kabel Виды кабелеукладочных цепей. Характеристики цепей и звеньев.

Общие характеристики кабелеукладочных цепей

кабелеукладочная цепь в разрезе
Очень часто в различных машинах рабочие операции выполняются движущимися частями. Режущая головка станка лазерной или плазменной резки, закрепленный в манипуляторе робота инструмент, тележка подъёмного крана - вот примеры узлов, к которым нужно подвести электрокабели, трубопроводы режущего газа, пневмо- или гидро- трубопроводы. Некоторые предприятия комплектуют производимые машины собственными решениями или их подобием. Но на рынке можно приобрести и готовые изделия. Два немецких производителя KabelSchlepp и Igus через своих дистрибьюторов предлагают широкий выбор таких продуктов. Каталоги и материалы этих фирм использованы при написании настоящей статьи.

Основные виды

Перечислять области применения, наверное, не имеет смысла. Назовём "границы": от металлорежущих станков и строительной техники до передвижных камер, снимающих спортивные соревнования. Ниже представлен общий вид. Он состоит их двух или более параллельных цепных поясов. Они соединены перемычками различной ширины и конструкции и образуют пространство, где и укладываются электрокабели и пневмо - гидрорукава. Конструкция выполнена так, что радиус изгиба лежит вдоль направления хода и не может быть меньше назначенного значения. На концах установлены кронштейны, служащие для крепления к подвижной и стационарной частям машины.

общий вид кабелеукладочной цепи

Рисунок. 1 Общий вид

Производители предлагают изделия, выполненные из пластика или стали. Наиболее часто используются пластиковые. Стальные применяются в следующих случаях: устанавливаемые рукава очень тяжёлые; необходимы безопорные участки большой длины; тяжёлые условия работы техники; движение происходит по шероховатым поверхностям; высокая температура; во взрывоопасной среде. В дальнейшем будут рассматриваться пластиковые варианты. Впрочем, почти все нижеизложенное можно распространить и на стальные. По конструктивному исполнению они делятся на открытые или закрытые. Закрытый вариант располагает следующими особенностями: уложенные кабели-рукава защищены от стружки, продуктов износа, других механических или иных воздействий; эстетично смотрится. Однако, они недоступны для осмотра. У открытого меньший вес; лучшее охлаждение частей, чем у закрытого; есть возможность быстрого осмотра. Недостаток - незащищенность от внешних воздействий.

открытое исполнение кабелеукладочной цепи

закрытое исполнение кабелеукладочной цепи

а) открытое исполнение

б) закрытое исполнение

Рисунок 2. Исполнение цепи

Звенья бывают двух типов: цельного (моно) и модульного исполнения. Цельные представляют собой литые пластмассовые детали, которые легко соединяются друг с другом, что даёт возможность набирать участки различной протяжённости. В свою очередь она может быть с открываемыми звеньями или с замкнутыми. При замкнутых кабели-рукава должны продеваться через внутреннее пространство цепочки. У ткрываемых есть запираемая крышка или планка. Это упрощает укладку.

вид исполнения звеньев №1

вид исполнения звеньев №2

вид исполнения звеньев №3

вид исполнения звеньев №4

а) цельный тип

б) и модульный

Рисунок 3. Исполнение звеньев

Звенья модульного типа состоят из литых полимерных, алюминиевых и стальных элементов, компонуются друг с другом и открываются поворотом планки или крышки, либо отвинчиванием части их.

konstr1 

Перемычки могут иметь вертикальные и горизонтальные разделители, либо отверстия для размещения электрокабелей и пневмо- гидрорукавов. Функции разделителей и рекомендации по их применению приведены в табл. 1.

Таблица 1. Применение разделителей

Заполнение     цепи

Размещение  разделителей (рекомендуемое) №1 Правильное размещение

      Пространство в каждой ячейке больше диаметра кабелей и рукавов плюс необходимый зазор. Общее заполнение ими не может превышать 60% внутреннего пространства.

Размещение  разделителей (не рекомендуемое) №1 Не рекомендуется

      Кабели-рукава заполняют весь внутренний объем, что приводит к их преждевременному износу.

Распределение   веса

Размещение  разделителей (рекомендуемое) №2 Правильное размещение

     Кабели-рукава равномерно и симметрично распределены по внутреннему пространству,  сбалансированы.

Размещение  разделителей (не рекомендуемое) №2 Не рекомендуется

      Неравномерное распределение приводит к неуравновешенности и может стать причиной аварии

Применение вертикальных разделителей

Размещение  разделителей (рекомендуемое) №3 Правильное размещение

  • Разнородные компоненты необходимо прокладывать отдельно
  • Следует разделять компоненты с разной оболочкой
  • Предотвращает переплетение и повреждение рукавов
  • Улучшает равномерность распределения веса
  • Обязательно использовать при диаметре кабеля или рукавов меньшем 60% выбранной высоты

Размещение  разделителей (не рекомендуемое) №3 Не рекомендуется

Выбор, прежде всего, зависит от характера передвижения узла, к которому подведены уложенные в неё кабели-рукава.

