CN112310930A - 采煤机自动拖缆系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种采煤机自动拖缆系统，用分层板组件将电缆槽内空间分成上中下三层，拖缆小车和束笼拖绳装置的下部限位于中层并只能沿电缆槽长度方向往复滑动，束笼拖绳装置相对采煤机固定，钢丝绳沿电缆槽的长度方向穿设而过，钢丝绳一端绕过刮板输送机的机头处定滑轮换向后与束笼拖绳装置连接，另一端绕过机尾处定滑轮换向后再绕过拖缆小车的动滑轮再次换向后返回机尾并固定，电缆夹板组一端连接在采煤机上，另一端固定在机头处，中部则从拖缆小车的滚筒上绕过以及沿电缆槽长度方向穿过束笼，机头机尾的相对位置可互换。本发明无需外部输入动力，自带导向，上层电缆夹板组不会掉落，钢丝绳不会甩出，安全性好。

Description

采煤机自动拖缆系统

技术领域

本发明涉及一种采煤机拖缆装置，尤其涉及一种无需外部输入动力的采煤机自导向自动拖缆装置。

背景技术

煤矿工作面上电牵引采煤机都会拖动一根供电电缆及冷却水管为采煤机供电和冷却降尘。电缆和水管一般置于串联在一起的电缆夹板组内从工作面端头经过刮板输送机电缆槽最终进入采煤机电控箱和水阀。串联起来的电缆夹板组的一端固定，另一端和采煤机拖缆装置连接，且在电缆槽内沿整个工作面布置。采煤机在工作面来回行走割煤过程中，拖着电缆夹板组一起移动。

在采煤机从机头到机尾又从机尾到机头的循环割煤过程中，与采煤机拖缆装置连接的部分电缆夹板组不可避免的会出现至少三层的叠加。在薄煤层工作面，电缆槽深度一般较浅，如果叠加三层及以上的电缆夹板组，最上层很容易掉落到电缆槽外。在大倾角工作面上，叠加三层及以上的电缆夹板组的最上层由于自重也极易掉落到电缆槽外。当穿着电缆和水管的电缆夹板组掉落到电缆槽外时，继续拖缆时很容易和电缆槽外的设备干涉及遭采煤机行走系统的碾压，如继续拖动则可能会损伤供电电缆，因此有着极大的安全隐患。另外，随着综采工作面智能化及无人化工作面的实施推进，采煤机自动拖缆系统是必须要解决的核心关键技术。

截止目前，已有从外部单独提供动力的自动拖缆系统，但这种自动拖缆系统需要在刮板输送机的机头机尾增加一套和采煤机牵引速度同速的变频调速动力系统，设备成本高，安装复杂，和采煤机牵引速度的同速匹配存在延时等，实际使用效果较差。也有用钢丝绳直接和采煤机相连并拉动拖缆机构的无动力系统，但这种系统整个工作面电缆槽内的钢丝绳外露，一旦断绳将有极大的安全隐患，且拖缆机构无导向机构，拉动时阻力很大。

发明内容

本发明的目的是提供一种采煤机自动拖缆系统，无需外部输入动力，可自动导向，拉动阻力小，上层电缆夹板组不会掉落，钢丝绳不会甩出，安全性好。

本发明的主要技术方案有：

一种采煤机自动拖缆系统，包括拖缆小车、束笼拖绳装置、导向装置、定滑轮、钢丝绳、拉伸弹簧、电缆夹板组和分层板组件，所述分层板组件包括全封闭板和长度方向上全长设有狭长开口的半封闭板，半封闭板和全封闭板一上一下可拆卸固定安装在刮板输送机的电缆槽内，并将电缆槽内空间分成上中下三层，所述导向装置安装在所述电缆槽全长范围内的下层空间里，所述拖缆小车包括位于上部的滚筒和位于下部的行走导向架以及动滑轮，所述束笼拖绳装置包括位于上部的束笼和位于下部的行走导向架，所述拖缆小车和束笼拖绳装置的行走导向架限位于电缆槽的中层空间内并只能够沿电缆槽长度方向往复滑动，所述滚筒和束笼均位于半封闭板的上方，所述刮板输送机的机头和机尾的两端外侧均设有所述定滑轮，所述束笼拖绳装置相对采煤机机身固定连接，所述电缆夹板组一端连接在采煤机机身上，另一端延伸到机头或机尾位置并相对机头或机尾固定，所述电缆夹板组的中部从所述滚筒上绕过以及沿电缆槽长度方向水平穿过所述束笼，所述束笼拖绳装置相比拖缆小车以及所述电缆夹板组与采煤机机身的连接处更靠近所述电缆夹板组的另一端，所述钢丝绳水平穿过所述电缆槽的下层空间时从所述导向装置的导向轮的下方穿过，所述钢丝绳的一端绕过机头或机尾处的所述定滑轮换向后向机尾或机头延伸，并经由所述拉伸弹簧间接连接所述束笼拖绳装置的下部，所述钢丝绳的另一端绕过机尾或机头处的所述定滑轮换向后向机头或机尾延伸，再绕过所述拖缆小车的动滑轮再次换向后返回机尾或机头处并相对机尾或机头固定，采煤机电缆和水管延伸布设在所述电缆夹板组内，所述电缆夹板组的长度应符合如下要求：当采煤机位于工作面起点位置，电缆夹板组处于张紧状态时，所述滚筒的轴线所在位置偏向工作面终点且与工作面中点间的距离不小于采煤机机身长度的一半。

