徐宏聚

（山西天地煤機裝備有限公司，山西 太原 030032）

0 引言

目前，國內(nèi)有許多廠家生產(chǎn)電纜卷筒設(shè)備，但這些設(shè)備都為單滾筒（只有一個滾筒），滾筒和集電環(huán)的內(nèi)環(huán)部分作為一個整體轉(zhuǎn)動，而集電環(huán)的內(nèi)環(huán)和空心主軸作為一個整體固定不動，只能對滾筒引入端的電纜進行卷放，無法對引出端的電纜進行卷放，因而引出端電纜長度受限，不能太長且固定不變。這種滾筒大多都直接安裝到設(shè)備上，一臺設(shè)備配備一個電纜卷筒，要想將其作為一個工藝裝置應(yīng)用到履帶式行走設(shè)備跑合調(diào)試中去，就有很大的局限性。首先礦用履帶式行走設(shè)備其本身在井下工作時無需配備電纜卷筒，設(shè)計時也都不考慮加裝電纜卷筒，但地面上跑試過程中需要為其連續(xù)供電，其次生產(chǎn)廠家也不可能為了跑合調(diào)試單獨為每臺設(shè)備上都配備一套電纜卷筒裝置，成本不合算。為了很好的解決這一矛盾，筆者深入車間生產(chǎn)一線，了解生產(chǎn)現(xiàn)狀，經(jīng)過長期的探索和研究，設(shè)計了一種雙滾筒電纜卷筒工藝裝置，可以同時對兩部分電纜進行卷放，付滾筒上也可以纏繞上足夠多的電纜，根據(jù)需要收放適當長度滿足各種設(shè)備在調(diào)試跑合過程中的需要，同時收放電纜也不再需要大量人員來搬運盤繞電纜，只需要轉(zhuǎn)動付滾筒，將電纜自動規(guī)則盤繞即可。

1 問題提出

目前山西天地煤機裝備有限公司自主研發(fā)的履帶式行走設(shè)備，類型較多且市場占有率高，屬于公司的拳頭產(chǎn)品。但在每次地面調(diào)試、跑合、進出噴漆房及裝車發(fā)貨過程中都必須要依靠人工卷放、拖拽近200 米長1140伏高壓電纜為設(shè)備供電。隨著生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴大，解決設(shè)備的地面調(diào)試、跑合、進出噴漆房及裝車發(fā)貨時人員卷放電纜的安全性和工作效率等問題迫在眉睫。需要研制一種雙滾筒卷纜裝置，不但實現(xiàn)可以實現(xiàn)主筒部分電纜的卷放，還可實現(xiàn)附筒電纜的卷放，滿足設(shè)備在跑合調(diào)試過程中的供電需求。

2 現(xiàn)有的電纜卷筒的結(jié)構(gòu)形式及存在的問題

2.1 外形結(jié)構(gòu)

圖1 整體外形效果圖

圖2 滾筒剖視圖

現(xiàn)有的大功率電纜卷筒大多如圖1、圖2 所示，主要由驅(qū)動電機、排纜機構(gòu)、滾筒、集電環(huán)、空心軸等組成。驅(qū)動電機為滾筒機排纜機構(gòu)提供動力；排纜機構(gòu)主要使電纜規(guī)則排布到滾筒上；滾筒主要承載電纜；集電環(huán)主要是解決兩部分電纜之間過渡銜接問題，由動環(huán)和靜環(huán)兩部分組成，動環(huán)和滾筒相連，隨滾筒一起轉(zhuǎn)動，靜環(huán)和空心軸連接，固定不動，集電環(huán)是電纜卷筒的關(guān)鍵部分；空心軸即使?jié)L筒的支撐載體，又是引出端電纜的護套。

2.2 作為工藝裝置在使用中存在的問題

經(jīng)調(diào)查，市場上現(xiàn)有的電纜卷筒均為單滾筒，一般直接安裝到設(shè)備上，和其所配套的設(shè)備是一對一的關(guān)系，輸出端部分的電纜相對設(shè)備不需要位移且不需要太長。如要將其作為一種工藝裝置來使用，就有了局限性，引出端的電纜長度是固定不變的，當其作為一個獨立的工藝裝置跟隨到設(shè)備后面為其供電時，不具有多樣性和廣泛的適應(yīng)性，不能根據(jù)不同的設(shè)備來調(diào)整引出端電纜長度。

