機載集成式自動卷纜裝置的研制

仇衛建

（中國煤炭科工集團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域性設備基本采用電機驅動，這就迫使煤礦安全生產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、回收均必須投入大量的人力物力。在設備前進、轉彎和后退過程中，需要有專人進行電纜的收放工作，長期的人員和設備交叉作業，人工勞動強度大，而且存在較大的安全隱患，擺放電纜線或拉拽電纜線時電纜被利器刮破表皮導致漏電致人傷亡。針對此現狀，開發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備上使用，如連續采煤機、錨桿機、梭車、掘進機、鏟車等，實現煤礦井下移動設備電纜的無人化管理，將操作人員從惡劣的工作環境中解放出來，真正意義上實現煤礦機械的“機械化減人，自動化換人”。自動卷纜裝置已經在多種礦用液壓錨桿鉆車上推廣應用，使用效果得到用戶的高度認可。

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、滿纜保護裝置、電纜導向輥輪和卷纜電機組成，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

卷纜電機經一級鏈輪減速，帶動卷纜滾筒卷纜。卷纜滾筒內裝集電環，經空心軸與移動設備上的配電系統接通，空心軸固定不動，卷筒借助軸承在空心軸上旋轉。電纜卷筒側面的小鏈輪經過二級傳動鏈條帶動排纜裝置的螺旋軸轉動，通過排纜器帶動電纜左右移動，實現自動排纜，卷纜電機轉速的高低隨車速的變化而變化，從而實現電纜的自動收放，傳動圖如圖2 所示。

圖2 自動卷纜裝置傳動圖

2 主要參數

礦用集成式自動卷纜裝置參數見表1。

表1 自動卷纜裝置主要參數

3 卷纜滾筒

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

圖3 卷纜滾筒結構

螺旋軸上帶有兩端閉合正反、雙向螺旋溝槽，螺旋溝槽內設置一個滑塊，當鏈輪帶動螺旋軸轉動時，帶動槽內滑塊左右移動，從而使電纜導向架與電纜在電纜滾筒上同步有序的整齊排列，排纜裝置結構如圖4 所示。

圖4 排纜裝置結構

4 電纜導向輥輪

電纜導輥是由兩個導向立輥和兩個水平托輥組成，輥子兩端由軸承固定，輥面襯有耐磨橡膠，電纜在導向立輥內、水平托輥上滑動，實現電纜的順利收放。電纜導輥總體布置如圖5所示。

圖5 電纜導輥

5 滿纜保護裝置

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

圖6 滿纜保護裝置

6 結束語

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，利用液流大小來實現與機器同步，操作方便，收放時拉力可以調節，易于自控和維修等諸多優點，廣泛應用在煤礦錨桿鉆車上，具備鉆車的電纜自動化管理，實現工作面減人增效。經過大量的調研，結果顯示目前市場上掘進機、連采機和掘錨機等巷道掘進設備基本都是人工進行電纜管理，工作環境惡劣，勞動強度大。自動卷電纜裝置在錨桿鉆車的成功應用，下一步的推廣將在綜掘和短壁開采設備上全面展開，將人員從復雜惡劣的工作環境中解放出來，全面提升礦井工作面的機械化和半自動化作業水平。