電動鏟運機的一種自動有序卷排纜機構(gòu)

汪鵬程，龍 偉，王 勇

（安徽銅冠機械股份有限公司，安徽 銅陵 244061）

當(dāng)今在礦山井下用來鏟裝爆破后的松散物料的設(shè)備有電動鏟運機和柴油鏟運機。電動鏟運機以其結(jié)構(gòu)輕巧、噪聲小、無尾氣排放、采用電能生產(chǎn)成本低等優(yōu)點深受用戶的歡迎［1］。但電動鏟運機由于受到尾隨的供電電纜影響，其作業(yè)范圍、運行方式均受到一定的限制。并且，電動鏟運機在加速、減速時由于卷纜盤上的電纜排放、收纜相對滯后，使得尾隨的電纜產(chǎn)生波動，以及在整車拐彎卷纜的時候，車尾的電纜與卷纜盤不平行種種情況使得卷纜盤在收起電纜時，電纜線相互交錯疊加，有時甚至導(dǎo)致電纜線被卡住絞死，使得下一次的電纜不能順利的排出以致于被損傷和拉斷，嚴(yán)重縮短了電纜線的使用壽命甚至?xí)斐砂踩鹿省Ｈ绾螌⒕砝|盤無規(guī)則收纜轉(zhuǎn)化為有順序的按部就班的排列方式，是實現(xiàn)電動鏟運機正常工作關(guān)鍵問題。

下面介紹電動鏟運機一種自動有序卷排纜機構(gòu)。

圖1 電動鏟運機的卷排纜液壓控制原理圖Fig.1 Control schematic diagram of hydraulic coiling and arranging cables in Electric LHD

1 電動鏟運機液壓控制

圖1為電動鏟運機的一種卷排纜機構(gòu)的液壓控制原理圖。在實際生產(chǎn)應(yīng)用中，溢流閥3、溢流閥4、方向閥5是集成在一起的卷纜閥塊（見圖1虛線框內(nèi)）。

1.1 卷纜

在鏟運機后退狀態(tài)，由于鏟運機油泵一直處于工作狀態(tài)，從卷纜閥P口進入的壓力油打開方向閥內(nèi)的單向閥到達馬達，帶動馬達正轉(zhuǎn)，于是鏟運機尾部的卷纜盤收起電纜。其中溢流閥3調(diào)節(jié)馬達的工作壓力，即可以調(diào)節(jié)卷纜盤收起電纜的拉力，避免拉力過大，損傷電纜。

1.2 排纜

當(dāng)鏟運機開始前進時，此時被拖動的電纜承受拉力會增大（此拉力是由溢流閥3決定的），當(dāng)電纜的拉力對卷纜盤產(chǎn)生的力矩大于馬達對卷纜盤產(chǎn)生的力矩，馬達被電纜拖動開始反轉(zhuǎn)。此時由于馬達背壓作油泵使用，c端輸出液壓油，同時由于方向閥內(nèi)單向閥反向閉合，從a到c段內(nèi)部封閉油路油壓增大，此壓力作用于方向閥控制端b，推動方向閥的閥芯運動，此時方向閥主油路導(dǎo)通，液壓油直接回油箱。其中溢流閥4調(diào)節(jié)排纜狀態(tài)電纜的預(yù)緊力。

1.3 卷纜狀態(tài)復(fù)位

當(dāng)鏟運機停止不動，或開始后退時候。此時馬達不再因為電纜的拉力反轉(zhuǎn)背壓，a到b段的密封腔的油路壓力減小，方向閥a段彈簧彈力大于c段液壓油的力，閥芯運動，彈簧復(fù)位。方向閥內(nèi)單向閥再次打開，卷纜閥A口導(dǎo)通，又處于卷纜狀態(tài)。

在上述分析中，無論鏟運機處于卷纜或排纜何種狀態(tài)，電纜都對卷纜盤都有一個預(yù)緊拉力。預(yù)緊力的存在使得電纜始終處于自動收纜狀態(tài)。預(yù)緊力的大小均由溢流閥調(diào)節(jié)，卷纜時由溢流閥3調(diào)節(jié)，排纜時由溢流閥4調(diào)節(jié)。