Далее представлен горизонтальный монтаж самоопирающейся цепочки. Верхняя часть её может свободно передвигаться, т. е. не имеет опоры и прогиба. Эта схема наиболее распространена. В зависимости от типа и весовой нагрузки может использоваться вплоть до хода узла 10 м; допускает максимальную скорость перемещения (до 40 м/с)  и ускорение (до 300 м/с2); имеет возможность огибать выступающие части.

рис. №1 самоопирающая цепь

рис. №2 самоопирающая цепь

Р-к. 5. Самоопирающаяся цепь

При большой весовой нагрузке и большом ходе механизма (12…14 м) применяется вариант, который получил название "с допустимым прогибом". Однако, в этом случае при ускорениях свыше 1 м/с2 может возникнуть вертикальная вибрация свободного участка. Для борьбы с этим эффектом стараются уменьшить полную высоту. Ещё одним недостатком является требование к отсутствию выступающих частей.

рис. №1 цепь с допустимым прогибом

рис. №2 цепь с допустимым прогибом

Р-к. 6. Цепь с допустимым прогибом

Если допустимая длина самоопирающейся кабелеукладочной цепочки превышена, то верхний участок её дополнительно опирают на лоток или ролик. Вместе с тем, можно также применить самоопирающуюся цепную передачу большего типоразмера (если это позволяет отведенное ей место). Применение опоры более предпочтительно. Встречаются схемы с одной или двумя опорами.

рис. №1 цепь с опрой

рис. №2 цепь с опрой

Рисунок 7. Цепь с опорой

рис. №1 растётное размещение опор

рис. №2 растётное размещение опор

а) одна опора

б) две опоры

Рисунок 8. Размещение опор

    
Для очень большого хода узла, если он не может быть обеспечен приведенными выше решениями, применяют схему "скользящая в направляющем лотке". Верхняя подвижная ветвь прогнута до соприкосновения с нижней и скользит по ней, либо по направляющему жёлобу, он обязателен. Производители гарантируют малое значение силы трения. Предусмотрены специальные ползуны, обеспечивающие низкий коэффициент трения.

рис. №1 скользящая цепь с направляющим лотком

рис. №2 скользящая цепь с направляющим лотком

Рисунок 9. Скользящая передача с направляющим лотком

При очень ограниченном по высоте пространстве, применяют крепление "горизонтальная повернутая на 90° (лежащая на боку)". Цепная передача, закреплённая в "нормальное" горизонтальное положение, повернута на 90°, т. е. скользит наружной стороной цепного пояса или специального диска по опорной поверхности или лотку. Этот тип крепления требует особо надёжного разделения и фиксации уложенных кабелей/рукавов. Только в этом случае гарантирован их длительный срок службы. Рекомендуется укладка в перемычки с отверстиями. Такое крепление  может применяться  фактически для всех случаев.

рис. №1 развётнутая горизонтальная упаковка

рис. №2 развётнутая горизонтальная упаковка

Рисунок 10. Развёрнутая горизонтальная установка

Для кругового движения применяют решение "с обратным радиусом изгиба". Его комбинация с Ø KR и обратного изгиба с Ø RKR позволяет совершать управляемое круговое движение в двух точно определенных направлениях. Таким образом реализуется большинство передвижений подобного рода. Цепная передача присоединена к внутреннему и наружному кольцу направляющего канала. Оба подвижных кольца ведут её. В этом случае обязательна укладка в лоток. Конструкция лотка должна обеспечивать малый износ, обеспечивается скольжение боковой стороной по дну лотка и опирается на его стенки. Иногда для этого применяют специальные пластиковые ползуны, гарантирующие хорошее скольжение и длительный срок службы.

рис. №1 цепь для кругового движения

рис. №2 цепь для кругового движения

Р-к. 11. Для кругового движения

Следующим видом движения является верт-е перемещение. В этом случае предъявляются следующие требования: обеспечить параллельность движения ведущей и ведомой частей; присоединение к фиксированной точке и ведущему механизму должно быть жёстким; расстояние между этими точками должно соответствовать радиусу изгиба; отсутствие или минимальное значение предварительного натяжения. Правильная укладка кабелей-рукавов для этой схемы особенно важна: они не должны испытывать никакого давления со стороны перемычек; их вес должен быть равномерно и симметрично размещён по сечению; радиус разворота подобран правильно.

рис. №1 вертикальная установка "цепь стоит"

рис. №2 вертикальная установка "цепь стоит"

Р-к. 12. Вертикальная установка "цепь стоит"

Далее представлен второй вариант установки для верт-го перемещения. Здесь узел может совершать как чисто верт-е движение, так и комбинированное. Требования к укладке такие же, как для предыдущей схемы. Для комбинированных перемещений (вертикальных и горизонтальных) применяют также схему, приведенную на рис.14.

