КАБЕЛЬНЫЙ БАРАБАН ДЛЯ НАМОТКИ-РАЗМОТКИ СИЛОВОГО КАБЕЛЯ Российский патент 2025 года по МПК B65H54/02 

Предлагаемое изобретение относится к области машиностроения, а именно к способам и устройствам для манипулирования гибкими изделиями или материалами, например лентами, канатами, нитями, намотке или укладке материала на катушки, бобины.

Предыдущий уровень техники

Известен патент РФ на полезную модель №27582 «НАМАТЫВАТЕЛЬ КАБЕЛЯ».

Наматыватель кабеля, представляющий собой транспортную базу, на которой размещены опорный каркас, кабельный барабан и узел привода, отличающийся тем, что с целью соблюдения норм технологического режима спускоподъемной операции и предотвращения аварийных ситуаций установка снабжена упорными откидными лапами, головкой холостого хода оси кабельного барабана и узла привода с тормозом аварийной остановки и стопорным механизмом двойного действия. Узел привода снабжен промежуточным блоком вращения трех замкнутых цепных передач. В узле привода с тремя замкнутыми цепными передачами установлены приводные однорядные роликовые и втулочные цепи с независимым натяжным устройством и сдвоенными звездочками. Узел привода снабжен стационарным узлом привода барабана со сменным вкладышем с пазами и внутренними подшипниками.

Известен патент РФ на полезную модель №94553 «УСТРОЙСТВО НЕПРЕРЫВНОЙ НАМОТКИ КАБЕЛЯ».

Устройство непрерывной намотки кабеля, содержащее два соосно расположенных барабана, соединенных с приводами вращения и средствами осевого перемещения барабанов, механизм отрезки и раскладчик, при этом противолежащие концы барабанов снабжены щеками, отличающееся тем, что торцы барабанов, обращенные друг к другу, находятся в контактном взаимодействии, а щеки установлены на барабанах с возможностью вращения относительно них и соединены со средствами осевого перемещения щек. Приводы для обеспечения вращения барабанов, средства обеспечения осевого перемещения барабанов, средства осевого перемещения щек, механизм отрезки и привод раскладчика соединены с блоком управления. Блок управления соединен с датчиками осевого перемещения барабанов, датчиком метража и датчиком координаты положения раскладчика. Блок управления соединен с датчиком положения бухты. Раскладчик выполнен в виде каретки с горизонтальной направляющей, соединенной с винтовым валом с самопересекающейся винтовой прорезью.

Наиболее близким к предлагаемому решению является патент РФ на полезную модель №183808 «УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАМОТКИ-РАЗМОТКИ НА БАРАБАН КАБЕЛЯ-ПРИВЯЗИ БЕСПИЛОТНОГО ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА».

Технический результат, заключается в расширении арсенала технических средств, используемых для намотки-размотки на барабан или бухту кабеля-привязи беспилотного летательного аппарата, за счет обеспечения в процессе размотки-намотки передачу по кабелю-привязи напряжения питания, а также передачу и получение информационных сигналов, достигается в устройстве, содержащем привод вращения оси барабана и привод вращения оси укладчика кабеля-привязи на барабан, установленной параллельно оси барабана и выполненной с возможностью закрепления на ней укладчика кабеля-привязи в виде каретки, выполненной с возможностью двунаправленного перемещения по оси укладчика и равномерной послойной подачи кабеля-привязи на цилиндрическую часть барабана, а также контактное кольцо, установленное неподвижно на оси барабана с возможностью контактирования с контактами концов силовых и сигнальных жил кабеля-привязи, выведенных на внешнюю сторону бокового ограничителя барабана, и выполненное с возможностью подачи напряжения питания на силовые жилы кабеля-привязи и подачи и съема информационных сигналов с сигнальных жил кабеля-привязи.

Недостатками предыдущих решений является то, что рама - постамент выполнена в виде несущей конструкции, на которой все элементы расположены сверху, что не дает подхода к ним, а также не дает возможности установить защитные кожухи. Также рама соединена с неподвижной частью жесткой сцепкой, что не позволяет контролировать ход рамы.

Раскрытие изобретения

Сущность изобретения поясняется чертежами, где:

На Фиг. 1 - Общий вид кабельного барабана для намотки-размотки силового кабеля с защитными кожухами.

На Фиг. 2 - Общий вид кабельного барабана для намотки-размотки силового кабеля без защитных кожухов.

На Фиг. 3 - Вид спереди кабельного барабана для намотки-размотки силового кабеля.

На Фиг. 4 - Вид барабана с приводным механизмом (справа А, слева В).

