机载集成式自动卷缆装置的研制

仇卫建

（中国煤炭科工集团太原研究院有限公司，山西太原 030006）

0 引言

为了减少井下排放和噪声污染，煤矿井下工作面的区域性设备基本采用电机驱动，这就迫使煤矿安全生产过程中需要使用大量的缆线，包括各种型号的电缆、通信线、光缆等，每次缆线敷设、回收均必须投入大量的人力物力。在设备前进、转弯和后退过程中，需要有专人进行电缆的收放工作，长期的人员和设备交叉作业，人工劳动强度大，而且存在较大的安全隐患，摆放电缆线或拉拽电缆线时电缆被利器刮破表皮导致漏电致人伤亡。针对此现状，开发一款集成式自动卷电缆装置，该装置具有高度集成、体积小、安装检修方便，配备自动排缆装置和满缆保护装置，具有自动收、放电缆和功能，可以搭载在多种井下移动设备上使用，如连续采煤机、锚杆机、梭车、掘进机、铲车等，实现煤矿井下移动设备电缆的无人化管理，将操作人员从恶劣的工作环境中解放出来，真正意义上实现煤矿机械的“机械化减人，自动化换人”。自动卷缆装置已经在多种矿用液压锚杆钻车上推广应用，使用效果得到用户的高度认可。

1 总体布置

自动卷缆装置主要由卷缆仓、卷缆滚筒、排缆装置、满缆保护装置、电缆导向辊轮和卷缆电机组成，自动卷缆装置总体布置如图1 所示。

图1 自动卷缆装置总体布置

卷缆电机经一级链轮减速，带动卷缆滚筒卷缆。卷缆滚筒内装集电环，经空心轴与移动设备上的配电系统接通，空心轴固定不动，卷筒借助轴承在空心轴上旋转。电缆卷筒侧面的小链轮经过二级传动链条带动排缆装置的螺旋轴转动，通过排缆器带动电缆左右移动，实现自动排缆，卷缆电机转速的高低随车速的变化而变化，从而实现电缆的自动收放，传动图如图2 所示。

图2 自动卷缆装置传动图

2 主要参数

矿用集成式自动卷缆装置参数见表1。

表1 自动卷缆装置主要参数

3 卷缆滚筒

卷筒两端，一端支承在带座轴承上，另一端用两个滚动轴承支撑在空心轴上。空心轴上装有五组集电环，每组集电环由中间三片铜环，外边两片对称绝缘胶木片组成。三片铜环中，最中间的一片有一个耳子能随卷筒回转，另一个耳子与输入电缆相连接，其余两片是固定在空心轴上，是不转的，每片端面上都有一个接头，两边接头同时与控制箱电缆相连。绝缘胶木片可防止电流相与相之间短接。大链轮驱动卷筒动作，卷缆链轮带动排缆螺旋轴回转。卷筒内装有空缆保护装置，当电缆在卷筒上的圈数较少时就会自动断电，保护电缆与卷筒装置，卷缆滚筒的结构如图3 所示。

图3 卷缆滚筒结构

螺旋轴上带有两端闭合正反、双向螺旋沟槽，螺旋沟槽内设置一个滑块，当链轮带动螺旋轴转动时，带动槽内滑块左右移动，从而使电缆导向架与电缆在电缆滚筒上同步有序的整齐排列，排缆装置结构如图4 所示。

图4 排缆装置结构

4 电缆导向辊轮

电缆导辊是由两个导向立辊和两个水平托辊组成，辊子两端由轴承固定，辊面衬有耐磨橡胶，电缆在导向立辊内、水平托辊上滑动，实现电缆的顺利收放。电缆导辊总体布置如图5所示。

图5 电缆导辊

5 满缆保护装置

满缆保护装置主要由安装座、触头、急停和弹簧组件组成，满缆保护装置如图6 所示。其主要工作原理是当电缆缠绕过多时，电缆会挤压触头，触头受压摆动挤压急停按钮，切断整机电源，弹簧组件用于触头复位。主要作用是防止电缆缠绕过多时，电缆从卷缆滚筒内滑出，导致卷缆不畅，易造成元部件损坏，严重的情况会导致电缆在极限受拉状态下破裂，造成漏电事故，因此满缆保护的作用尤其重要。

图6 满缆保护装置

6 结束语

矿用集成式自动卷缆装置采用液压传动方式，具有同步性能好，利用液流大小来实现与机器同步，操作方便，收放时拉力可以调节，易于自控和维修等诸多优点，广泛应用在煤矿锚杆钻车上，具备钻车的电缆自动化管理，实现工作面减人增效。经过大量的调研，结果显示目前市场上掘进机、连采机和掘锚机等巷道掘进设备基本都是人工进行电缆管理，工作环境恶劣，劳动强度大。自动卷电缆装置在锚杆钻车的成功应用，下一步的推广将在综掘和短壁开采设备上全面展开，将人员从复杂恶劣的工作环境中解放出来，全面提升矿井工作面的机械化和半自动化作业水平。