рис. №1 вертикальная установка "цепь висит"

рис. №2 вертикальная установка "цепь висит"

Р-к. 13. Вертикальная установка "цепь висит"

рис. №1 комбинированое перемещение

рис. №2 комбинированое перемещение

Р-к. 14. Для комбинированных перемещений

Рассмотренные решения предназначены для механизмов, имеющих одну или две линейных оси перемещения. Однако, современные сложные узлы, прежде всего роботы, могут быть  с большей степенью свободы. Для таких задач предлагаются так называемые мультиосевые (3D) варианты.

kabelcschl2 

Типоразмеры выпускаемой продукции

Производители предлагают очень широкий ассортимент. Ограничимся диапазоном размеров: ширина от 6 до 600 миллиметров; высота сечения от 10 до 108; радиусы изгиба от 20 до 600; ход механизма при самоопирающейся цепи 1 до 10 м; максимальный ход узла до 350 м. Исходными данными для выбора будет диаметр электрокабелей dэ, мм; диаметр пневморукавов dп,; диаметр гидрорукавов dг,; максимальная скорость перемещения рабочего органа, V, м/с; ускорение a, м/с2; распределенная нагрузка от веса кабелей и рукавов (с учётом заполнения),  q, кг/м; ход механизма Ls, мм. Расчёт производится в следующей последовательности.     1. Определить высоту внутреннего пространства кабелеукладочной цепочки hj, мм, значение которой определяется наружным диаметром проложенных кабелей-рукавов плюс требуемый зазор Х. Для электрокабеля  формула, но не менее 1 миллиметра; для пневм0рукавов  clip_image043 Виды кабелеукладочных цепей. Характеристики цепей и звеньев. , но не менее 2; для гидравлических рукавов формула  , но не менее 3. Высота hj стандартной цепной передачи - больше максимального из значений d+2X.

определение внутрених размеровclip_image046 Виды кабелеукладочных цепей. Характеристики цепей и звеньев.

определения месторасположения

Рис-к. 16. Определение внутренних размеров

    2. Определить суммарную ширину кабелей wj, которая равна сумме вышеупомянутых диаметров с зазорами,  формула.     3. Распределить кабели-рукава по сечению и выбрать конструкцию перемычки (рис-к. 4), следуя рекомендациям табл. 1.     4. Если в соответствие с рекомендациями таблицы требуется применение вертикальных разделителей с толщиной  раз, δраз, мм, то требуемая ширина равна  формула. Важно, что верт. разделители могут быть установлены с интервалом в 2, 3 или 4 звена. По умолчанию разделители размещены через 2. Максимальный рекомендуемый интервал составляет 0,5м.     5. Если потребная ширина Bi получилась больше имеющихся типоразмеров, возможно применение горизонтальных полок. Все изложенные рекомендации по конструированию остаются в силе.     6. По каталогам производителя выбрать тип цепочки, конструкцию звеньев, схему установки и т. д. При этом нужно учитывать действующие скорости и ускорения.     7. Следует определить R изгиба кабелеукладочной цепочки KR, мм и монтажный размер H.. Для этого умножьте минимальный радиус изгиба наибольшего применяемого рукава на коэффициент безопасности и подберите ближайший стандартный. Радиус изгиба задаётся их производителем, но при отсутствии этих данных можно дать следующие общие рекомендации: для кабелей  формула, для рукавов  формула. Монтажная высота должна быть на 10% больше расчётной.

расчёт длины цепи

Рис-к. 17. Расчёт длины

    8. Определяем требуемую длину Lk, мм и длину свободного участка Lf,. Длина Lk зависит от характера работы и точки фиксации неподвижного конца. В т. 2 приведены формулы для наиболее распространённых вариантов. В приведенных формулах t - шаг звеньев в миллиметрах. Общее число их n определится по формуле  формула.

Таблица 2. Определение размеров

Описание Установка Расчетная формула 
Самоопирающаяся (точка фиксации в середине линии перемещения)  рим. №1 Схема установки   фрмула  формула формула
Самоопирающаяся (точка фиксации смещена от середины линии перемещения)  рим. №2 Схема установки   формула 
формула
С допустимым прогибом (точка фиксации в середине линии перемещения)  рим. №3 Схема установки   формула 
формулаформула
Скользящая с направляющим лотком (точка фиксации в середине линии перемещения)  рим. №4 Схема установки   формула 
формула

 

    9. После определения длины и варианта установки определите по данным производителя максимально допустимую весовую нагрузку и сравните её с нагрузкой q, кг/м. Ниже приведен типовой график определения максимально допустимой весовой нагрузки.

график допустимых весовых нагрузок

Р-к. 18. Допустимая весовая нагрузка

 

Офис фирмы находится в городе Минск, Республика Беларусь. Работаем со всеми организациями из России, Казахстана, Украины и других стран СНГ. Быстрая доставка.