Кабеловодещи вериги

Механични системиСп. Инженеринг ревю - брой 6/2017 • 19.09.2017

Кабеловодещи вериги
Кабеловодещи вериги
Кабеловодещи вериги

Кабеловодещите вериги, известни също като кабелни носачи, верижни носачи, енергийни вериги, енергоподвеждащи или кабелни вериги (в зависимост от производителя) са функционални приспособления, предназначени да обгръщат и направляват гъвкави електрически кабели и хидравлични или пневматични маркучи, свързани с движещи се автоматизирани машини.

Тези кабелни водачи намаляват износването и натоварването на кабелите и маркучите, предотвратяват заплитането и подобряват безопасността, като в допълнение улесняват полагането и насочването на кабелите в съответното оборудване или между машините в цеха. Кабелните носачи могат да бъдат разположени така, че да поемат хоризонтални, вертикални, въртеливи и триизмерни движения.

За пръв път през 50-те години на 20-и век на пазара са представени стоманени кабеловодещи вериги. Дотогава гъвкавите елементи като кабели и хидравлични маркучи просто се оставят да висят свободно от машините, което води до повреди и бързо износване. В наши дни широко се използват и пластмасови (по-специално полипропиленови) кабеловодещи вериги. Те често се комбинират със специални високогъвкави кабели с цел допълнително удължаване на експлоатационния им живот.

 

Конструктивни особености
Кабеловодещите вериги са проектирани да обхващат и предпазват снопове кабели с различно предназначение и обикновено са изработени от пластмаса, стомана или метална сплав. 

Тези конструкции се използват за защита на кабели и маркучи, закрепени върху движещи се машини, за да се предотврати заплитането и повреждането им. Освен това те помагат кабелите и маркучите да не се закачат от движещи се части на машината.

Повечето кабелни носачи имат правоъгълно напречно сечение, в което се разполагат кабелите. Напречните сегменти по дължината на веригата могат да се отварят отвън, така че кабелите да могат лесно да се полагат и да се свързват конекторите. Вътрешни сепаратори в носача служат за физическото разделяне на кабелите един от друг. Краищата на веригата се закрепват към машината с монтажни скоби.

Освен огъване в една равнина, поради твърдата си конструкция, кабеловодещите вериги често позволяват и огъване само в едно направление. В комбинация с неподвижния монтаж на краищата на веригата това напълно пречи на затворените кабели да се извият в нежелана посока и да се заплетат или пречупят.

Кабеловодещите вериги могат да бъдат отворени или затворени. Отворените позволяват лесен достъп до кабелите за инспекция или поддръжка, докато затворените са запечатани, за да ги предпазят от различни замърсители в работната среда, например метални частици.

Варианти и приложения
Енергоподвеждащите вериги се предлагат в широка гама различни типове, размери, цени и функционални характеристики. Основните варианти, популярни на пазара, са: отворени; затворени (за защита от замърсявания и отломки, като дървесни стърготини или метални стружки); стоманени (вкл. от неръждаема стомана); “безшумни”; в изпълнение за чисти стаи (с минимално износване); с многоосово движение; високоустойчиви на натоварване; устойчиви на химикали, влага и високи/ниски температури и др.

Кабеловодещите вериги могат да се използват в различни приложения, особено в системи, за които са характерни множество движения. Такива са например роботите, металообработващите машини, индустриалната техника и различни типове автоматизирано оборудване. Кабелните носачи са подходящо решение за такива случаи, тъй като могат да поддържат голямото тегло на множество кабели и маркучи, без да позволяват те да понасят удари или големи натоварвания.

В допълнение, кабеловодещите вериги правят управлението и маршрутизирането на кабелите през машината или цеха много по-удобно и осигуряват лесен достъп за отстраняване на проблеми и регулярна поддръжка.

Кабелни носачи се използват навсякъде, където има индустриална автоматизация, включваща трансфер на енергия, данни, течности или газове по кабели и/или маркучи. 

