矿用自移电缆托挂装置

【摘 要】煤矿综采工作面的设备和管路延伸出的电缆和管路数量多且重量大，随着工作面的不断推进，各种管路和电缆的保护和搬运工作异常繁重。现工作面对于电缆和管路的搬运属于半手动操作，对工人的体力消耗非常严重。同时大量的电缆和缠绕在一起，对于电缆的辨认也变得有一定难度。当电缆放置在地面上时电缆和地面之间的摩擦还会导致电缆水管的破损对生产存在潜在的威胁。设计一款能自动行走的拖挂装置是最好的解决方案。

【关键词】矿用；管路；电缆；自动拖挂

1 研究及创新过程

1.1 工作环境分析

该拖挂装置要避免电缆与其他设备和地面墙体之间的摩擦，所以该拖挂装置应在巷道的断面中央放置。

在地面，已经安装有运输用的皮带机，转载机等，所以该拖挂装置的安装方式只能是吊挂于巷道顶部。

1.2 工作动力分析

在巷道中，有现成的电源和液压源。使用电源作为动力必然影响周围环境的安全。所以使用液压源作为动力是最安全的。同时使用液压源可以令拖挂装置结构简单。

1.3 基本运动规律分析

使用液压源作为动力，能够提供直线运动的装置只有液压马达和液压缸。

液压马达需要较长的齿条轨道，这种轨道制作成本较高。同时液压马达还需要减速装置才能运行对于每次只进给500mm的工作面来说运行速度太快，不便于操作人员把握。

使用液压缸伸缩可以每次推进500mm，反复两到三次即可满足托缆位置的需要，同时液压缸伸出速度较慢，方便操作人员控制。

1.4 轨道设计

轨道采用有较高强度的槽钢或工字钢吊挂于巷道顶上即可。但为了使该拖挂装置运行平稳，使用结构上左右对称的工字钢较为合适。为了运输方便，每根工字钢长为3m.。

1.5 刹车装置的设计

刹车装置要保证该拖挂装置能在有一定倾斜角度的巷道中运行时的安全。由于拖挂装置的运动规律限制，该拖挂装置在运行时必然有一端要抱紧轨道，另一端松开，所以该拖挂装置有两套刹车装置且刹车装置运动规律相反。

1.6 综合设计分析

该拖挂装置使用液压为动力。刹车装置使用单作用弹簧复位拉力缸作为动力。其控制机构为三位四通阀。当操作阀处于中位时，液压拉力缸复位驱动刹车装置抱紧轨道。运动时两操作阀反向，一个刹车装置抱紧一个松开。同时可调节第三个控制行走的缸操作阀伸出或收回。

1.7 试运转及调试

在拖挂装置按该方案组装安装后，加装了液压管和液压操作阀。使用工作压力位10MPa的乳化液泵作为动力源。

理论核算液压车闸抱紧后可提供800Kg的轨向支撑力。当两闸同时抱紧后可提供1.6t的轨向支撑力。

试验过程中，该拖挂装置只能推动三片挂缆架。挂缆架与轨道的摩擦力巨大。刹车钉与轨道中部的摩擦严重，对轨道的损伤较为严重。

1.8试运行问题分析

试运行的问题是挂缆架与轨道的摩擦力大，行走部车闸与轨道的摩擦力小两方面的问题。

针对托缆部摩擦力大的问题，可通过给托缆部滚动轮增加轴承，将托缆架重量减轻的方法实现。将托缆架不影响强度和使用功能的部分去掉可为每组托缆架减重100kg。增加轴承后每组托缆架移动只需需要2kg的推动力。

改造后托缆架下部的方钢去掉，改为用50×50的小方钢限制距离。行走部的千斤顶使用挂耳吊挂。为了方便拖挂装置在巷道中吊挂工字钢上每隔1米加装一个吊耳。

减轻行走部车闸对轨道的损伤同时增大刹车钉摩擦力可以在刹车钉前端加装摩擦片。钢对钢的摩擦系数为0.1-0.2摩擦片对钢的摩擦系数为0.3-0.5。在不增加压力的条件下使用摩擦片可以提高制动力。摩擦片的硬度较低，在磨损过程中，保护了轨道。摩擦片使用铆钉固定于刹车钉上。

1.9改造后试验

经改造后的拖挂装置，吊挂16片托缆架。托缆架上加装2050kg的重物（模仿电缆）推动顺利。

1.10 加装刹车调节装置。

在试验和安装过程中，刹车缸的调节是试验成功的关键。为了能方便井下实际使用，应在不拆卸液压缸的同时调节刹车钉的抱闸力。经分析设计了可调节拉力缸前耳。如图所示。

旋转定位钉，该前耳上的销钉可在长孔中左右滑移，销钉的位置影响刹车顶的安装位置。在拉力缸安装到位后通过调节定位钉，使刹车钉抱紧轨道。

1.11 拖挂装置的使用方法

拖挂装置通过泵站提供动力。运行通过两片操作阀控制。一片操作阀控制千斤顶，另一片操作阀控制两侧的拉力缸。两片操作阀在中位时两端的拉力缸处于伸长状态，刹车钉在弹簧的作用下抱紧轨道。使用操作阀向一侧供液，该侧的弹簧受压将刹车钉松开。控制操作阀使中部的千斤顶伸出或者收缩，调整操作阀，使该侧抱紧另一侧松开，中部千斤顶收缩或伸出，使拖挂装置在轨道上向前或者向后运动实现电缆的移动。

在拖挂装置的两端可以加装两台行走部，从而达到控制吊挂电缆超度的目的。每节托缆架可放置电缆3米，托缆架并拢后为20m，全部展开为60m，实现托缆装载的储缆作用。加工完成的拖挂装置如图所示。

加工完成的拖缆装置

创新点

（1）该拖挂装置可实现储藏电缆的功能；

（2）该拖挂装置可以减轻搬运电缆的劳动强度；

（3）该拖挂装置操作方便

（4）该拖挂装置减少采煤准备时间提高生产效率。

2 社会经济效益及推广应用前景

该拖挂装置可有效减轻工作面工人劳动强度，可节约大量托缆时间每天约10min约原煤1万元。这些时间用于煤炭生产可创造：1×300=300万元