仇衛(wèi)建

（中國煤炭科工集團(tuán)太原研究院有限公司，山西太原 030006）

0 引言

為了減少井下排放和噪聲污染，煤礦井下工作面的區(qū)域性設(shè)備基本采用電機(jī)驅(qū)動，這就迫使煤礦安全生產(chǎn)過程中需要使用大量的纜線，包括各種型號的電纜、通信線、光纜等，每次纜線敷設(shè)、回收均必須投入大量的人力物力。在設(shè)備前進(jìn)、轉(zhuǎn)彎和后退過程中，需要有專人進(jìn)行電纜的收放工作，長期的人員和設(shè)備交叉作業(yè)，人工勞動強(qiáng)度大，而且存在較大的安全隱患，擺放電纜線或拉拽電纜線時(shí)電纜被利器刮破表皮導(dǎo)致漏電致人傷亡。針對此現(xiàn)狀，開發(fā)一款集成式自動卷電纜裝置，該裝置具有高度集成、體積小、安裝檢修方便，配備自動排纜裝置和滿纜保護(hù)裝置，具有自動收、放電纜和功能，可以搭載在多種井下移動設(shè)備上使用，如連續(xù)采煤機(jī)、錨桿機(jī)、梭車、掘進(jìn)機(jī)、鏟車等，實(shí)現(xiàn)煤礦井下移動設(shè)備電纜的無人化管理，將操作人員從惡劣的工作環(huán)境中解放出來，真正意義上實(shí)現(xiàn)煤礦機(jī)械的“機(jī)械化減人，自動化換人”。自動卷纜裝置已經(jīng)在多種礦用液壓錨桿鉆車上推廣應(yīng)用，使用效果得到用戶的高度認(rèn)可。

1 總體布置

自動卷纜裝置主要由卷纜倉、卷纜滾筒、排纜裝置、滿纜保護(hù)裝置、電纜導(dǎo)向輥輪和卷纜電機(jī)組成，自動卷纜裝置總體布置如圖1 所示。

圖1 自動卷纜裝置總體布置

卷纜電機(jī)經(jīng)一級鏈輪減速，帶動卷纜滾筒卷纜。卷纜滾筒內(nèi)裝集電環(huán)，經(jīng)空心軸與移動設(shè)備上的配電系統(tǒng)接通，空心軸固定不動，卷筒借助軸承在空心軸上旋轉(zhuǎn)。電纜卷筒側(cè)面的小鏈輪經(jīng)過二級傳動鏈條帶動排纜裝置的螺旋軸轉(zhuǎn)動，通過排纜器帶動電纜左右移動，實(shí)現(xiàn)自動排纜，卷纜電機(jī)轉(zhuǎn)速的高低隨車速的變化而變化，從而實(shí)現(xiàn)電纜的自動收放，傳動圖如圖2 所示。

圖2 自動卷纜裝置傳動圖

2 主要參數(shù)

礦用集成式自動卷纜裝置參數(shù)見表1。

表1 自動卷纜裝置主要參數(shù)

3 卷纜滾筒

卷筒兩端，一端支承在帶座軸承上，另一端用兩個(gè)滾動軸承支撐在空心軸上?？招妮S上裝有五組集電環(huán)，每組集電環(huán)由中間三片銅環(huán)，外邊兩片對稱絕緣膠木片組成。三片銅環(huán)中，最中間的一片有一個(gè)耳子能隨卷筒回轉(zhuǎn)，另一個(gè)耳子與輸入電纜相連接，其余兩片是固定在空心軸上，是不轉(zhuǎn)的，每片端面上都有一個(gè)接頭，兩邊接頭同時(shí)與控制箱電纜相連。絕緣膠木片可防止電流相與相之間短接。大鏈輪驅(qū)動卷筒動作，卷纜鏈輪帶動排纜螺旋軸回轉(zhuǎn)。卷筒內(nèi)裝有空纜保護(hù)裝置，當(dāng)電纜在卷筒上的圈數(shù)較少時(shí)就會自動斷電，保護(hù)電纜與卷筒裝置，卷纜滾筒的結(jié)構(gòu)如圖3 所示。

圖3 卷纜滾筒結(jié)構(gòu)

螺旋軸上帶有兩端閉合正反、雙向螺旋溝槽，螺旋溝槽內(nèi)設(shè)置一個(gè)滑塊，當(dāng)鏈輪帶動螺旋軸轉(zhuǎn)動時(shí)，帶動槽內(nèi)滑塊左右移動，從而使電纜導(dǎo)向架與電纜在電纜滾筒上同步有序的整齊排列，排纜裝置結(jié)構(gòu)如圖4 所示。

圖4 排纜裝置結(jié)構(gòu)

4 電纜導(dǎo)向輥輪

電纜導(dǎo)輥是由兩個(gè)導(dǎo)向立輥和兩個(gè)水平托輥組成，輥?zhàn)觾啥擞奢S承固定，輥面襯有耐磨橡膠，電纜在導(dǎo)向立輥內(nèi)、水平托輥上滑動，實(shí)現(xiàn)電纜的順利收放。電纜導(dǎo)輥總體布置如圖5所示。

圖5 電纜導(dǎo)輥

5 滿纜保護(hù)裝置

滿纜保護(hù)裝置主要由安裝座、觸頭、急停和彈簧組件組成，滿纜保護(hù)裝置如圖6 所示。其主要工作原理是當(dāng)電纜纏繞過多時(shí)，電纜會擠壓觸頭，觸頭受壓擺動擠壓急停按鈕，切斷整機(jī)電源，彈簧組件用于觸頭復(fù)位。主要作用是防止電纜纏繞過多時(shí)，電纜從卷纜滾筒內(nèi)滑出，導(dǎo)致卷纜不暢，易造成元部件損壞，嚴(yán)重的情況會導(dǎo)致電纜在極限受拉狀態(tài)下破裂，造成漏電事故，因此滿纜保護(hù)的作用尤其重要。

圖6 滿纜保護(hù)裝置

6 結(jié)束語

礦用集成式自動卷纜裝置采用液壓傳動方式，具有同步性能好，利用液流大小來實(shí)現(xiàn)與機(jī)器同步，操作方便，收放時(shí)拉力可以調(diào)節(jié)，易于自控和維修等諸多優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用在煤礦錨桿鉆車上，具備鉆車的電纜自動化管理，實(shí)現(xiàn)工作面減人增效。經(jīng)過大量的調(diào)研，結(jié)果顯示目前市場上掘進(jìn)機(jī)、連采機(jī)和掘錨機(jī)等巷道掘進(jìn)設(shè)備基本都是人工進(jìn)行電纜管理，工作環(huán)境惡劣，勞動強(qiáng)度大。自動卷電纜裝置在錨桿鉆車的成功應(yīng)用，下一步的推廣將在綜掘和短壁開采設(shè)備上全面展開，將人員從復(fù)雜惡劣的工作環(huán)境中解放出來，全面提升礦井工作面的機(jī)械化和半自動化作業(yè)水平。