一種新型采煤機(jī)托纜裝置的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

張星宇 趙東升 張磊

（1.山西天地煤機(jī)裝備有限公司，山西太原 030024；2.中煤華晉集團(tuán)有限責(zé)任公司，山西河津 043300）

0.引言

滾筒式電牽引采煤機(jī)作為煤礦的主要裝備，隨著現(xiàn)代化智能化礦山建設(shè)工作的大力推進(jìn)，國(guó)內(nèi)煤機(jī)裝備制造企業(yè)引進(jìn)5G通信技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)、云端平臺(tái)等新技術(shù)致力于智能煤機(jī)研究，滾筒式電牽引采煤機(jī)也逐步由原來(lái)的自動(dòng)化機(jī)械裝備向著智能化方向發(fā)展。托纜裝置作為智能采煤機(jī)的主要部件，為采煤機(jī)電氣系統(tǒng)提供安全、可靠的動(dòng)力電源，其性能直接影響著整個(gè)采煤機(jī)電氣系統(tǒng)的可靠性。純機(jī)械結(jié)構(gòu)的托纜裝置僅僅是通過(guò)連接部件對(duì)電纜履帶內(nèi)的電纜和液管進(jìn)行拖拽，在電纜受力過(guò)大、彎曲半徑過(guò)小導(dǎo)致電纜受損時(shí)，不能很好切斷電源起到保護(hù)作用。為解決上述問(wèn)題，更好地適用智能化采煤機(jī)，經(jīng)過(guò)反復(fù)論證試驗(yàn)，設(shè)計(jì)一種新型具有電氣保護(hù)功能的采煤機(jī)托纜裝置，可以有效防止采煤機(jī)運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)履帶憋卡、電纜受力過(guò)大、電纜彎曲半徑過(guò)小強(qiáng)行拖拽等問(wèn)題[1]。

1.采煤工作面托纜裝置的使用現(xiàn)狀

目前，回采工作面均采用走向長(zhǎng)臂后退式采煤方法，采煤機(jī)在工作面往復(fù)割煤，采煤機(jī)配套的托纜裝置拖拽著電纜履帶及液管往復(fù)運(yùn)動(dòng)，經(jīng)常出現(xiàn)如下問(wèn)題：

（1）采煤機(jī)的動(dòng)力電纜、內(nèi)外噴霧液管共同布置在電纜履帶內(nèi)，電纜履帶與托纜裝置連接，通過(guò)托纜裝置固定后，電纜和液管與采煤機(jī)接口對(duì)接，電纜易出現(xiàn)絕緣下降，漏電等故障[2]。

（2）純機(jī)械機(jī)構(gòu)的托纜裝置在采煤機(jī)進(jìn)刀過(guò)程中，機(jī)械拖拽電纜履帶及履帶內(nèi)的電纜、液管，當(dāng)與刮板輸送機(jī)出現(xiàn)刮卡時(shí)，強(qiáng)行拖拽容易導(dǎo)致電纜履帶及履帶內(nèi)的電纜、水管局部受力過(guò)大，導(dǎo)致電纜夾板、電纜、水管損壞[3]。

（3）當(dāng)采煤機(jī)在工作面機(jī)頭段往復(fù)運(yùn)行割煤時(shí)，容易出現(xiàn)電纜履帶層疊的現(xiàn)象，不及時(shí)處理電纜履帶及履帶內(nèi)的電纜、水管，易從工作面前部刮板輸送機(jī)的電纜槽內(nèi)掉出，發(fā)生刮卡現(xiàn)象；當(dāng)電纜履帶疊加時(shí)，采用人工拖拽，勞動(dòng)強(qiáng)度大，危險(xiǎn)系數(shù)極高，影響工作的安全高效生產(chǎn)，存在極大安全隱患[4]。

2.新型托纜裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本文介紹的新型托纜裝置主要由拖纜架、電纜夾板塊、感應(yīng)棒固定塊、磁鐵固定塊、磁鐵、感應(yīng)棒、卡瓦壓蓋、卡瓦滑塊、前擋板等部件組成，如圖1所示。

