Przewodnik po pierścieniach ślizgowych żurawia: moc, sygnały i sprzężenie zwrotne

Pierścień ślizgowy dźwigu to obrotowe połączenie elektryczne, które przenosi moc, sygnały sterujące, dane komunikacyjne i informację zwrotną o położeniu pomiędzy stałą podstawą dźwigu a częścią, która obraca - górną konstrukcję, wysięgnik lub obrotnicę. Dzięki temu żuraw może obracać się w sposób ciągły bez skręcania, przecierania lub łamania kabli, które w przeciwnym razie musiałyby przechodzić przez złącze obrotowe.

Dla konstruktorów dźwigów i zespołów konserwacyjnych pierścień ślizgowy rzadko jest najdroższą pozycją na liście materiałów, ale znajduje się na ścieżce krytycznej w prawie wszystkim, co ma znaczenie: niezawodność obrotu, integralność sygnału, informacje zwrotne od operatora, czas instalacji i łatwość serwisowania maszyny po latach. Gdy wysokość montażu jest stała lub długa lista obwodów musi zmieścić się na małej przestrzeni, wybór pomiędzy standardowym, kompaktowym lub ultrakompaktowym pierścieniem ślizgowym dźwigu często decyduje o tym, czy interfejs elektryczny dobrze wpisuje się w projekt, czy też wymusza kosztowne przeprojektowanie.

Co to jest pierścień ślizgowy dźwigu?

Pierścień ślizgowy dźwigu to zespół elektromechaniczny, który utrzymuje ciągłość elektryczną pomiędzy konstrukcją stacjonarną a konstrukcją obrotową. Wewnątrz zestaw przewodzących pierścieni obraca się względem nieruchomych szczotek lub elementów stykowych; każda para pierścieni-i-szczotek tworzy jeden obwód, a prąd lub sygnał przepływa przez ten styk ślizgowy, gdy dźwig się obraca.

W typowym żurawiu pojedynczy zespół może zawierać kombinację:

• Zasilanie napędów obrotu, świateł roboczych i sprzętu pomocniczego
• Obwody sterujące poleceniami operatora i wyłącznikami krańcowymi
• Linie komunikacyjne takie jak CAN lub Ethernet dla czujników i modułów sterujących
• Sygnał zwrotny dotyczący położenia wysięgnika lub kąta obrotu
• Zapasowe obwody zarezerwowane na późniejsze aktualizacje

Liczba obwodów, przy jakim napięciu i prądzie oraz jakie rodzaje sygnałów są zaangażowane, zależy całkowicie od dźwigu i jego zadania. Właśnie dlatego numer katalogowy jest punktem wyjścia, a nie odpowiedzią.

Dlaczego dźwigi potrzebują pierścienia ślizgowego w środku obrotu

Większość dźwigów obraca górną konstrukcję względem stałej dolnej ramy. Poprowadź zwykły kabel przez ten interfejs, a będzie on skręcał się przy każdym ruchu; w ciągu wystarczającej liczby cykli przewodniki-twardnieją i ulegają zmęczeniu, izolacja pęka, a krosno w końcu zaczepia się lub ulega uszkodzeniu - zwykle w najgorszym możliwym momencie. Pierścień ślizgowy eliminuje tę ścieżkę awarii, kierując zasilanie i sygnał przez kontrolowany styk na osi obrotu, dzięki czemu kabel po obu stronach pozostaje nieruchomy, podczas gdy styki obsługują ruch.

Przenoszenie mocy przez złącze obrotowe

Obwody mocy zasilają silniki obrotu, oświetlenie, urządzenia ostrzegawcze i obciążenia pomocnicze po stronie obrotowej. Każdy z nich jest dobierany pod kątem napięcia i, co ważniejsze, prądu, ponieważ prąd powoduje wytwarzanie ciepła na styku i w przewodniku. Niewymiarowe pierścienie nagrzewają się, co przyspiesza zużycie i skraca żywotność; te ponadgabarytowe marnują przestrzeń, którą stara się zaoszczędzić kompaktowa konstrukcja. Przydatną liczbą nie jest prąd z tabliczki znamionowej, ale realistyczna praca. - Obwód pobierający w sposób ciągły 15 A to inny problem projektowy niż obwód, w którym prąd pobiera 15 A przez kilka sekund na cykl. Obroty żurawia są zwykle powolne, często znacznie poniżej 20 obr./min, co jest delikatne dla styków i jest to jeden z powodów, dla których dobrze-dobrany pierścień ślizgowy dźwigu może działać latami przy niewielkiej konserwacji.