Примерите включват металообработващи машини, подемна техника, автомивки, медицинско и лабораторно оборудване, автоматизирани складове, мотокари, промишлени роботи, плаващи петролни платформи, сценична техника и др.

Метални кабеловодещи вериги
Кабелните водачи от стомана и други метални сплави са най-подходящи за приложения с голямо механично натоварване, при движение на големи разстояния, както и за тежки кабели и маркучи. Стоманените кабелни носачи са проектирани за работа при агресивни промишлени условия, включително при дълготрайно излагане на високи температури (над 600°С). 

Чрез използването на неръждаема стомана и/или корозионноустойчиви покрития се постига висока устойчивост към широка гама промишлени химикали, увреждащи пластмасовите кабеловодещи вериги, въпреки че някои специално разработени полимерни модели се предлагат във версии с химическа устойчивост.

Макар металните енергоподвеждащи вериги да са на по-висока цена от пластмасовите, те не изискват допълнителни и скъпоструващи направляващи канали и поддържащи подложки, което ги прави рентабилно решение в сравнение с полимерните модели за дадени приложения. 

В допълнение, металните водачи не изискват специална поддръжка или смазване, а това ги прави подходящи за работа в агресивни среди и с тежко индустриално оборудване в леярни, мелници, рафинерии, морски, строителни и минни приложения и др.

Отворени метални вериги
На пазара се предлагат широка гама стоманени кабеловодещи вериги или такива с хибридна конструкция (стомана плюс друг метал или материал), високоустойчиви на ултравиолетови лъчи, топлина и студ, потапяне под вода, абразиви, индустриални флуиди, разяждащи вещества, движения на голямо разстояние, големи ускорения и продължителни цикли на работа. 

Металните носачи отворен тип обикновено са изработени от стомана. Предимствата им са висока якост и способност да носят кабели, маркучи и собствено тегло на дълги разстояния без поддръжка. 

Те са подходящи за мобилни конструкции, фрезови и леярски машини, мелници, преработка на хартия и рафиниращо оборудване, като се предлагат отворени метални носачи с полезни кухини с височини от 1 до над 60 см. 

Непрекъснатите разработки и подобрения в областта по отношение на дизайна са довели до появата на олекотени версии с висока якост и значително по-голяма товароподемност от конвенционалните, както и със способност да работят по-дълги периоди от време без поддръжка в сравнение с пластмасовите системи.

Предлагат се модели с персонализирана ширина на сегментите по избор на клиента, както и варианти с различни спомагателни аксесоари, които повишават ефективността на кабеловодещите вериги и в най-взискателните индустриални приложения.

Някои метални кабелни носачи включват полиуретанови ролки с цел намаляване на шума, хоризонтални делители и вертикални сепаратори. Последните осигуряват наличието на множество отделения за кабели в един свързан сегмент от веригата. 

Както при неподвижните, така и при подвижните ролкови конструкции, вертикални сепаратори могат да бъдат монтирани на всеки сегмент или да отсъстват избирателно с цел икономия на материал и олекотяване на конструкцията.

Затворени метални кабеловодещи вериги
Затворените енергоподвеждащи вериги осигуряват висока степен на защита на подвижните кабели и маркучи в автоматизираното индустриално оборудване. С изключение на спомагателните, оформящи отделения в сегментите сепаратори, които могат да са изработени и от друг материал, те се отличават с изцяло метална конструкция. 

Спираловидните серпентини, широко използвани в машинно-инструменталните приложения от над три десетилетия, осигуряват на кабелите и маркучите гладко движение, естетическа визия и висока защита дори от горещи стружки, отломки и работни флуиди.

Друга възможност са металните енергоподвеждащи вериги с алуминиеви протектори, които могат да устоят на тежки удари от отломки и летящи частици. 

При някои вериги връзките между сегментите и сваляемите протекторни капаци тип “броня” са със специален модулен дизайн с цел уякчаване, лесни ремонти и бързи модификации. И двата модула за захващане и затваряне осигуряват максимална защита срещу горещи стружки и тежки отломки. Тези модели са особено подходящи за приложения в металообработката, фрезови операции, производство на машинни възли и компоненти, леярски изделия и т. н.