2 電纜穿過導(dǎo)纜機構(gòu)，實現(xiàn)電纜有序排列

2.1 導(dǎo)纜機構(gòu)在整機的布置方式

卷纜盤是通過液壓馬達驅(qū)動實現(xiàn)對電纜的纏繞。電纜穿過導(dǎo)纜機構(gòu)，卷纜盤上鏈輪通過鏈條帶動卷纜架上鏈輪同步轉(zhuǎn)動。見圖2所示。

2.2 導(dǎo)纜機構(gòu)內(nèi)部結(jié)構(gòu)

導(dǎo)纜機構(gòu)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)見圖3所示。

帶有正反雙向螺旋溝槽的絲杠和鏈輪固連在一起，可隨鏈輪一道轉(zhuǎn)動［2］。在絲杠上套有滑座?；徒z杠的溝槽聯(lián)接部位內(nèi)嵌滑塊。鏈輪帶動絲杠轉(zhuǎn)動時，絲杠溝槽內(nèi)壁會推動溝槽內(nèi)嵌滑塊運動，從而帶動滑座沿絲桿軸向運動。由于絲杠螺旋溝槽兩端通過限位塊限位閉合，當(dāng)內(nèi)嵌滑塊帶動滑座滑到絲杠端點（限位塊處）又會自動改變方向返回。因此，當(dāng)導(dǎo)纜架上鏈輪轉(zhuǎn)動，滑座就不停地在絲杠兩個限位塊之間作往返運動［3］。

圖2 導(dǎo)纜機構(gòu)在鏟運機后機架上布置總圖Fig.2 The general layout drawing of the cable guiding mechanism in rear rack of Electric LHD

在此機構(gòu)中，電纜穿過滑座上方滾柱形成的腰型孔，滑座往返運動，電纜隨滑座一道運動。保證電纜在卷纜盤上繞行一圈，電纜在絲桿上軸向移動一個電纜直徑距離。

2.3 導(dǎo)纜架機構(gòu)設(shè)計要點

1）卷纜盤上鏈輪和導(dǎo)纜架上的兩鏈輪相同，以保證當(dāng)卷纜盤轉(zhuǎn)過一圈后，絲杠也同步運行一周。

2）絲杠溝槽的螺距（這里指絲杠轉(zhuǎn)動一圈以后，內(nèi)嵌滑塊的運動的理論距離）應(yīng)該和所選擇的電纜的直徑相同。這樣卷纜盤繞行一圈，電纜在絲桿軸線方向移動一個直徑距離。

3）電纜在導(dǎo)纜機構(gòu)內(nèi)部往返擺動的最大距離和卷纜盤上內(nèi)側(cè)間距相同。

4）為防止尾部拖動的電纜進入導(dǎo)纜架時直接和架體刮擦，在導(dǎo)纜架左右及下面分別增加托輥。

5）內(nèi)嵌滑塊運動到限位塊部位需要折返，雙向螺紋溝槽過渡圓弧需要平滑。

6）絲桿帶動電纜擺動時，絲杠承受軸向負荷較大，所以絲桿兩端設(shè)計有單列圓錐滾子軸承，可以承受徑向和軸向的聯(lián)合負荷。

3 結(jié)語

這種自動有序卷排纜機構(gòu)集液壓控制和機械傳動為一體。液壓控制系統(tǒng)根據(jù)整機的運行狀態(tài)，決定了卷纜排纜方式，具有同步性能好、收放時拉力可以調(diào)節(jié)、易于自控等優(yōu)點［4］；機械傳動采用導(dǎo)纜機構(gòu)解決了電纜有序排列的問題。二者協(xié)同工作，為電動鏟運機持續(xù)穩(wěn)定的工作提供必要的條件。

圖3 導(dǎo)纜機構(gòu)Fig.3 The cable guiding mechanism

［1］ 許 焰 .一種電動鏟運機卷纜裝置設(shè)計的新方法［J］.煤礦機械，2005（4）：15－17.

［2］ 曲補和，王國彪 .WJD－4電動鏟運機卷纜裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計［J］.礦山機械，1996（11）：18－20.

［3］ 高夢熊，楊友良 .地下電動裝載機卷排纜機構(gòu)的結(jié)構(gòu)與設(shè)計［J］.礦山機械，2003（8）：22－24.

［4］ 張棟林 .地下鏟運機［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，2002：129－136.