所述导向装置有多个，每节电缆槽内配置一个所述导向装置。

所述导向装置还可以包括U形件和固定块，所述导向轮通过轴承旋转支撑在轮轴上，轮轴的两端安装在所述固定块上，所述固定块固定在倒置的U形件内，倒置的U形件可拆卸地悬吊安装在所述全封闭板上。

每个所述导向装置设有至少三个所述导向轮，多个所述导向轮沿导向装置的长度方向间隔布置，位于两端部的导向轮相对所述U形件在一定范围内水平摆动，位于中部的导向轮相对所述U形件固定，且其轴线沿导向装置的宽度方向延伸。

位于两端部的导向轮相对所述U形件在一定范围内水平摆动的实现方式优选为：(1)所述固定块上沿导向装置的长度方向间隔设置有多对用于安装所述轮轴的轴孔，其中最靠近两端部的轴孔为沿导向装置的长度方向延伸的腰形孔；或者(2)每个导向轮对应一个固定块，导向轮的轮轴的两端固定安装在对应的固定块上，最靠近两端部的两个所述固定块顶部相对所述U形件水平转动连接同时通过设置限位装置限制转动角范围。

所述行走导向架可以包括前后两条平行设置的条形体，条形体的左右两端设置成四棱锥体形状。

所述拖缆小车上所述滚筒的轴线前后水平设置，所述动滑轮的轴线竖直设置，所述动滑轮位于所述拖缆小车上的所述行走导向架的前后两条条形体之间。

所述定滑轮优选采用设有封闭式外壳的定滑轮。

本发明的有益效果是：

本发明空间紧凑，装拆方便，通过钢丝绳将束笼拖绳装置和拖缆小车连接起来，实现了采煤机牵引行走时其拖缆系统的电缆夹板组随之同向同速度拖动，使电缆夹板组始终保持两层绷紧的状态，有效地避免了薄煤层工作面及大倾角工作面上电缆夹板组叠加三层及以上时最上层电缆夹板组极易掉落到电缆槽外的故障，同时为采煤机智能化及无人工作面发展奠定基础。

本发明的电缆夹板组形成为上下两层，较下一层电缆夹板组穿过所述束笼，一方面束笼可以捋直该层电缆夹板组，另一方面束笼可以清理该层电缆夹板组旁的煤块等异物。同时，较下一层电缆夹板组对采煤机前进方向的后方的钢丝绳起到封闭作用，万一该处钢丝绳断裂不至于甩出，因此可以避免对后方跟机操作人员的伤害。

由于采用带封闭结构的所述导向装置和定滑轮，基本上将下层及机头机尾换向时的钢丝绳全封闭起来，避免了相对运动的钢丝绳对其他管路及设备的磨损。

所述束笼拖绳装置的下部与所述钢丝绳之间经由所述拉伸弹簧间接连接，一方面可以使钢丝绳保持一定的张紧度，另一方面采煤机斜切进刀时可以对钢丝绳长度变化进行补偿。

附图说明

图1为本发明的所述分层板组件的一个实施例的安装结构示意图；

图2为本发明的所述导向装置的一个实施例的结构示意图；

图3为本发明的所述束笼拖绳装置的一个实施例的结构示意图；

图4为本发明的所述束笼拖绳装置的安装状态示意图；

图5为本发明的所述拖缆小车的一个实施例的结构示意图；

图6为本发明的所述拖缆小车的安装状态示意图；

图7为图6的P向视图；

图8为所述拉伸弹簧的安装示意图；

图9为本发明的电缆夹板组的布置走向系统图；

图10为采煤机向左牵引时本发明的工作过程解说图例；

图11为采煤机向右牵引时本发明的工作过程解说图例。

附图标记：

1.拖缆小车；1-1.滚筒；1-2.行走导向架；1-3.动滑轮；2.束笼拖绳装置；2-1.束笼；2-2.行走导向架；2-3.耳座；3.导向装置；3-1.导向轮；3-2.U形件；3-3.固定块；4.定滑轮；5.钢丝绳；6.电缆槽；7.电缆夹板组；8-1.全封闭板；8-2.半封闭板；9.轴伸连接装置；10.拉伸弹簧；11.采煤机。