Przenoszenie sygnałów kontrolnych i komunikacyjnych

Nowoczesne żurawie przenoszą znacznie więcej niż tylko moc na przegubie. Wyłączniki krańcowe, czujniki ciśnienia i kąta, kamery i moduły sterujące wymagają ścieżki, a wiele z nich wykorzystuje sieci cyfrowe, a nie dyskretne okablowanie.Protokoły-oparte na CAN, takie jak CANopen, utrzymywane przez firmę CAN in Automation i zbudowane w oparciu o serię ISO 11898, są powszechnie stosowane w maszynach mobilnych i-poza autostradami, podczas gdy urządzenia o wyższej-przepustowości w coraz większym stopniu opierają się naEthernet biegnący przez pierścień ślizgowy.

W tym miejscu wiele projektów po cichu kończy się niepowodzeniem. Obwody sygnałowe należy sprawdzać oddzielnie od zasilania, ponieważ rezystancja styków, uziemienie i zakłócenia elektryczne, których lampa 24 V nigdy nie zauważa, mogą zakłócić licznik enkodera lub ramkę CAN. W praktyce oznacza to oddzielenie zasilania od wrażliwych pierścieni sygnałowych, dopasowanie materiałów styków do zadania -złota-w-złotych stykach w przypadku sygnałów o niskim-sygnale, srebra lub stopów miedzi w przypadku zasilania - oraz traktowanie ekranowania i uziemienia jako części specyfikacji, a nie namysłu.

Dostarczanie informacji zwrotnej o położeniu obrotu i wysięgnika

Wiele żurawi musi wiedzieć, gdzie skierowana jest górna konstrukcja, ponieważ udźwig znamionowy zmienia się wraz z kierunkiem wysięgnika, położeniem podpory i strefą działania. To sprzężenie zwrotne może pochodzić z przełączników położenia do prostego wskazania przodu, tyłu lub z boku lub z potencjometrów i enkoderów, gdy system sterowania wymaga ciągłego kąta. Zintegrowanie czujnika z zespołem pierścienia ślizgowego pozwala zachować interfejs obrotowy w jednym pakiecie, ale należy to zaplanować wcześniej: późniejsze dodanie enkodera często oznacza większą wysokość lub zmianę mechaniczną, której koperta nie jest w stanie objąć.

Standardowe, kompaktowe i bardzo-kompaktowe pierścienie ślizgowe do dźwigów

Nie każdy żuraw potrzebuje ultra-kompaktowego urządzenia; czasami najprostszy i najbardziej użyteczny projekt jest tym właściwym. Wybór równoważy dostępną przestrzeń, liczbę obwodów, układ mechaniczny i sposób konserwacji urządzenia.

A kompaktowy pierścień ślizgowyzyskuje swoje miejsce, gdy obudowa mechaniczna jest już zamocowana, a interfejs elektryczny musi się w niej znajdować -, a nie wtedy, gdy wybrano mniejszy rozmiar sam w sobie.

Co znajduje się wewnątrz zespołu pierścienia ślizgowego dźwigu

Pierścień ślizgowy dźwigu to coś więcej niż stos pierścieni i szczotek. Kompletny zespół zwykle składa się z elementów elektrycznych, mechanicznych i czasem czujnikowych, a każdy z nich ma wpływ na dopasowanie, niezawodność i łatwość serwisowania.

Pierścienie przewodzące i szczotki

Sercem urządzenia są pierścienie i szczotki. -styki ślizgowe, które utrzymują ciągłą ścieżkę elektrycznągdy dźwig się obraca. Liczba pierścieni śledzi liczbę obwodów, a konstrukcja styków musi odpowiadać prądowi, napięciu, typowi sygnału, prędkości obrotowej i oczekiwanemu cyklowi pracy.

Obudowa, uszczelnienie i ochrona

Obudowa chroni styki przed kurzem, wilgocią i przypadkowym kontaktem. W przypadku dźwigów zewnętrznych i sprzętu budowlanego uszczelnienie i odporność na korozję często mają takie samo znaczenie jak układ elektryczny i prawyOcena IPnależy wybrać dla rzeczywistego środowiska, a nie kopiować z poprzedniej pracy.

