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    井下裝載機的電纜收放

    發布者:   發布時間:2018-11-30 15:04:41   點擊:1627次

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    摘要: 論述了SDL03A 裝載機解決電纜收放問題的措施,這種方法可以用于井下以電機為
    動力裝置的所有自移式設備,解決了該領域長期困擾人們的一個大問題。
    關鍵詞: 裝載機; 電纜收放; 井下作業
     
    1  前言
    目前,在煤礦井下的許多自移式設備中,大多采用防爆電動機作為動力驅動裝置,如何實現電纜隨設備移動而自動收放則是困擾人們的一個大問題,解決這一問題的途徑有3 條: (1) 采用不用電力的動力裝置—防爆柴油機; (2) 將電機所需的電源隨車放置; (3) 安裝收放電纜裝置。對以上3 種方法的可行性分析如下:
    方法(1) 目前國內外大型防爆柴油機產品已經較為成熟,在許多大型礦山的地下開采及運輸業已廣泛采用(如單軌吊、卡軌車和大型井下工程機械) ,但小型防爆柴油機產品還未成熟,據了解,我國研制的較小馬力的防爆柴油機是河北煤炭科學研究所與山西卓里集團臨汾柴油機廠聯合研制的一種型號為S1100FB、用于井下的防爆柴油機,該機的功率為8.8 kW,但整機的結構尺寸(長×寬×高) 為1 150mm ×988 mm ×777 mm ,這對于SDL03A 裝載機而言(整機結構尺寸為2 200 mm ×1 000 mm ×1 360 mm)還是太大了;
    方法(2) 用蓄電池向電機提供電源則不需要向電網取電,因而也不存在電纜的收放問題,但蓄電池能夠提供的電力及其持續時間非常有限,曾見過一種用于軍隊倉庫運輸的小型牽引車,該車的功率僅為6.3 kW,蓄電池型號為520Ah ,電壓48V ,而其重量卻高達1t。對于我們研制的裝載機所需的660V 的電壓、11 kW的功率而言,僅蓄電池自身的重量就相當可觀,因此蓄電池無法使用。
    方法(3) 基于以上2 種方法可行性分析可知,井下小型的自移式設備,只能以防爆電機作為動力裝置,并且只能向井下電網取電。這也帶來一個附加問題:即裝載機不得不拖帶很長的電纜,使電纜長期在復雜的采場地面拖拽,有時操作人員不注意時還可能碾壓電纜,使電纜很快受到磨損,較易發生導電、漏電現象,從而引發人身、設備事故,同時也使車輛的機動性受到了很大影響。防爆電纜卷筒,可以滿足以下要求: (1) 解決了電纜在卷筒與電機之間不能有相對運動的問題; (2) 卷筒與電網之間的電纜可隨設備的移動而自行收放; (3) 在含有易燃氣體的場合可實現防爆。
    2  防爆電纜卷筒設計的關鍵技術
    (1) 防爆工藝
    為使卷筒與電動機間的電纜在卷筒轉動過程中不出現相對運動,在卷筒內設計了電刷和滑環,這一裝置在一定情況下可能產生火花,當空氣中含有一定濃度的瓦斯時,就會燃燒或爆炸,所以卷筒必須具有耐爆性和不傳爆性。耐爆性是指卷筒外殼的強度,當卷筒內部發生爆炸時,應使其不發生變形和損壞,不致使爆炸火焰直接點燃礦井中的瓦斯混合物,從而達到耐爆要求,它是由外殼的材質和機械結構強度來保證的。根據材料力學及實驗結果,對于鋼板外殼,理論上較小厚度為3~4 mm ,鑄鐵為6 mm。不傳爆性是指甲烷與空氣混合物在內部爆炸時,火花不會傳到殼體外部,因而也就不會引起殼外可燃氣體的爆炸,這一點可通過外殼裝配接合面的寬度L 、臨界間隙dkp 和加工表面精度來保證(見表1) 。
    根據上述原則,卷筒外殼采用8 mm 厚的鋼板。外殼各接合面裝配允許間隙dkp ≤0. 5 mm ,接合面寬度L ≥200 mm。
    (2) 電纜出線及纏繞
    電纜在卷筒上的纏繞與提升鋼絲繩在絞車卷筒上的纏繞情況不同,后者鋼絲繩的一端直接固定在提升卷筒上,另一端則與罐籠連接。而這里的電纜一端需與電機連接,另一端則與電網相連,若電纜的兩端為一體直接纏繞在卷筒上,則卷筒轉動時,電纜的兩端會同時隨卷筒轉動,由于卷筒與電機的相對位置不變,所以卷筒與電機之間的電纜長度應是不變的。為解決這一問題,采用了如下措施: ①卷筒軸采用2 根半軸,左半軸為空心軸且固定不動,卷筒與電機間的電纜穿過該軸心與左半軸上的滑環連接。右半軸帶動卷筒旋轉,卷筒內腔固定電刷與電纜另一端連接,該端電纜從卷筒殼體上的開孔與電網相連,并可隨卷筒的轉動而纏繞在卷筒上;②所有零件厚度及結合面的長度和間隙均按上述防爆要求進行設計。
    (3) 卷筒的驅動及控制
    所設計的SDL03A 裝載機采用全液壓驅動,其傳動系統框圖如圖1 所示。由圖中可以看出卷筒由三聯齒輪泵帶動液壓馬達進行驅動。卷筒收電纜與放電纜(即卷筒正、逆向旋轉) 則與行走馬達的前進與后退保持一致,這一點由液壓系統來保證(見圖2) 。
    3  卷筒結構設計
    作為SDL03A 裝載機的電纜纏繞裝置,其結構尺寸、性能參數及動作均應與主機相協調。SDL03A裝載機在巷道中工作,作業空間受到限制,總體尺寸為2 200 mm ×1 000 mm ×1 360 mm(長×寬×高) ,因而要求卷筒的總體尺寸盡可能小,各個部件盡可能緊湊、小巧,卷筒的總體尺寸為軸向長度113.5 mm;外緣直徑340 mm ,其結構示意圖如圖3。當用于大型車輛因而電纜較粗時,可相應加大有關尺寸。
     
    4  結語
    地面作業的、以電機為動力裝置的設備(如天車) 都會用到電纜卷筒,其電源的傳遞同樣是通過電刷滑環完成的,由于地面不存在防爆問題,因而電纜卷筒的設計較為簡單。防爆電纜卷筒是解決地下向電網取電的自移式設備的電纜隨設備移動而自行收放的理想裝置,本文的設計思路完全符合煤礦安全規程的要求,下一步將根據用戶的需要進行電纜卷筒的生產。
     
     
     
     摘自《煤礦機械》2005.10 如有維權,請告知刪除
     

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