Пластмасови кабеловодещи вериги
Пластмасовите енергоподвеждащи вериги, изработени от висококачествени технически полимери или полипропилен, са по-евтини от техните метални аналози и се отличават с олекотена конструкция, като остават устойчиви на корозия в химически агресивните промишлени среди. Те обикновено се използват в по-леки и средно тежки индустриални приложения. 

Някои модели, изработени от специални полимери, са устойчиви на морска вода и минерални масла, което ги прави подходящи за различни тежки приложения в газовия и петролния сектор, в които традиционно се използват метални вериги.

Модулният дизайн прави пластмасовите кабеловодещи вериги лесни за поддръжка и позволява бърза замяна на повредени или счупени връзки и сегменти. Те могат да бъдат отворени и разглобени посредством стандартна отвертка или специален инструмент, а някои модели – дори на ръка. 

Модулните пластмасови кабелни носачи са конфигурируеми и подходящи за широк набор от различни приложения, а конструкцията им позволява бърз монтаж, демонтаж и отстраняване на проблеми на място.

В много приложения се използват стандартни полимерни кабеловодещи вериги, изработени чрез шприцоване. Изцяло пластмасовите водачи отворен тип обикновено са предназначени за приложения с леки до средни експлоатационни изисквания. 

Сглобяемата конструкция опростява инсталирането и поддръжката, а укрепването със стъклени влакна увеличава издръжливостта. На пазара се предлагат кабелни водачи, произведени от специализирани материали, за приложения, изискващи ниско износване, специфична устойчивост на запалване или на високи температури и химикали. 

При моделите с миниатюрни връзки отворите за кабели са част от връзката между сегментите, премахвайки необходимостта от отделни скоби. Тези варианти са особено подходящи за роботиката и някои леки промишлени приложения.

За системи, при които са налице многоосови движения (в три измерения) на кабелите и маркучите, някои стандартни кабеловодещи вериги могат да бъдат модифицирани с формовани еластомерни връзки, поставени на необходимите места. 

Тези връзки позволяват практически неограничено движение, включително странично движение на 90° плюс аксиално въртеливо движение на 180° с минимално трептене. Такива конструкции също са полезни, когато приложението изисква леко странично преместване поради неправилно подравняване.

Както фиксираните, така и подвижните краища на веригите трябва да бъдат здраво закрепвани към оборудването, но без да се притискат. Кабелите и маркучите трябва да са поставени в носещата верига без никакво усукване.

Съображения при избора
При избора на материал и конструкция на кабеловодещите вериги за дадено приложение е препоръчително първо да се проучат типовете и размерите на всички кабели и маркучи, които ще се помещават в носача. 

След това е добре да се изчисли минималната височина и широчина на отвора за най-дебелия кабел или маркуч и да се съпостави с неговия диаметър. Информацията за радиуса на огъване на кабела или маркуча е база при определяне радиуса на огъване на веригата. 

От съществено значение е и да се знае общото разстояние, на което се придвижват подвижните елементи на машината или робота.

Има и няколко конструктивни съображения, които е препоръчително да се вземат предвид при избора на кабеловодещи вериги. В практиката най-често размерът и конструкцията на веригата се определят от габаритите на кабелния пакет, вместо да се правят опити кабелният пакет да се побере в предварително избран носач.

Някои от най-важните фактори при проектирането на кабелоносеща система са: видовете (електрически, оптични, хидравлични, пневматични и медийни) кабелни линии и техните диаметри; наличието на допълнителни кабели и маркучи; скоростта на движение на системата; максималните стойности на ускорение и забавяне; оперативните ограничения за размера на полезните отвори на веригата; общата дължина на траекторията на движение/разтягане на кабелите или маркучите.

Препоръчително е да се вземат предвид и натоварването върху носещата конструкция, скоростта на движение, както и на каква дистанция ще се придвижва неподдържана кабеловодещата верига. При изчисляване на натоварването трябва да се отчете не само общото тегло на кабелите и маркучите в носача, но и теглото на всякакви флуиди в тези маркучи.