Kołnierz montażowy lub rura

Interfejs montażowy łączy pierścień ślizgowy z konstrukcją żurawia, hydraulicznym przegubem lub zespołem obrotowym. Niestandardowy kołnierz lub rura są powszechne, gdy urządzenie musi być dopasowane do istniejącego układu.

Funkcje zapobiegania-obrotom i jazdy

Jedna strona pierścienia ślizgowego musi obracać się wraz z dźwigiem, a druga musi pozostać nieruchoma. Wspornik, sworzeń, wypustka lub szczelina napędu utrzymują odpowiednią część nieruchomo, dzięki czemu kabel po stronie stacjonarnej nigdy nie wykazuje momentu obrotowego.

Wstępne-wiązki przewodów i złącza

Przykręcana-, wtykana- jednostka z-okablowanymi wiązkami przewodów skraca czas instalacji i eliminuje całą kategorię błędów w okablowaniu podczas montażu i serwisowania. Wybór złącza i długość przewodu należą do specyfikacji, a nie do zakresu.

Zintegrowane czujniki położenia

Tam, gdzie system sterowania wymaga kierunku wysięgnika lub kąta obrotu, przełączniki, potencjometry lub enkodery można wbudować w ten sam zespół, dzięki czemu sprzężenie zwrotne i moc dzielą się jednym obrotowym interfejsem.

Kiedy ultra-kompaktowy pierścień ślizgowy do dźwigu ma sens

Ultra-kompaktowe konstrukcje sprawdzają się, gdy aplikacja wymaga wielu obwodów, ale oferuje bardzo małą wysokość montażową -. Jest to częsta sytuacja, gdy pierścień ślizgowy musi dzielić przestrzeń z hydraulicznym złączem obrotowym, elementami konstrukcyjnymi, pokrywami lub wspornikami. Sięgnij po kompaktową lub ultrakompaktową konstrukcję, gdy:

• wysokość lub średnica montażowa jest ustalana przez otaczającą konstrukcję
• żuraw potrzebuje wielu obwodów sterujących i komunikacyjnych, a nie tylko kilku linii energetycznych
• urządzenie musi być zamontowane wokół lub nad hydraulicznym obrotnicą
• wymagane jest zintegrowane sprzężenie zwrotne położenia
• preferowany jest wstępnie-okablowany, przykręcany-zespół, a nie okablowanie w miejscu instalacji
• przeprojektowanie otaczającej konstrukcji byłoby kosztowne
• pierścień ślizgowy musi mieścić się w chronionej pokrywie lub obudowie

Celem nigdy nie jest zmniejszenie pierścienia ślizgowego samo w sobie. Ma na celu dopasowanie wymaganej mocy, sygnału i funkcji wykrywania do dostępnej przestrzeni, bez rezygnacji z niezawodności.

Reprezentatywny przypadek pokazuje, jak to się dzieje. W wielu żurawiach samojezdnych pokrywa nad obrotnicą nie może się powiększyć bez przeprojektowania konstrukcyjnego, a mimo to platforma wciąż zyskuje obwody - tu kolejna kamera, tam koder. Kiedy kończy się pojemność istniejącego zespołu dwunastu-obwodów, praktycznym rozwiązaniem nie jest zwykle wyższa pokrywa, ale ultrakompaktowy-zespół z-przelotem, który dodaje dodatkowe pierścienie sygnałowe na tej samej wysokości osiowej i umożliwia przejście przewodu hydraulicznego przez środkowy otwór. Parowanie interfejsu elektrycznego z krętlikiem jakopołączone hydrauliczne-i-elektryczne złącze obrotoweutrzymuje integrację w czystości. Powtarzająca się lekcja jest prosta: wymagania elektryczne są zwykle jasne od pierwszego dnia, ale prawdziwym ograniczeniem jest obwiednia mechaniczna.

Co sprawia, że ​​pierścień ślizgowy dźwigu jest niezawodny

Niezawodność jest łatwa do stwierdzenia, trudniejsza do zaprojektowania. W terenie niezawodność pierścienia ślizgowego żurawia sprowadza się do kilku czynników współdziałających ze sobą, a nie do jakiejkolwiek pojedynczej cechy.

Integralność kontaktu jest na pierwszym miejscu. Stabilna rezystancja styków przez tysiące cykli zależy od dopasowania materiałów styków i nacisku do obciążenia, a praca dźwigu pomaga w tym przypadku. - Niska prędkość obrotowa i przerywany ruch są znacznie łagodniejsze dla styków niż ciągłe obracanie się-z dużą prędkością.

