雙滾筒電纜卷筒工藝裝置的研制

徐宏聚

（山西天地煤機(jī)裝備有限公司，山西 太原 030032）

0 引言

目前，國(guó)內(nèi)有許多廠家生產(chǎn)電纜卷筒設(shè)備，但這些設(shè)備都為單滾筒（只有一個(gè)滾筒），滾筒和集電環(huán)的內(nèi)環(huán)部分作為一個(gè)整體轉(zhuǎn)動(dòng)，而集電環(huán)的內(nèi)環(huán)和空心主軸作為一個(gè)整體固定不動(dòng)，只能對(duì)滾筒引入端的電纜進(jìn)行卷放，無(wú)法對(duì)引出端的電纜進(jìn)行卷放，因而引出端電纜長(zhǎng)度受限，不能太長(zhǎng)且固定不變。這種滾筒大多都直接安裝到設(shè)備上，一臺(tái)設(shè)備配備一個(gè)電纜卷筒，要想將其作為一個(gè)工藝裝置應(yīng)用到履帶式行走設(shè)備跑合調(diào)試中去，就有很大的局限性。首先礦用履帶式行走設(shè)備其本身在井下工作時(shí)無(wú)需配備電纜卷筒，設(shè)計(jì)時(shí)也都不考慮加裝電纜卷筒，但地面上跑試過(guò)程中需要為其連續(xù)供電，其次生產(chǎn)廠家也不可能為了跑合調(diào)試單獨(dú)為每臺(tái)設(shè)備上都配備一套電纜卷筒裝置，成本不合算。為了很好的解決這一矛盾，筆者深入車(chē)間生產(chǎn)一線，了解生產(chǎn)現(xiàn)狀，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的探索和研究，設(shè)計(jì)了一種雙滾筒電纜卷筒工藝裝置，可以同時(shí)對(duì)兩部分電纜進(jìn)行卷放，付滾筒上也可以纏繞上足夠多的電纜，根據(jù)需要收放適當(dāng)長(zhǎng)度滿足各種設(shè)備在調(diào)試跑合過(guò)程中的需要，同時(shí)收放電纜也不再需要大量人員來(lái)搬運(yùn)盤(pán)繞電纜，只需要轉(zhuǎn)動(dòng)付滾筒，將電纜自動(dòng)規(guī)則盤(pán)繞即可。

1 問(wèn)題提出

目前山西天地煤機(jī)裝備有限公司自主研發(fā)的履帶式行走設(shè)備，類(lèi)型較多且市場(chǎng)占有率高，屬于公司的拳頭產(chǎn)品。但在每次地面調(diào)試、跑合、進(jìn)出噴漆房及裝車(chē)發(fā)貨過(guò)程中都必須要依靠人工卷放、拖拽近200 米長(zhǎng)1140伏高壓電纜為設(shè)備供電。隨著生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，解決設(shè)備的地面調(diào)試、跑合、進(jìn)出噴漆房及裝車(chē)發(fā)貨時(shí)人員卷放電纜的安全性和工作效率等問(wèn)題迫在眉睫。需要研制一種雙滾筒卷纜裝置，不但實(shí)現(xiàn)可以實(shí)現(xiàn)主筒部分電纜的卷放，還可實(shí)現(xiàn)附筒電纜的卷放，滿足設(shè)備在跑合調(diào)試過(guò)程中的供電需求。

2 現(xiàn)有的電纜卷筒的結(jié)構(gòu)形式及存在的問(wèn)題

2.1 外形結(jié)構(gòu)

圖1 整體外形效果圖

圖2 滾筒剖視圖

現(xiàn)有的大功率電纜卷筒大多如圖1、圖2 所示，主要由驅(qū)動(dòng)電機(jī)、排纜機(jī)構(gòu)、滾筒、集電環(huán)、空心軸等組成。驅(qū)動(dòng)電機(jī)為滾筒機(jī)排纜機(jī)構(gòu)提供動(dòng)力；排纜機(jī)構(gòu)主要使電纜規(guī)則排布到滾筒上；滾筒主要承載電纜；集電環(huán)主要是解決兩部分電纜之間過(guò)渡銜接問(wèn)題，由動(dòng)環(huán)和靜環(huán)兩部分組成，動(dòng)環(huán)和滾筒相連，隨滾筒一起轉(zhuǎn)動(dòng)，靜環(huán)和空心軸連接，固定不動(dòng)，集電環(huán)是電纜卷筒的關(guān)鍵部分；空心軸即使?jié)L筒的支撐載體，又是引出端電纜的護(hù)套。

2.2 作為工藝裝置在使用中存在的問(wèn)題

經(jīng)調(diào)查，市場(chǎng)上現(xiàn)有的電纜卷筒均為單滾筒，一般直接安裝到設(shè)備上，和其所配套的設(shè)備是一對(duì)一的關(guān)系，輸出端部分的電纜相對(duì)設(shè)備不需要位移且不需要太長(zhǎng)。如要將其作為一種工藝裝置來(lái)使用，就有了局限性，引出端的電纜長(zhǎng)度是固定不變的，當(dāng)其作為一個(gè)獨(dú)立的工藝裝置跟隨到設(shè)備后面為其供電時(shí)，不具有多樣性和廣泛的適應(yīng)性，不能根據(jù)不同的設(shè)備來(lái)調(diào)整引出端電纜長(zhǎng)度。

3 雙滾筒電纜卷筒的設(shè)計(jì)

3.1 設(shè)計(jì)要求

作為一種工藝裝置，設(shè)計(jì)出新的電纜卷筒既要滿足實(shí)際工況的使用要求，又要具有可靠便捷的特性，因此在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意一下幾點(diǎn)：