Освен защита от различни повреди енергоподвеждащите вериги гарантират безопасната и гладка работа на подвижните кабелни пакети. Носачите направляват кабелите и маркучите и ги предпазват от износване, заклещване и пренатоварване по време на движението на машината. 

Те са по-гъвкави по отношение на монтажа от кабелните кутии например, защото могат да се монтират навсякъде по траекторията на движението на кабелния пакет в конструкцията на оборудването или в цеха.

Фактори, влияещи на конструкцията
Натоварването е общото тегло на кабелите и маркучите в носача, обикновено изразено в килограми на метър. Ако маркучите съдържат течност, нейното тегло също трябва да бъде отразено в изчисленията. Кабеловодещите вериги типично са проектирани да поддържат натоварването на усреднен кабелен сноп, който физически е в състояние да се впише правилно в геометрията им.

Добре е да се отчетат и взаимодействията на товара с неподдържаните движения на енергийните вериги. Едно от решенията при по-големи натоварвания и по-дълги разстояния на неподдържани движения са металните носачи. 

Друг функционален елемент, който осигурява стабилност, са подвижните ролкови опори. Те се използват най-често при стоманени кабеловодещи вериги с големи ходове, които надвишават границите на фиксираните ролкови опори или когато са налице големи натоварвания и високи скорости на движение.

Подвижните ролкови опори се състоят от ролки, конвейерни опори и движеща се рамка, която поддържа веригата по цялата дължина на траекторията на движение.

Подобни носещи системи съществуват и при пластмасовите вериги, предназначени за дълги системи с големи разстояния на движение. Те са олекотени в сравнение с конвенционалните вериги с цел намаляване на натоварването, обикновено са модулни и бързо разглобяеми. 

Някои модели са с полиуретанови ролки за минимални нива на шум. Спомагателните носещи системи могат да са самонаправляващи се при движение под 15 м. За движения над 15 м се използват допълнителни носещи канали.

Друга опция са модулните плъзгачи – подвижни плъзгащи се обувки, изработени от материали с ниско триене, които осигуряват подменяема повърхност за плъзгане с висока износоустойчивост при дълги премествания. Някои приложения, при които е налице висока скорост на движение, изискват персонализирани инсталации с поддържащи системи за дълги премествания. 

За разлика от традиционните системи, в които носачът се плъзга сам по себе си, опорната система използва прибираща се ролкова система, която се движи по обикновена релса.

Използвайки полигоналния ефект, възникващ в носача, ролките се повдигат от водещата релса и се изтеглят навътре, докато връзките на веригата минават през радиуса. При връщането назад ролките се изтласкват навън и лягат върху релсата, осигурявайки подвижна опора през цялата траектория на движение.

Тези системи позволяват премествания до 2000 мм, скорост до 5 м/сек, до 90% намаляване на теглителната сила и липса на триене при плъзгане по носещите връзки.

Полагане на кабели и маркучи в кабеловодещите вериги
Кабелите или маркучите, независимо дали са кръгли или плоски, трябва да се разполагат свободно във веригата. Не се препоръчва полагане на кабели и маркучи с големи разлики в напречното сечение един до друг. 

Препоръчително е да се осигури достатъчно пространство, за да могат кабелите и маркучите да се движат свободно, като кръстосването и преплитането им по време на полагане трябва да се избягва.

Добре е да се остави минимален просвет от 10% за всеки външен диаметър на кабел и 20% за всеки външен диаметър на маркуч. Кабелите и маркучите не трябва да са усукани и да са налице изкривявания или други нередности по дължината им. 

Всички кабели и маркучи трябва да бъдат здраво закрепени както за неподвижните, така и за движещите се елементи на веригата, но не трябва да бъдат притиснати. Когато се доставят на рула или ролки, кабелите и маркучите трябва да бъдат първо внимателно развити, а не издърпани настрани.

ЕКСКЛУЗИВНО

Top