具体实施方式

本发明公开了一种采煤机自动拖缆系统(可简称自动拖缆系统)，如图1-11所示，包括拖缆小车1、束笼拖绳装置2、导向装置3、定滑轮4、钢丝绳5、拉伸弹簧10、电缆夹板组7和分层板组件，所述分层板组件包括全封闭板8-1和长度方向上全长设有狭长开口的半封闭板8-2，半封闭板可以由前后两块板组合而成，半封闭板和全封闭板一上一下可拆卸固定安装在采煤机11老塘侧的刮板输送机的电缆槽6内，并将电缆槽内空间分成水平的上中下三层，下层是封闭的，中层是半封闭的，上层是敞开的。中层和上层通过所述狭长开口相通。全封闭板和半封闭板可以通过螺钉等方式固定在电缆槽上，拆装和更换比较方便。所述导向装置安装在所述电缆槽全长范围内的下层空间里。所述拖缆小车包括位于上部的用于拖动所述电缆夹板组的滚筒1-1和位于下部的行走导向架1-2以及动滑轮1-3。所述束笼拖绳装置包括位于上部的束笼2-1和位于下部的行走导向架2-2。所述束笼是沿着电缆槽的长度方向上贯通的筒状结构。所述拖缆小车和束笼拖绳装置的行走导向架1-2和2-2均限位于电缆槽的中层空间内并只能够沿电缆槽长度方向往复滑动，所述拖缆小车和束笼拖绳装置各自的上部和下部的衔接处从所述半封闭板上的狭长开口穿过，在高度方向上所述行走导向架始终位于电缆槽的中层空间内。所述滚筒和束笼均位于半封闭板的上方。所述拖缆小车主要用于牵拉所述电缆夹板组，同时辅助拖曳钢丝绳，所述束笼拖绳装置主要用于牵拉钢丝绳，同时可用于捋直所述电缆夹板组。

所述刮板输送机的机头和机尾的两端外侧均设有所述定滑轮。所述束笼拖绳装置相对采煤机机身并排固定连接，在采煤机的带动下同步往复移动。所述电缆夹板组一端连接在采煤机机身上，通常是连接在采煤机自身的拖缆装置上，另一端延伸到机头(或机尾)位置并相对机头(或机尾)固定，所述电缆夹板组的中部从所述滚筒1-1上绕过以及沿电缆槽长度方向水平穿过所述束笼2-1。所述电缆夹板组从所述滚筒处换向，所述电缆夹板组除换向处以外尽量保持水平。所述电缆夹板组从一端到滚筒处形成较上一层电缆夹板组，相对而言穿过束笼的是较下一层电缆夹板组。所述束笼拖绳装置相比拖缆小车以及所述电缆夹板组与采煤机机身的连接处更靠近所述电缆夹板组的另一端。

所述钢丝绳水平穿过所述电缆槽的下层空间时从所述导向装置的导向轮3-1的下方穿过，通过导向轮的导向作用整体保持沿电缆槽的长度方向水平直线延伸。所述钢丝绳的一端绕过机头(或机尾)处的所述定滑轮换向后向机尾(或机头)延伸，并经由所述拉伸弹簧间接连接所述束笼拖绳装置的下部例如行走导向架2-2，所述钢丝绳的另一端绕过机尾(或机头)处的所述定滑轮换向后向机头(或机尾)延伸，再绕过所述拖缆小车的动滑轮1-3再次换向后返回机尾(或机头)处并相对机尾(或机头)固定。钢丝绳的松紧通过所述拉伸弹簧来调节。所述电缆夹板组和钢丝绳相对刮板输送机固定的端部分一个位于刮板输送机的机头，一个位于刮板输送机的机尾。当所述束笼拖绳装置跟随采煤机向机尾(或机头)方向移动时，所述拖缆小车也向着机尾(或机头)方向移动。

