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    井下装载机的电缆收放

    发布者:   发布时间:2018-11-30 15:04:41   点击:27次

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    摘要: 论述了SDL03A 装载机解决电缆收放问题的措施,这种方法可以用于井下以电机为
    动力装置的所有自移式设备,解决了该领域长期困扰人们的一个大问题。
    关键词: 装载机; 电缆收放; 井下作业
     
    1  前言
    目前,在煤矿井下的许多自移式设备中,大多采用防爆电动机作为动力驱动装置,如何实现电缆随设备移动而自动收放则是困扰人们的一个大问题,解决这一问题的途径有3 条: (1) 采用不用电力的动力装置—防爆柴油机; (2) 将电机所需的电源随车放置; (3) 安装收放电缆装置。对以上3 种方法的可行性分析如下:
    方法(1) 目前国内外大型防爆柴油机产品已经较为成熟,在许多大型矿山的地下开采及运输业已广泛采用(如单轨吊、卡轨车和大型井下工程机械) ,但小型防爆柴油机产品还未成熟,据了解,我国研制的较小马力的防爆柴油机是河北煤炭科学研究所与山西卓里集团临汾柴油机厂联合研制的一种型号为S1100FB、用于井下的防爆柴油机,该机的功率为8.8 kW,但整机的结构尺寸(长×宽×高) 为1 150mm ×988 mm ×777 mm ,这对于SDL03A 装载机而言(整机结构尺寸为2 200 mm ×1 000 mm ×1 360 mm)还是太大了;
    方法(2) 用蓄电池向电机提供电源则不需要向电网取电,因而也不存在电缆的收放问题,但蓄电池能够提供的电力及其持续时间非常有限,曾见过一种用于军队仓库运输的小型牵引车,该车的功率仅为6.3 kW,蓄电池型号为520Ah ,电压48V ,而其重量却高达1t。对于我们研制的装载机所需的660V 的电压、11 kW的功率而言,仅蓄电池自身的重量就相当可观,因此蓄电池无法使用。
    方法(3) 基于以上2 种方法可行性分析可知,井下小型的自移式设备,只能以防爆电机作为动力装置,并且只能向井下电网取电。这也带来一个附加问题:即装载机不得不拖带很长的电缆,使电缆长期在复杂的采场地面拖拽,有时操作人员不注意时还可能碾压电缆,使电缆很快受到磨损,较易发生导电、漏电现象,从而引发人身、设备事故,同时也使车辆的机动性受到了很大影响。防爆电缆卷筒,可以满足以下要求: (1) 解决了电缆在卷筒与电机之间不能有相对运动的问题; (2) 卷筒与电网之间的电缆可随设备的移动而自行收放; (3) 在含有易燃气体的场合可实现防爆。
    2  防爆电缆卷筒设计的关键技术
    (1) 防爆工艺
    为使卷筒与电动机间的电缆在卷筒转动过程中不出现相对运动,在卷筒内设计了电刷和滑环,这一装置在一定情况下可能产生火花,当空气中含有一定浓度的瓦斯时,就会燃烧或爆炸,所以卷筒必须具有耐爆性和不传爆性。耐爆性是指卷筒外壳的强度,当卷筒内部发生爆炸时,应使其不发生变形和损坏,不致使爆炸火焰直接点燃矿井中的瓦斯混合物,从而达到耐爆要求,它是由外壳的材质和机械结构强度来保证的。根据材料力学及实验结果,对于钢板外壳,理论上较小厚度为3~4 mm ,铸铁为6 mm。不传爆性是指甲烷与空气混合物在内部爆炸时,火花不会传到壳体外部,因而也就不会引起壳外可燃气体的爆炸,这一点可通过外壳装配接合面的宽度L 、临界间隙dkp 和加工表面精度来保证(见表1) 。
    根据上述原则,卷筒外壳采用8 mm 厚的钢板。外壳各接合面装配允许间隙dkp ≤0. 5 mm ,接合面宽度L ≥200 mm。
    (2) 电缆出线及缠绕
    电缆在卷筒上的缠绕与提升钢丝绳在绞车卷筒上的缠绕情况不同,后者钢丝绳的一端直接固定在提升卷筒上,另一端则与罐笼连接。而这里的电缆一端需与电机连接,另一端则与电网相连,若电缆的两端为一体直接缠绕在卷筒上,则卷筒转动时,电缆的两端会同时随卷筒转动,由于卷筒与电机的相对位置不变,所以卷筒与电机之间的电缆长度应是不变的。为解决这一问题,采用了如下措施: ①卷筒轴采用2 根半轴,左半轴为空心轴且固定不动,卷筒与电机间的电缆穿过该轴心与左半轴上的滑环连接。右半轴带动卷筒旋转,卷筒内腔固定电刷与电缆另一端连接,该端电缆从卷筒壳体上的开孔与电网相连,并可随卷筒的转动而缠绕在卷筒上;②所有零件厚度及结合面的长度和间隙均按上述防爆要求进行设计。
    (3) 卷筒的驱动及控制
    所设计的SDL03A 装载机采用全液压驱动,其传动系统框图如图1 所示。由图中可以看出卷筒由三联齿轮泵带动液压马达进行驱动。卷筒收电缆与放电缆(即卷筒正、逆向旋转) 则与行走马达的前进与后退保持一致,这一点由液压系统来保证(见图2) 。
    3  卷筒结构设计
    作为SDL03A 装载机的电缆缠绕装置,其结构尺寸、性能参数及动作均应与主机相协调。SDL03A装载机在巷道中工作,作业空间受到限制,总体尺寸为2 200 mm ×1 000 mm ×1 360 mm(长×宽×高) ,因而要求卷筒的总体尺寸尽可能小,各个部件尽可能紧凑、小巧,卷筒的总体尺寸为轴向长度113.5 mm;外缘直径340 mm ,其结构示意图如图3。当用于大型车辆因而电缆较粗时,可相应加大有关尺寸。
     
    4  结语
    地面作业的、以电机为动力装置的设备(如天车) 都会用到电缆卷筒,其电源的传递同样是通过电刷滑环完成的,由于地面不存在防爆问题,因而电缆卷筒的设计较为简单。防爆电缆卷筒是解决地下向电网取电的自移式设备的电缆随设备移动而自行收放的理想装置,本文的设计思路完全符合煤矿安全规程的要求,下一步将根据用户的需要进行电缆卷筒的生产。
     
     
     
     摘自《煤矿机械》2005.10 如有维权,请告知删除
     

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