圖1 新型托纜裝置結(jié)構(gòu)部件圖

3.新型托纜裝置的工作原理

3.1 與采煤機(jī)固定方法

新型托纜裝置通過(guò)拖纜架側(cè)面的固定架利用4條M24×80的高強(qiáng)度螺栓與采煤機(jī)機(jī)身連接，鎖緊固定在電控箱上方的采煤機(jī)機(jī)身上，距離采煤機(jī)配套的刮板輸送機(jī)銷排不低于1300mm，如圖2所示。

圖2 托纜裝置的安裝尺寸圖

將給采煤機(jī)供電的橡套電纜、內(nèi)外噴霧水管、冷卻水管裝入電纜履帶內(nèi)，采用牽引鏈將電纜履帶與托纜裝置的相連接；采煤機(jī)電纜通過(guò)托纜裝置的卡瓦壓蓋和滑塊固定，再引入電控箱，同時(shí)確保煤機(jī)電纜在該處的彎曲半徑要滿足電纜所允許的最小曲率半徑；水管直接接入采煤機(jī)機(jī)身供水管路。

3.2 工作原理

目前機(jī)械化綜采工作面的電纜履帶均布置在前部刮板輸送機(jī)的電纜槽體內(nèi)，工作面回采過(guò)程中，采煤機(jī)拖動(dòng)電纜履帶往復(fù)運(yùn)動(dòng)。采煤機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，由托纜裝置的電纜夾板塊通過(guò)牽引鏈與電纜履帶連接，牽引電纜履帶，受力部件主要為電纜夾板塊、牽引鏈、履帶與牽引鏈連接部；當(dāng)運(yùn)行過(guò)程中電纜履帶夾出現(xiàn)卡死、夾板局部應(yīng)力過(guò)大，超過(guò)牽引鏈的抗拉極限和電纜履帶的屈服極限后，牽引鏈斷裂，電纜拖動(dòng)卡瓦滑塊動(dòng)作，滑塊沿著托纜裝置上蓋軌道運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)磁鐵固定塊和磁鐵移動(dòng)，當(dāng)接近感應(yīng)棒時(shí)，輸出開關(guān)量信號(hào)控制采煤機(jī)停止運(yùn)行，同時(shí)切斷采煤機(jī)上級(jí)負(fù)荷中心電源，起到有效的保護(hù)作用。電氣控制原理圖，如圖3所示。

圖3 電氣控制原理圖

新型托纜裝置與傳統(tǒng)的托纜裝置相比，增加了電氣保護(hù)功能，在滿足正常生產(chǎn)使用的條件下，對(duì)機(jī)械部件進(jìn)行優(yōu)化，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，系統(tǒng)零部件較少，動(dòng)作靈敏，響應(yīng)速度較快。

4.使用效果

新型托纜裝置已配套國(guó)內(nèi)某煤機(jī)公司生產(chǎn)的交流電牽引采煤機(jī)（MG620/1540-WD型、MG650/1605-WD型）投入使用，在采煤機(jī)正常往復(fù)進(jìn)刀割煤過(guò)程中，發(fā)生電纜夾板局部受力過(guò)大、履帶堆疊、電纜受力等工況時(shí)，當(dāng)托纜裝置內(nèi)置磁鐵接近感應(yīng)棒時(shí)，感應(yīng)棒工作輸出開關(guān)量停止信號(hào)給煤機(jī)控制中心，煤機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，防止電纜擠壓、管路擠破的等生產(chǎn)事故的發(fā)生，無(wú)需專人值守看護(hù)和拖拽電纜履帶，較低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)提高生產(chǎn)效率。

5.結(jié)語(yǔ)

新型采煤機(jī)托纜裝置結(jié)構(gòu)原理簡(jiǎn)單，投入使用后效果良好，有效防止采煤機(jī)運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)履帶憋卡、電纜受力過(guò)大、電纜彎曲半徑過(guò)小強(qiáng)行拖拽等問(wèn)題，同時(shí)延長(zhǎng)煤機(jī)電纜的使用壽命，在一定程度提高了采煤工作面安全生產(chǎn)和管理水平，具有推廣價(jià)值，為采煤機(jī)的設(shè)計(jì)提供參考和依據(jù)。