На Фиг. 5 - Вид приводного блока в сечении.

На Фиг. 6 - Вид механизма сцепления приводного механизма с редуктором кабелеукладчика.

На Фиг. 7 - Вид кабелеукладчика в сборе.

Задачей предлагаемого решения является создание кабельного барабана для намотки-размотки силового кабеля, обеспечивающего возможность как механического, так и автоматического управления работой, включая остановку, изменение шага кабелеукладчика и регулировку скорости вращения.

Техническим результатом предлагаемого решения является:

• Возможность изменения шага кабелеукладчика и диаметра питающего кабеля за счёт изменения параметров приводной звёздочки кабелеукладчика.

• Возможность автоматической остановки кабельного барабана за счет шарнирного соединения, которое позволяет использовать концевой выключатель, что предотвращает механическое повреждение агрегата в случае попадания под него негабаритных предметов.

• Возможность управления работой (намоткой и смоткой) барабана как из кабины машиниста (первично), так и с места стояния за счет использования высоковольтного кольцевого токоприёмника.

• Возможность регулировки выходной скорости вращения барабана и крутящего момента на выходном валу за счёт установки кулачковой муфты предельного момента между двигателем и редуктором, что упрощает процесс регулировки выходного момента.

• Возможность контроля хода рамы по радиусу относительно опор за счет шарнирного соединения с неподвижной частью оборудования (например, экскаватора карьерного) по средствам монтажных кронштейнов, шарнирных опор и цепей.

Технический результат достигнут за счет того, что кабельный барабан для намотки-размотки силового кабеля содержит раму, с закрепленным на ней барабаном, имеющим параллельные боковые ограничители, между которыми выполнена цилиндрическая часть; приводной механизм и двигатель, которые создают движущую силу для размотки и намотки на барабан кабеля; кабелеукладчик, выполненный с возможностью двунаправленного перемещения по параллельной с барабаном оси и равномерной послойной подачи кабеля на цилиндрическую часть барабана. Рама выполнена в виде Г-образного каркаса, к которому крепятся элементы снизу и сбоку. Рама дополнительно снабжена шарнирным соединением, которое содержит монтажные кронштейны, шарнирные опоры и монтажные цепи. Цилиндрическая часть барабана выполнена из жестких стержней, соединенных с боковыми ограничителями, и дополнительно содержит опорные блоки, содержащие цапфу, подшипник и буксу. Приводной механизм содержит цепную передачу кабельного барабана, цепную передачу кабелеукладчика и цепную передачу редуктора кабелеукладчика. Цепные передачи состоят из звезд и приводных цепей. Цепная передача кабелеукладчика дополнительно содержит натяжитель цепи. Сцепление приводного механизма с редуктором кабелеукладчика выполнено посредством механизма сцепления, который состоит из кулачковой муфты, рычага сцепления и ползунов. Двигатель содержит приводной мотор-редуктор и высоковольтный кольцевой токоприёмник. Кабелеукладчик состоит из нижней и верхней рамы, ползунка, подшипника и ролика с V-образным профилем. Кабельный барабан для намотки-размотки силового кабеля дополнительно содержит защитные кожухи: потолочный, приводной цепи барабана, приводной цепи редуктора кабелеукладчика и цепи кабелеукладчика.

Способ работы кабельного барабана для намотки-размотки силового кабеля заключается в том, что сначала подают напряжение на мотор-редуктор. После чего через приводную цепь кабельного барабана посредством мотор-редуктора передают крутящий момент на приводную звезду кабельного барабана, и кабельный барабан начинает вращаться и наматывать кабель. После этого крутящий момент с приводной звезды редуктора кабелеукладчика через приводную цепь редуктора кабелеукладчика передают на звезду редуктора кабелеукладчика. Затем приводят в движение цепь, находящуюся в жёстком зацеплении с ползунком кабелеукладчика, при этом задают кабелеукладчику челночное движение, ограниченное расположением редуктора кабелеукладчика и натяжителем цепи кабелеукладчика. Одновременно с этим подвижная часть высоковольтного токоприёмника, жёстко соединённая с цапфой при помощи муфты, начинает вращаться.

Кабельный барабан 1 для намотки-размотки силового кабеля содержит раму 2, с закрепленным на ней барабаном 7, имеющим параллельные боковые ограничители 9, между которыми выполнена цилиндрическая часть 10; приводной механизм 16 и двигатель 11, которые создают движущую силу для размотки и намотки на барабан 7 кабеля; кабелеукладчик 35, выполненный с возможностью двунаправленного перемещения по параллельной с барабаном 7 оси и равномерной послойной подачи кабеля на цилиндрическую часть 10 барабана 7.