3 雙滾筒電纜卷筒的設(shè)計

3.1 設(shè)計要求

作為一種工藝裝置，設(shè)計出新的電纜卷筒既要滿足實際工況的使用要求，又要具有可靠便捷的特性，因此在設(shè)計時應(yīng)注意一下幾點：

（1）引出端的電纜長度可已根據(jù)不同的機型進行調(diào)整，不能固定不變，要具有廣泛的使用性。

（2）集電環(huán)承載功率要足夠大，既要滿足小功率機型的需要，又要兼顧到個別大功率的機型。

（3）引出端的電纜在收纜時操作要方便，盡可能減少工人的勞動強度，提高生產(chǎn)效率。

（4）由于此設(shè)備屬于高壓帶電設(shè)備，對其安全性要求較高，集電環(huán)部分在原有成熟技術(shù)基礎(chǔ)上加以借鑒和創(chuàng)新。

（5）滾筒結(jié)構(gòu)盡可能簡單，便于加工制造，降低成本。

3.2 結(jié)構(gòu)特點和原理

結(jié)構(gòu)特點：根據(jù)以上幾點要求，通過反復(fù)的琢磨、推敲和修改設(shè)計方案，最終設(shè)計開發(fā)出如圖3、圖4 所示的雙滾筒電纜卷筒。該產(chǎn)品相對于原先的單滾筒電纜卷筒，其結(jié)構(gòu)有如下幾個特點：

（1）主要技術(shù)參數(shù)：電壓: 1140V；電流: 110A；電纜規(guī)格：φ45-3×35+1×10；主滾筒電纜長度：200m；付滾筒電纜長度：35m。

圖3 整體外形效果圖

圖4 滾筒剖視圖

（2）在空心主軸和支架之間新增兩盤軸承，將原來的空心主軸和支架直接固定連接改為滾動鉸接，空心主軸由原來的靜止不動變?yōu)閯虞S，空心主軸可以實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)。

（3）將原集電環(huán)的內(nèi)環(huán)部分安裝到空心軸，這樣集電環(huán)的兩部分都可以實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)，互不干涉，兩部都變成了動環(huán)。

（4）在空心主軸上加裝一個付滾筒，付滾筒和空心主軸之間固定連接，滾筒、空心軸、集電環(huán)的內(nèi)環(huán)三者實際上形成一個共同體，一起旋轉(zhuǎn)。

（5）滾筒上引出端電纜由原先直接從空心主軸端引出，改為通過空心主軸，再從付滾筒上引出，付滾筒上可以根據(jù)需要盤繞較多的電纜，滿足不同設(shè)備對電纜設(shè)備長度需求。

（6）在空心軸上加裝一個定位機構(gòu)，對付滾筒進行限位，當將付滾筒上的電纜調(diào)整合適后需要對付滾筒進行定位，保證在使用過程中付滾筒上的電纜不再隨意放縮。

工作原理：主電纜的一端從集電環(huán)的外環(huán)引出到主滾筒桶壁上，并在主滾筒上纏繞一定數(shù)量的電纜，再將端頭接到配電柜上；付滾筒上的電纜從集電環(huán)的內(nèi)環(huán)引出經(jīng)過空心軸從付滾筒的桶壁上引出，并在滾筒上預(yù)纏繞一定數(shù)量的電纜，使用時將電纜的另一端接到其配套設(shè)備上。

使用時，首先根據(jù)其配套的設(shè)備的工況，手動旋轉(zhuǎn)付滾筒，此時主滾筒不會旋轉(zhuǎn)，將付滾筒上的電纜放開并將另一端接到其所配套的設(shè)備上，所需電纜的長度根據(jù)工況確定，然后通過空心主軸上的定位機構(gòu)將主軸鎖死，防止付滾筒上的電纜隨意方長，影響使用。閉合配電柜上的電源開關(guān)，電流經(jīng)主滾筒電纜到集電環(huán)外環(huán)，再到內(nèi)環(huán)，從內(nèi)環(huán)再到付滾筒電纜，最后給設(shè)備供電。設(shè)備行走過程中滾筒上的電機通過傳動鏈帶動主滾筒旋轉(zhuǎn)，付滾筒不在旋轉(zhuǎn)，主滾筒旋轉(zhuǎn)帶動排纜機構(gòu)實現(xiàn)主滾筒上電纜的卷放。使用結(jié)束后，斷開配電柜上的電源開關(guān)，松開空心主軸上的定位機構(gòu)，手動轉(zhuǎn)動付滾筒，將放開的付滾筒上的電纜重新卷到電纜卷筒上。

4 結(jié)束語

通過雙滾筒電纜卷筒工藝裝置的研制，設(shè)計開發(fā)出一種新穎的電纜卷筒，豐富電纜卷筒的形式，使電纜卷筒的品種多樣化，滿足客戶的多樣性需求。更重要的是通過此次研制，筆者也受到了一定的啟發(fā)，遇到問題，多換位思考，逆向思維，不要局限于原有的條條框框。普通電纜卷筒的空心主軸一般為靜止不動，為了增加一個付滾筒，又要考慮結(jié)構(gòu)最簡單化，這就要換位思考，設(shè)想一下能否把空心主軸設(shè)計成一個動軸，問題一下子就解決了。

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