Stabilność sygnału to kolejna warstwa. W żurawiach podłączonych do sieci dokładność sterowania zależy od czystych ramek CAN i nieuszkodzonej liczby enkoderów, co z kolei zależy odwłaściwe ekranowanie, uziemienie i separacjapomiędzy ścieżkami zasilania i sygnału.

Uszczelnienie środowiskowe chroni jedno i drugie. Żurawie zewnętrzne i myjnie wymagają obudów, uszczelek, dławików kablowych i wykończeń dobranych do rzeczywistych warunków; poziomy uszczelnienia są klasyfikowane wedługNorma-ochrony przed wnikaniem IEC 60529, gdzie na przykład stopień IP54 odpowiada kurzowi i rozpryskom, natomiast stopień IP65 do IP67 chroni przed strumieniami i krótkim zanurzeniem. Temperatura również ma znaczenie: wiele pierścieni ślizgowych dźwigów ma specyfikacje w szerokim zakresie, często od -40 stopni do +80 stopni, przy dokładnych wartościach granicznych określonych przez użyte materiały i smary.

Łatwość serwisowania to część, o której łatwo zapomnieć, a którą kosztownie zignorować. Jednostka, która jest niezawodna, ale zakopana w miejscu, gdzie nikt nie może jej sprawdzić ani wymienić, nadal będzie kosztować przestoje, więc dostęp do złączy i odstęp przy demontażu są same w sobie cechami zapewniającymi niezawodność.

Typowe tryby awarii i wczesne znaki ostrzegawcze

Większość problemów z pierścieniem ślizgowym żurawia ujawnia się sama, zanim przerodzi się w awarię. Obserwacja wczesnych sygnałów sprawia, że ​​awaria staje się planową konserwacją.

• Okresowa utrata sygnału lub utracone ramki CAN- często zużycie styków, zanieczyszczenie lub problemy z uziemieniem i ekranowaniem pierścieni sygnałowych.
• Ciepło na montażu- zwykle przeciążony lub zbyt mały obwód zasilania albo uszkodzony styk zwiększający rezystancję.
• Korozja lub zielone osady- wilgoć przedostająca się przez uszczelkę, co jest powszechne w przypadku żurawi zewnętrznych o zbyt niskim stopniu ochrony IP dla obiektu.
• Woda wewnątrz obudowy- uszkodzona uszczelka lub dławik kablowy i częsta przyczyna nagłych-awarii wielu obwodów.
• Naprężenie złącza lub przetarte przewody- prowadzenie kabli, które obciąża końcówkę, zamiast pozwalać, aby styki wykonywały całą pracę.

Zaprojektowanie ich z myślą o - odpowiednim marginesie prądu, odpowiednim uszczelnieniu,-odciążonych wiązkach przewodów i dostępnych zakończeniach - zapewnia długoterminową-niezawodność więcej niż jakikolwiek pojedynczy komponent premium.

Jak określić pierścień ślizgowy dźwigu: ramy przeglądu technicznego

Najbardziej niezawodnym sposobem uzyskania właściwej jednostki jest zdefiniowanie zastosowania przed sprawdzeniem rozmiarów. Potraktuj poniższe kroki jako krótki przegląd inżynieryjny, a nie formularz, przez który należy się spieszyć.

1. Zamapuj każdy obwód na stawie

Wymień każdy obwód, który przechodzi przez obrotowy interfejs i pogrupuj go według funkcji: zasilanie, sterowanie, czujnik, komunikacja, uziemienie lub ekranowanie i części zamienne. Kilka zapasowych obwodów to tanie ubezpieczenie na wypadek kolejnej aktualizacji, ale każdy z nich kosztuje miejsce, więc zrównoważ je z kopertą.

2. Potwierdź napięcie i prąd według obciążenia, a nie tabliczki znamionowej

Nadaj każdemu obwodowi napięcie i realistyczny prąd, łącznie z czasem przepływu tego prądu. Na największą uwagę zasługują obwody mocy, ponieważ prąd wpływa na wydzielanie ciepła, konstrukcję styków i rozmiar przewodu. Nie zakładaj, że jeden projekt styku pasuje do wszystkiego; jednostka mocy-i-o mieszanym sygnale często wymaga różnych materiałów i rozmiarów przewodów na różnych pierścieniach.