Рама 2 выполнена в виде Г-образного каркаса, к которому крепятся элементы снизу и сбоку. Конструкция рамы 2 содержит жесткие элементы, соединённые сваркой. Основная функция рамы 2 - размещение элементов и агрегатов. Передняя часть исполняет опорную функцию при транспортировке. Рама 2 дополнительно снабжена шарнирным соединением 3, которое содержит монтажные кронштейны 4, шарнирные опоры 5 и монтажные цепи 6.

Цилиндрическая часть 10 барабана 7 выполнена из жестких стержней 8, соединенных с боковыми ограничителями 9. Основная функция барабана 7 размещение на нем гибкого кабеля, максимальная вместимость 450 м, сечение кабеля d=63 мм.

Барабан 7 дополнительно содержит опорные блоки 12, содержащие цапфу 13, подшипник 14 и буксу 15. Опорные блоки 12 - это механизм, представляющий собой подшипниковый узел. Основными элементами являются: цапфа 13,подшипник 14, букса 15, крышки, крепёжные элементы. Основная функция – соединение барабана 7 с рамой 2, размещение подшипников для передачи вращения от редуктора кабелеукладчика 33 барабану 7.

Приводной механизм 16 - механизм, который создает движущую силу. Приводной механизм 16 содержит цепную передачу кабельного барабана 17, цепную передачу кабелеукладчика 18 и цепную передачу редуктора кабелеукладчика 19. Цепные передачи 17, 18, 18 состоят из звезд 20, 22, 24 и приводных цепей 21, 23, 25. Цепная передача кабелеукладчика 18 дополнительно содержит натяжитель цепи 26. Основная функция приводного механизма 16 - передача механической энергии от приводного мотор-редуктора 31 барабану 7, кабелеукладчику 35.

Сцепление приводного механизма с редуктором кабелеукладчика 33 выполнено посредством механизма сцепления 27, который состоит из кулачковой муфты 28, рычага сцепления 29 и ползунов 30.

Двигатель 11 содержит приводной мотор-редуктор 31 и высоковольтный кольцевой токоприёмник 32. Для двигателя 11 используют мотор-редуктор 31 с возможностью регулировки выходного крутящего момента, что реализовано за счёт установки преобразователя тока и частоты в питающую цепь. Ограничение момента, предотвращает перегрузку элементов при работе. Управление (подача сигналов) можно производить с места стояния или из кабины оператора, что так же является новшеством для подобных агрегатов. Подвод и передача напряжения реализована через высоковольтный кольцевой токоприёмник 32.

Кабелеукладчик 35 - механизм, предназначенный для укладки кабеля, с заданным шагом смещения. Кабелеукладчик 35 состоит из нижней и верхней рамы 36, ползунка 39, подшипника 38 и ролика с V-образным профилем 37. Основная функция кабелеукладчика 35 - укладка кабеля на барабане с заданным шагом.

Кабельный барабан 1 для намотки-размотки силового кабеля дополнительно содержит защитные кожухи: потолочный 40, приводной цепи барабана 41, приводной цепи редуктора кабелеукладчика 42 и цепи кабелеукладчика 43. Защитные кожухи 40, 41, 42, 43 - это элементы предназначенные для предотвращения контакта с движущимися частями во время работы людей, защиты от попадания посторонних предметов.

Кабельный барабан для намотки-размотки силового кабеля собирают следующим образом:

- Цапфы опорного блока устанавливают в посадочные места катушки с натягом, фиксируют при помощи болтов и сваркой.

- Буксы, крышки, подшипники устанавливают на цапфы.

- Вышеуказанную сборку фиксируют, на раме при помощи шпилек, гаек.

- Далее устанавливают элементы навесного оборудования мотор-редуктор, редуктор кабелеукладчика.

- Затем устанавливают кабелеукладчик.

- Установку элементов приводного механизма производят в момент установки мотор-редуктора и кабелеукладчика, при этом устанавливают цепи и производят натяжение.

- Затем устанавливают токоприёмник.

- В заключение устанавливают защитные кожуха.

