采煤機電纜自動拖拽系統的設計研究

郭曉鵬

摘要：采煤機在采煤行業的發展中發揮著重要作用，但我國的采煤機技術水平不高，穩定性也比國外的采煤機更差。研究采煤機電纜自動拖拽系統，能夠提高采煤機的自動化水平，提高采煤生產效率。本文對電纜拖拽裝置的特性及結構原理進行分析，并就采煤機電纜自動拖拽系統的設計進行探討。

關鍵詞：采煤機；電纜自動拖拽系統；設計

在采煤機的使用過程中，如果由人工完成拉纜工作，很容易因為靠近設備而出現安全事故。并且，電纜受到擠壓還可能出現漏電現象，拉纜人員可能因此而觸電。所以，將電纜自動拖拽系統應用到采煤機中，有利于保障采煤施工人員的安全性。

一、采煤機電纜自動拖拽系統的特性及結構原理

（一）電纜自動拖拽系統的特性

電纜自動拖拽系統是一種電纜專用設備，類型為卷放式，主要應用于連續采煤機中，其優點十分明顯。第一，在該裝置中，采用的是人纜分離設計，將拉纜人員與電纜分離開來，這樣能夠降低拉纜人員觸電的可能性。第二，在采煤機使用過程中，不再采用人工方式完成拖拽及吊掛等操作，能在很大程度上降低操作人員的工作強度。第三，在收放電纜時，不會出現擠壓、碰撞等情況，可有效延長電纜的使用壽命。第四，電纜在收放過程中可以連續進行，這樣可減少外界對電纜的干擾，使生產時間得以延長，從而增加采煤生產量。最后，電纜自動拖拽系統的自動化水平比較高，需要的操作人員更少，能為煤礦生產企業減少部分人力成本。

（二）電纜自動拖拽系統的結構及原理

采煤機自動拖拽系統是由多個部分組成的，一是驅動結構；二是電纜卷筒總成；三是防爆集流裝置；四是電纜排列機構。此外，還包括液壓系統、結構件等部分。通常情況下，在連采機駕駛室會安裝液壓控制閥，這樣操作起來會比較方便。在連接連采液壓回路和馬達、連采液壓回路和控制閥時，采用的是高壓油管，這樣就可以形成一個電纜拖拽裝置液壓循環系統。在對馬達進行控制時，只需要操作控制閥手柄即可，利用主傳動鏈輪機構的驅動作用，可使馬達旋轉起來，并帶動排列機構，使其進行往復式運動。在導向托滾架，以及排列機的作用下，能使電纜在卷筒上有序地排列起來，這樣就能夠對電纜進行自動卷放。在整個電纜自動拖拽系統中，最重要的主要有三部分，一是卷筒內的集電器，二是排列機構，三是液壓系統。

二、采煤機電纜自動拖拽系統的設計

（一）系統執行模塊的設計

在采煤機電纜自動拖拽系統中，拖拽裝置是最重要的部分，采煤機的拖拽效果主要取決于兩方面，一是拖拽裝置的結構，二是拖拽裝置的工作方式。在采煤生產過程中，電纜會隨著采煤機做往復運動。根據此特性，可設計出電纜自動拖拽裝置，在裝置中包括驅動機頭、拖纜小車、電纜夾輪、連接采煤機、鏈條、連接電源和回轉機尾等模塊。該裝置的工作原理如下：驅動機頭在整個裝置中起著關鍵作用，主要功能為動力輸出，在拖拽過程中為整個采煤機提供動力。驅動機頭由兩部分組成，一部分為異步電機，一部分為減速器。異步電機的動力會在減速器的作用下，傳遞到鏈條的輪軸上。而輪軸上的機械動力，則會通過鏈條專遞給輪架，輪架的主要功能是拖拽電纜。在此過程中，能夠完成動力的傳輸。對裝置進行設計時，鏈條系統的中部是放置在電纜夾中的，電纜夾中裝有槽鋼，這樣能夠對傳統系統的松緊起到良好的控制作用，減少接觸摩擦引起的動力損失，從而達到更好的拖拽效果。并且，可以將鏈條的從動輪安裝在回轉機尾，其處于刮板機上，這樣能夠對整個采煤過程進行有效控制。系統執行模塊的這種設計，操作穩定性比較強，能夠有效減少電纜拖拽過程中出現的摩擦磨損現象，可在比較復雜的采煤環境下運用。

（二）系統控制模塊的設計

在對采煤機電纜自動拖拽系統的控制模塊進行設計時，既要對硬件進行設計，又要對軟件進行設計，這樣才能提高采煤工作的自動化水平，達到更高的生產效率，保證整個生產過程的安全性。

第一，硬件模塊的設計，設計內容如下：首先，要設計兩個三相異步電機，一個為電纜拖動裝置，一個為采煤機提供動力。分離過程中所采用的動力來源不同，但相互之間不會產生影響，能有效提高采煤機的工作效率。其次，對減速器進行設計，其功能在于對電機和鏈條的轉速進行協調，使之能夠良好地匹配，從而確保扭矩力能夠高效地傳遞。再次，需要設計兩個變頻器，其中一個負責拖動裝置電機，一個負責拖動采煤機的電機，以便對電機的工作狀態進行控制，保證兩者工作時的協調性。最后，對現場控制裝置及遠程控制裝置進行設計，以便實時監測采煤機的工作狀態。

第二，軟件模塊的設計。在本方案中，采用的是恒扭轉控制程序，用到的軟件為TIA Portal Atep7 Professional V12軟件。設計過程中需要用到模塊化編程思想，利用梯形圖形進行語言設計，從而編制出控制器程序、現場監控程序、遠程監控程序等。在采煤機上行工作過程中，受到變頻器的作用，拖拽裝置的電機能夠輸出相應的轉矩，以保證電纜能夠處于張緊狀態。而在采煤機下行工作過程中，拖動電機時，能使轉矩方向發生改變，從而使電纜也處于張緊狀態。如此以來，就能保證電纜一直處于張緊狀態，不會因為摩擦而磨損。如果拖拽裝置在運行過程中出現異常情況，控制系統會自動發出警報，能對拖拽裝置故障起到良好的預防作用。

三、結束語

綜上所述，在實踐生產中，采煤機電纜自動拖拽裝置具有許多優點，能夠彌補傳統電纜拖拽裝置的不足。在對電纜自動拖拽裝置進行設計時，要先設計好其系統執行模塊。在對其控制模塊進行設計時，要從硬件和軟件兩方面入手，保證裝置的可靠性，以及程序的有效性，以提高采煤生產效率。