3. Zdefiniuj wymagania dotyczące sygnału i danych

Sygnały sterujące o niskim-poziomie to nie to samo, co-szybkie przesyłanie danych. Jeśli dźwig wykorzystuje CAN, Ethernet, enkodery lub analogowe sygnały kątowe, należy wcześniej poinformować dostawcę i podać typ sygnału i protokół, wymagania dotyczące ekranowania, czułość na zakłócenia, typ złącza, długość przewodu i strategię uziemienia. Jasne wymagania dotyczące sygnału zapobiegają błędom komunikacyjnym, które pojawiają się dopiero po instalacji.

4. Zablokuj kopertę montażową

Przed wybraniem projektu zmierz przestrzeń: maksymalną wysokość i średnicę,-wymagany otwór środkowy, układ otworów montażowych,-kierunek wyjścia kabla, prześwit obrotowy, ograniczenia pokrywy lub obudowy oraz powiązanie z dowolnym złączem obrotowym lub wężami hydraulicznymi. Jednostki kompaktowe najczęściej nie przechodzą przeglądu projektu nie dlatego, że specyfikacje elektryczne są nieprawidłowe, ale dlatego, że koperta mechaniczna nie została nigdy w pełni zdefiniowana.

5. Dopasuj projekt do środowiska operacyjnego

Żurawie pracują w kurzu, wibracjach, deszczu, wahaniach temperatury, słonym powietrzu i po myciu. Rejestruj dane dotyczące użytkowania wewnątrz i na zewnątrz, narażenie na kurz i wilgoć, zakres temperatur, wibracje i wstrząsy, ryzyko korozji, wymagany poziom uszczelnienia i dostęp konserwacyjny -, a następnie wybierz odpowiednią obudowę, uszczelki i wykończenia.

6. Zdecyduj się na informację zwrotną dotyczącą pozycji wcześniej

Jeśli system sterowania wymaga kierunku wysięgnika lub kąta obrotu, wybierz metodę od razu. Do prostych wskazań mogą wystarczyć przełączniki pozycyjne; potencjometr lub enkoder odpowiada kątowi ciągłemu. Traktuj czujnik jako część interfejsu obrotowego, ponieważ późniejsze dodanie go powoduje zwiększenie wysokości.

Typowe błędy, których należy unikać

• Wybór wyłącznie według rozmiaru.Mniejszy nie jest lepszy, jeśli nie jest w stanie sprostać potrzebom prądowym, sygnalizacyjnym, uszczelniającym i serwisowym.
• Niedocenianie obwodów sygnałowych.Linie sterujące i sieciowe wyglądają banalnie na schemacie okablowania, ale są wrażliwe na zakłócenia, jakość styków i uziemienie, dlatego należy je zdefiniować przed zamrożeniem projektu.
• Ignorowanie dostępu do instalacji.Jednostka, która pasuje, ale nie można jej łatwo podłączyć, sprawdzić ani wymienić, po cichu zwiększa koszty serwisu.
• Zapominając o przyszłych aktualizacjach.Jeśli kamery, czujniki lub elementy sterujące zostaną dodane później, warto skorzystać z zapasowych obwodów lub konstrukcji modułowej.
• Oddzielenie pierścienia ślizgowego od krętlika hydraulicznego.Gdy dźwig wykorzystuje oba elementy, należy wspólnie sprawdzić ich montaż, obrót, prowadzenie kabli i dostęp serwisowy.

Kluczowe dania na wynos

Pierścień ślizgowy dźwigu zapewnia połączenie zasilania, sterowania, danych i informacji zwrotnej o położeniu podczas obrotu dźwigu, a w przypadku maszyn o ograniczonej przestrzeni-kompaktowa lub ultrakompaktowa konstrukcja często pozwala na dopasowanie całego interfejsu elektrycznego. Jednostka, która sprawdza się w terenie, to jednostka określona na podstawie jasnych wymagań - liczba obwodów i obciążenie, typy sygnałów, rzeczywista obwiednia mechaniczna, rzeczywiste środowisko pracy i potrzeby w zakresie wykrywania - i sprawdzana razem z obrotnicą hydrauliczną i planem serwisowym, a nie osobno. Jeśli spełnisz wymagania specyfikacji, pierścień ślizgowy stanie się cichą i niezawodną częścią żurawia, a nie powtarzającym się źródłem przestojów.