采煤机电缆和水管延伸布设在所述电缆夹板组内。较下一层电缆夹板组穿过所述束笼，一方面束笼可以捋直该层电缆夹板组，另一方面束笼可以清理该层电缆夹板组旁的煤块等异物。较下一层电缆夹板组对采煤机前进方向的后方的钢丝绳起到封闭作用，万一该处钢丝绳断裂不至于甩出，因此可以避免对后方跟机操作人员的伤害。

所述电缆夹板组的长度应符合如下要求：当采煤机位于工作面起点位置，电缆夹板组处于张紧状态时，所述滚筒的轴线所在位置偏向工作面终点且与工作面中点间的距离不小于采煤机机身长度的一半。

所述自动拖缆系统均安装在采煤机老塘侧的刮板输送机的电缆槽上，安装方便，拆卸容易，想使用时即可安装，不方便使用时即可拆除。

所述导向装置有多个，优选为每节电缆槽内配置一个所述导向装置，使所述导向装置遍布所述电缆槽的全长，沿电缆槽全线都能起到对钢丝绳的导向作用。所述导向装置安装在电缆槽的下层前后居中的位置。

所述导向装置除所述导向轮外，还可以包括U形件3-2和固定块3-3，所述导向轮3-1通过轴承旋转支撑在轮轴上，轮轴的两端安装在所述固定块上，所述固定块固定在倒置的U形件内，倒置的U形件可拆卸地悬吊安装在所述全封闭板上。所述U形件可以采用槽钢制成。本实施例中所述U形件和固定块都呈倒置的U形，对于导向轮所引导的钢丝绳来说都起到封闭作用。

进一步地，每个所述导向装置设有至少三个所述导向轮，多个所述导向轮沿导向装置的长度方向(也是所述U形件的长度方向)间隔布置，其中位于两端部的两个导向轮相对所述U形件有一定的水平摆动自由度，位于中部的导向轮所对应的轮轴与所述固定块之间优选为紧配合安装，导向轮的轴线沿导向装置的宽度方向水平延伸。

所述导向轮相对所述U形件有一定的水平摆动自由度可以采用以下两种实现方式：(1)所述固定块上沿导向装置的长度方向间隔设置有多对用于安装所述轮轴的轴孔，其中最靠近两端部的轴孔为沿导向装置的长度方向延伸的腰形孔，其他轴孔为圆孔，由于最靠近两端部的导向轮的轮轴的端部可以在腰形孔内滑移，因此使相应导向轮具有在水平面上一定范围的偏摆自由度。(2)每个导向轮对应一个固定块，导向轮的轮轴的两端固定安装在对应的固定块上。最靠近两端部的两个所述固定块顶部相对所述U形件水平转动连接，通过设置限位装置使固定块只在一定角度范围内水平摆动，例如固定块与U形件之间可以设置滑动轴承套限位。

当刮板输送机的相邻两节中部槽发生水平弯曲时，同步引起对应相邻两节电缆槽之间、相邻两个导向装置的U形件之间的水平弯曲，所述导向装置两端的导向轮的水平偏摆可以部分抵消甚至完全抵消中部槽弯曲对导向装置两端导向轮对钢丝绳导向的影响，以尽量避免钢丝绳在导向轮内斜拉或尽量减小偏斜幅度。

所述行走导向架可以包括前后两条平行设置的条形体，例如长方体，条形体的左右两端优选设置成四棱锥体形状，用于对所述行走导向架所在的拖缆小车或束笼拖绳装置左右往复滑行时的导向。

所述拖缆小车上所述滚筒的轴线优选为前后水平设置，且其高度及滚筒直径的设置最好使所述电缆夹板组在绕过滚筒之前和之后都保持水平。所述动滑轮的轴线可以为竖直方向设置，所述动滑轮优选设置在所述拖缆小车上的所述行走导向架的前后两条条形体之间。由于所述动滑轮的设置位置合理，钢丝绳从所述动滑轮处绕过来拉动拖缆小车时，受力位置好，拉动容易。所述滚筒可安装在肋板上，肋板与行走导向架之间可通过销定位、螺钉紧固连接。

所述束笼拖绳装置的上部和下部之间可以通过销定位，通过螺钉紧固连接。本实施例中所述束笼拖绳装置的顶部还设有耳座2-3，所述耳座与采煤机机身之间通过轴伸连接装置9固定连接。本实施例中轴伸连接装置9连接在所述耳座和采煤机的行走箱之间，所述束笼拖绳装置在工作面长度方向上随采煤机同速度水平运动。

