汪鵬程，龍 偉，王 勇

（安徽銅冠機械股份有限公司，安徽 銅陵 244061）

當今在礦山井下用來鏟裝爆破后的松散物料的設備有電動鏟運機和柴油鏟運機。電動鏟運機以其結構輕巧、噪聲小、無尾氣排放、采用電能生產成本低等優(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，嚴重縮短了電纜線的使用壽命甚至會造成安全事故。如何將卷纜盤無規(guī)則收纜轉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鍵問題。

下面介紹電動鏟運機一種自動有序卷排纜機構。

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的液壓控制原理圖。在實際生產應用中，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）。

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的單向閥到達馬達，帶動馬達正轉，于是鏟運機尾部的卷纜盤收起電纜。其中溢流閥3調節(jié)馬達的工作壓力，即可以調節(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），當電纜的拉力對卷纜盤產生的力矩大于馬達對卷纜盤產生的力矩，馬達被電纜拖動開始反轉。此時由于馬達背壓作油泵使用，c端輸出液壓油，同時由于方向閥內單向閥反向閉合，從a到c段內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通，液壓油直接回油箱。其中溢流閥4調節(jié)排纜狀態(tài)電纜的預緊力。

1.3 卷纜狀態(tài)復位

當鏟運機停止不動，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，彈簧復位。方向閥內單向閥再次打開，卷纜閥A口導通，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緊拉力。預緊力的存在使得電纜始終處于自動收纜狀態(tài)。預緊力的大小均由溢流閥調節(jié)，卷纜時由溢流閥3調節(jié)，排纜時由溢流閥4調節(jié)。

2 電纜穿過導纜機構，實現(xiàn)電纜有序排列

2.1 導纜機構在整機的布置方式

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

2.2 導纜機構內部結構

導纜機構的內部結構見圖3所示。

帶有正反雙向螺旋溝槽的絲杠和鏈輪固連在一起，可隨鏈輪一道轉動［2］。在絲杠上套有滑座?；徒z杠的溝槽聯(lián)接部位內嵌滑塊。鏈輪帶動絲杠轉動時，絲杠溝槽內壁會推動溝槽內嵌滑塊運動，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，當內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，當導纜架上鏈輪轉動，滑座就不停地在絲杠兩個限位塊之間作往返運動［3］。

圖2 導纜機構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 導纜架機構設計要點

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

2）絲杠溝槽的螺距（這里指絲杠轉動一圈以后，內嵌滑塊的運動的理論距離）應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）電纜在導纜機構內部往返擺動的最大距離和卷纜盤上內側間距相同。

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

5）內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 結語

這種自動有序卷排纜機構集液壓控制和機械傳動為一體。液壓控制系統(tǒng)根據整機的運行狀態(tài)，決定了卷纜排纜方式，具有同步性能好、收放時拉力可以調節(jié)、易于自控等優(yōu)點［4］；機械傳動采用導纜機構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 導纜機構Fig.3 The cable guiding mechanism

［1］ 許 焰 .一種電動鏟運機卷纜裝置設計的新方法［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構設計［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的結構與設計［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.