Способ работы кабельного барабана для намотки-размотки силового кабеля заключается в том, что сначала подают напряжение на мотор-редуктор. После чего через приводную цепь кабельного барабана посредством мотор-редуктора передают крутящий момент на приводную звезду кабельного барабана и кабельный барабан начинает вращаться и наматывать кабель. После этого крутящий момент с приводной звезды редуктора кабелеукладчика через приводную цепь редуктора кабелеукладчика передают на звезду редуктора кабелеукладчика. Затем приводят в движение цепь, находящуюся в жёстком зацеплении с ползунком кабелеукладчика, при этом задают кабелеукладчику челночное движение, ограниченное расположением редуктора кабелеукладчика и натяжителем цепи кабелеукладчика. Одновременно с этим подвижная часть высоковольтного токоприёмника жёстко соединённая с цапфой при помощи муфты начинает вращаться.

Преимущества кабельного барабана для намотки-размотки силового кабеля:

Во всех известных моделях кабелеукладчик представляет собой конструкцию, которая приводится в движение при помощи приводного винта или гидроцилиндров, данные элементы являются дорогостоящими и требуют должного обслуживания, а также они зафиксированы на направляющих. При такой конструкции парные элементы ползун-втулка (или антифрикционный вкладыш) испытывают трение скольжением, что требует более точного исполнения парных деталей, постоянного смазывания, а также невозможно избежать попадания загрязняющих частиц на трущиеся элементы.

- В предлагаемом устройстве передача осуществляется при помощи приводных звёзд и цепей, данные элементы стандартизированы и требуют только регулярного смазывания. При изменении диаметра наматываемого кабеля в меньшую или большую сторону, можно изменить шаг смещения кабелеукладчика, за счёт изменения параметров приводной звёздочки кабелеукладчика.

- Дополнительным преимуществом является механизм сцепления, который представляет собой кулачковую муфту, свободно перемещаемую в осевом направлении, относительно вала редуктора. Муфта фиксируется в заданном положении за счёт рычага сцепления, связанного с муфтой посредствам ползунов. Данный механизм позволяет выводить из зацепления приводной механизм и кабелеукладчик, что делает возможным перемещение кабелеукладчика без вращения барабана. Данная опция необходима при демонтаже кабеля и установке нового, при изменении шага и т.д.

- В предлагаемом устройстве парные элементы роликов на ромбообразной в сечении балки работают при трении качения. Всего используется 4 ролика с V-образным профилем, повторяющим верхнее/нижнее сечение балки, что обеспечивает плотное прилегание к поверхности балки с двух сторон, что сводит нагрузки и возможность перекоса каретки к минимуму. Каждый ролик включает по два подшипника закрытого типа, которые не требуют смазки при эксплуатации. Наличие подшипников обеспечивает перемещение кабелеукладчика с наложением минимально возможного усилия. При перемещении, ползунок (жёстко соединённый с цепью и подвижно с верхней рамкой) приводит в движение кабелеукладчик, дойдя до крайней заданной точки хода, ползунок совершает обход по радиусу звёздочки, после чего движение происходит в обратном направлении так же до крайней точки. Ход кабелеукладчика ограничен расположением натяжителя и приводного редуктора, поэтому центровка элементов требуется только один раз при сборке.

Промышленная применимость

Все вышесказанное говорит о выполнении поставленной задачи и достижении технического результата, а также о промышленной применимости предлагаемого кабельного барабана для намотки-размотки силового кабеля, а также способа его работы.

Перечень позиций:

1. Кабельный барабан,

2. Рама,

3. Шарнирное соединение,

4. Монтажные кронштейны,

5. Шарнирные опоры,

6. Монтажные цепи,

7. Барабан,

8. Жесткие стержни,

9. Боковые ограничители,

10. Цилиндрическая часть,

11. Двигатель,

12. Опорные блоки,

13. Цапфа,

14. Подшипник,

15. Букса,

16. Приводной механизм,

17. Цепная передача кабельного барабана,

18. Цепная передача кабелеукладчика,

19. Цепная передача редуктора кабелеукладчика,

20. Приводная звезда кабельного барабана,

21. Приводная цепь кабельного барабана,

22. Приводная звезда редуктора кабелеукладчика,

23. Приводная цепь редуктора кабелеукладчика,

24. Звезда редуктора кабелеукладчика,

25. Приводная цепь кабелеукладчика,

26. Натяжитель цепи кабелеукладчика,

27. Механизм сцепления приводного механизма с редуктором кабелеукладчика,

28. Кулачковая муфта,

29. Рычаг сцепления,

30. Ползуны,

31. Приводной мотор-редуктор,

32. Высоковольтный кольцевой токоприёмник 6000 В,

33. Редуктор кабелеукладчика,

34. Соединительная муфта,

35. Кабелеукладчик,

36. Верхняя/нижняя рама кабелеукладчика,

37. Ролик с V-образным профилем,

38. Подшипники закрытого типа,

39. Ползунок,

40. Потолочный защитный кожух,

41. Защитный кожух приводной цепи барабана,

42. Защитный кожух приводной цепи редуктора кабелеукладчика,

43. Защитный кожух цепи кабелеукладчика,

44. Балка.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к устройствам для манипулирования гибкими изделиями или материалами, например лентами, канатами, нитями, при их намотке или укладке на катушки, бобины. Кабельный барабан для намотки-размотки силового кабеля содержит раму с закрепленным на ней барабаном, имеющим параллельные боковые ограничители, приводной механизм и двигатель 11, которые создают движущую силу для размотки и намотки на барабан кабеля, кабелеукладчик, выполненный с возможностью двунаправленного перемещения по параллельной с барабаном оси и равномерной послойной подачи кабеля на цилиндрическую часть барабана. При этом между боковыми ограничителями выполнена цилиндрическая часть. Рама выполнена в виде Г-образного каркаса, к которому крепятся элементы снизу и сбоку. Конструкция рамы, основной функцией которой является размещение элементов и агрегатов, содержит жесткие элементы, соединённые сваркой. Рама дополнительно снабжена шарнирным соединением, которое содержит монтажные кронштейны, шарнирные опоры и монтажные цепи, при этом передняя часть исполняет опорную функцию при транспортировке. Барабан дополнительно содержит опорные блоки 12, содержащие цапфу, подшипник и буксу. Опорные блоки 12 представляют собой подшипниковый узел, основными элементами которого являются цапфа, подшипник, букса, крышки, крепёжные элементы. Приводной механизм содержит цепную передачу кабельного барабана, цепную передачу кабелеукладчика и цепную передачу редуктора кабелеукладчика. Сцепление приводного механизма с редуктором кабелеукладчика 33 осуществляется посредством механизма сцепления, который состоит из кулачковой муфты, рычага сцепления и ползунов. Кабельный барабан дополнительно содержит защитные кожухи, а именно потолочный, приводной цепи барабана, приводной цепи редуктора кабелеукладчика и цепи кабелеукладчика. Кабельный барабан обеспечивает намотку силового кабеля и его контролируемую укладку. 2 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Кабельный барабан 1 для намотки-размотки силового кабеля, содержащий раму 2 с закрепленным на ней барабаном 7, имеющим параллельные боковые ограничители 9, между которыми выполнена цилиндрическая часть 10, приводной механизм 16 и двигатель 11, которые создают движущую силу для размотки и намотки на барабан 7 кабеля, кабелеукладчик 35, выполненный с возможностью двунаправленного перемещения по параллельной с барабаном 7 оси и равномерной послойной подачи кабеля на цилиндрическую часть 10 барабана 7, отличающийся тем, что рама 2 выполнена в виде Г-образного каркаса, к которому крепятся элементы снизу и сбоку, при этом рама 2 дополнительно снабжена шарнирным соединением 3, которое содержит монтажные кронштейны 4, шарнирные опоры 5 и монтажные цепи 6, причем цилиндрическая часть 10 барабана 7 выполнена из жестких стержней 8, соединенных с боковыми ограничителями 9, и дополнительно содержит опорные блоки 12, содержащие цапфу 13, подшипник 14 и буксу 15, а приводной механизм 16 содержит цепную передачу кабельного барабана 17, цепную передачу кабелеукладчика 18 и цепную передачу редуктора кабелеукладчика 19, причем цепные передачи 17, 18, 19 состоят из звезд 20, 22, 24 и приводных цепей 21, 23, 25, а цепная передача кабелеукладчика 18 дополнительно содержит натяжитель цепи 26, а сцепление приводного механизма 16 с редуктором кабелеукладчика 33 выполнено посредством механизма сцепления 27, который состоит из кулачковой муфты 28, рычага сцепления 29 и ползунов 30, при этом двигатель 11 содержит приводной мотор-редуктор 31, токоприёмник 32, при этом кабелеукладчик 35 состоит из нижней и верхней рамы 36, ползунка 39, подшипника 38 и ролика с V-образным профилем 37.

2. Кабельный барабан 1 для намотки-размотки силового кабеля по п. 1, отличающийся тем, дополнительно содержит защитные кожухи: потолочный 40, приводной цепи барабана 41, приводной цепи редуктора кабелеукладчика 42 и цепи кабелеукладчика 43.

3. Кабельный барабан 1 для намотки-размотки силового кабеля по п. 1, отличающийся тем, что токоприемник 32 выполнен высоковольтным кольцевым.