（1）引出端的電纜長(zhǎng)度可已根據(jù)不同的機(jī)型進(jìn)行調(diào)整，不能固定不變，要具有廣泛的使用性。

（2）集電環(huán)承載功率要足夠大，既要滿足小功率機(jī)型的需要，又要兼顧到個(gè)別大功率的機(jī)型。

（3）引出端的電纜在收纜時(shí)操作要方便，盡可能減少工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率。

（4）由于此設(shè)備屬于高壓帶電設(shè)備，對(duì)其安全性要求較高，集電環(huán)部分在原有成熟技術(shù)基礎(chǔ)上加以借鑒和創(chuàng)新。

（5）滾筒結(jié)構(gòu)盡可能簡(jiǎn)單，便于加工制造，降低成本。

3.2 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和原理

結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：根據(jù)以上幾點(diǎn)要求，通過(guò)反復(fù)的琢磨、推敲和修改設(shè)計(jì)方案，最終設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)出如圖3、圖4 所示的雙滾筒電纜卷筒。該產(chǎn)品相對(duì)于原先的單滾筒電纜卷筒，其結(jié)構(gòu)有如下幾個(gè)特點(diǎn)：

（1）主要技術(shù)參數(shù)：電壓: 1140V；電流: 110A；電纜規(guī)格：φ45-3×35+1×10；主滾筒電纜長(zhǎng)度：200m；付滾筒電纜長(zhǎng)度：35m。

圖3 整體外形效果圖

圖4 滾筒剖視圖

（2）在空心主軸和支架之間新增兩盤(pán)軸承，將原來(lái)的空心主軸和支架直接固定連接改為滾動(dòng)鉸接，空心主軸由原來(lái)的靜止不動(dòng)變?yōu)閯?dòng)軸，空心主軸可以實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)。

（3）將原集電環(huán)的內(nèi)環(huán)部分安裝到空心軸，這樣集電環(huán)的兩部分都可以實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)，互不干涉，兩部都變成了動(dòng)環(huán)。

（4）在空心主軸上加裝一個(gè)付滾筒，付滾筒和空心主軸之間固定連接，滾筒、空心軸、集電環(huán)的內(nèi)環(huán)三者實(shí)際上形成一個(gè)共同體，一起旋轉(zhuǎn)。

（5）滾筒上引出端電纜由原先直接從空心主軸端引出，改為通過(guò)空心主軸，再?gòu)母稘L筒上引出，付滾筒上可以根據(jù)需要盤(pán)繞較多的電纜，滿足不同設(shè)備對(duì)電纜設(shè)備長(zhǎng)度需求。

（6）在空心軸上加裝一個(gè)定位機(jī)構(gòu)，對(duì)付滾筒進(jìn)行限位，當(dāng)將付滾筒上的電纜調(diào)整合適后需要對(duì)付滾筒進(jìn)行定位，保證在使用過(guò)程中付滾筒上的電纜不再隨意放縮。

工作原理：主電纜的一端從集電環(huán)的外環(huán)引出到主滾筒桶壁上，并在主滾筒上纏繞一定數(shù)量的電纜，再將端頭接到配電柜上；付滾筒上的電纜從集電環(huán)的內(nèi)環(huán)引出經(jīng)過(guò)空心軸從付滾筒的桶壁上引出，并在滾筒上預(yù)纏繞一定數(shù)量的電纜，使用時(shí)將電纜的另一端接到其配套設(shè)備上。

使用時(shí)，首先根據(jù)其配套的設(shè)備的工況，手動(dòng)旋轉(zhuǎn)付滾筒，此時(shí)主滾筒不會(huì)旋轉(zhuǎn)，將付滾筒上的電纜放開(kāi)并將另一端接到其所配套的設(shè)備上，所需電纜的長(zhǎng)度根據(jù)工況確定，然后通過(guò)空心主軸上的定位機(jī)構(gòu)將主軸鎖死，防止付滾筒上的電纜隨意方長(zhǎng)，影響使用。閉合配電柜上的電源開(kāi)關(guān)，電流經(jīng)主滾筒電纜到集電環(huán)外環(huán)，再到內(nèi)環(huán)，從內(nèi)環(huán)再到付滾筒電纜，最后給設(shè)備供電。設(shè)備行走過(guò)程中滾筒上的電機(jī)通過(guò)傳動(dòng)鏈帶動(dòng)主滾筒旋轉(zhuǎn)，付滾筒不在旋轉(zhuǎn)，主滾筒旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)排纜機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)主滾筒上電纜的卷放。使用結(jié)束后，斷開(kāi)配電柜上的電源開(kāi)關(guān)，松開(kāi)空心主軸上的定位機(jī)構(gòu)，手動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)付滾筒，將放開(kāi)的付滾筒上的電纜重新卷到電纜卷筒上。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)雙滾筒電纜卷筒工藝裝置的研制，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)出一種新穎的電纜卷筒，豐富電纜卷筒的形式，使電纜卷筒的品種多樣化，滿足客戶的多樣性需求。更重要的是通過(guò)此次研制，筆者也受到了一定的啟發(fā)，遇到問(wèn)題，多換位思考，逆向思維，不要局限于原有的條條框框。普通電纜卷筒的空心主軸一般為靜止不動(dòng)，為了增加一個(gè)付滾筒，又要考慮結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單化，這就要換位思考，設(shè)想一下能否把空心主軸設(shè)計(jì)成一個(gè)動(dòng)軸，問(wèn)題一下子就解決了。

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