף ופריכת הכבל, ללא קשר למקום שבו הציוד פועל על המסילה, המתח הפועל עליו תמיד קבוע, וניתן לכוונן את מתח הכבל באופן שרירותי באמצעות קלט פרמטר הממיר ותפעול כפתור לוח הבקרה, מה שממקסם את ההגנה על הכבל ומאריך מאוד את חיי השירות שלו.

(2) הגלגל יכול להגיב במהירות לשינויים במהירות הפעולה של הציוד וניתן לסנכרן אותו עם הציוד. ביצועיו מדויקים ורגישים.
(3) הוא פורץ את צוואר הבקבוק של עיצובים מסורתיים של סלילי כבלים, כגון סוג היסטרזיס ומנוע מומנט. הוא אינו מוגבל על ידי מפרטים יוצאי דופן של מפרטי כבל, אורך ליפוף, מהירות ציוד וגובה התקנה. סליל הכבל בכל תנאי עבודה מורכבים מונע על ידי מנוע בתדר משתנה בעל הספק שונה.
(4) יש לו יכולת הסתגלות חזקה והוא יכול לעבוד ברציפות תחת עומס גבוה כל היום.
(5) הגלגל והציוד מחוברים להגנה על הפעולה, מה שמונע ביעילות תאונות כגון שבירת כבל.
(6) מנוע הגלגל נשלט ומוגן במדויק על ידי ממיר התדרים, מה שיכול להאריך את חיי השירות שלו.
(7) סליל הכבלים מסוג מנוע בקרת תדר משתנה יכול לשנות באופן אוטומטי את תדר הפעולה של מנוע התדר המשתנה של הסליל בהתאם למתיחות שנקבעה ולמהירות הפעולה של הציוד המארח (עגלה), ולפעול כרגיל בכל מהירות מ-0 עד n (n היא המהירות האסינכרונית). כאשר הציוד המארח כבוי, מנוע התדר המשתנה של סליל הכבלים בולם כדי להבטיח שהכבל לא יחליק.
יתרונות: יכול לשלוט במדויק בכוח, להגן בצורה הטובה ביותר על הכבל ולהאריך את חיי הכבל.
חסרונות: המחיר הוא היקר ביותר מבין מוצרים דומים
היקף היישום: מנופי גנטרי לנמלים, מנופי מכולות, מעמיסים על ספינות, מנופי מגדל ומכונות וציוד ניידים כבדים אחרים.