所述定滑轮优选采用设有封闭式外壳的定滑轮。

本实施例中所述狭长开口在电缆槽的宽度方向上居中设置。相应地，所述拖缆小车和束笼拖绳装置均设置成前后对称结构。所述拖缆小车和束笼拖绳装置各自的上部和下部的衔接处从狭长开口处穿过。

所述束笼拖绳装置的下部还可以设有用于连接拉伸弹簧的耳座。

采煤机行走时，带动依次连接的所述束笼拖绳装置、拉伸弹簧、钢丝绳和拖缆小车，从而拉动环绕在拖缆小车的滚筒上的电缆夹板组与采煤机一起同向同速运动，使电缆夹板组始终保持两层绷紧的状态。由于是利用采煤机自身的牵引动力作为自动拖缆系统的动力，避免了在机头机尾对应的巷道内设置庞大的和采煤机牵引速度同速的变频调速机构，因此可大幅降低设备的成本。

如图10所示，当采煤机向左牵引时，和采煤机行走箱等固连的束笼拖绳装置将随采煤机同速度向左牵引行走，束笼拖绳装置通过拉伸弹簧拉动上层钢丝绳向左运动。下层钢丝绳通过电缆槽下方的导向装置向右运动，钢丝绳在左端巷道端头处换向后通过拖缆小车上的动滑轮拉动拖缆小车向左运动，拖缆小车再拉动上层电缆夹板组向左运动。

如图11所示，当采煤机向右牵引时，采煤机通过拉动上层电缆夹板组拉动环绕双层电缆夹板组的拖缆小车向右运动，环绕拖缆小车上的动滑轮的钢丝绳将随着运动，并拉动下层钢丝绳向左运动，经过拉伸弹簧拉动束笼拖绳装置向右和采煤机同速度运动，保持系统循环。

Claims (10)

1.一种采煤机自动拖缆系统，其特征在于：包括拖缆小车、束笼拖绳装置、导向装置、定滑轮、钢丝绳、拉伸弹簧、电缆夹板组和分层板组件，所述分层板组件包括全封闭板和长度方向上全长设有狭长开口的半封闭板，半封闭板和全封闭板一上一下可拆卸固定安装在刮板输送机的电缆槽内，并将电缆槽内空间分成上中下三层，所述导向装置安装在所述电缆槽全长范围内的下层空间里，所述拖缆小车包括位于上部的滚筒和位于下部的行走导向架以及动滑轮，所述束笼拖绳装置包括位于上部的束笼和位于下部的行走导向架，所述拖缆小车和束笼拖绳装置的行走导向架限位于电缆槽的中层空间内并只能够沿电缆槽长度方向往复滑动，所述滚筒和束笼均位于半封闭板的上方，所述刮板输送机的机头和机尾的两端外侧均设有所述定滑轮，所述束笼拖绳装置相对采煤机机身固定连接，所述电缆夹板组一端连接在采煤机机身上，另一端延伸到机头或机尾位置并相对机头或机尾固定，所述电缆夹板组的中部从所述滚筒上绕过以及沿电缆槽长度方向穿过所述束笼，所述束笼拖绳装置相比拖缆小车以及所述电缆夹板组与采煤机机身的连接处更靠近所述电缆夹板组的另一端，所述钢丝绳穿过所述电缆槽的下层空间时从所述导向装置的导向轮的下方穿过，所述钢丝绳的一端绕过机头或机尾处的所述定滑轮换向后向机尾或机头延伸，并经由所述拉伸弹簧间接连接所述束笼拖绳装置的下部，所述钢丝绳的另一端绕过机尾或机头处的所述定滑轮换向后向机头或机尾延伸，再绕过所述拖缆小车的动滑轮再次换向后返回机尾或机头处并相对机尾或机头固定，采煤机电缆和水管延伸布设在所述电缆夹板组内，所述电缆夹板组的长度应符合如下要求：当采煤机位于工作面起点位置，电缆夹板组处于张紧状态时，所述滚筒的轴线所在位置偏向工作面终点且与工作面中点间的距离不小于采煤机机身长度的一半。

2.如权利要求1所述的采煤机自动拖缆系统，其特征在于：所述导向装置有多个，每节电缆槽内配置一个所述导向装置。

3.如权利要求2所述的采煤机自动拖缆系统，其特征在于：所述导向装置还包括U形件和固定块，所述导向轮通过轴承旋转支撑在轮轴上，轮轴的两端安装在所述固定块上，所述固定块固定在倒置的U形件内，倒置的U形件可拆卸地悬吊安装在所述全封闭板上。

4.如权利要求3所述的采煤机自动拖缆系统，其特征在于：每个所述导向装置设有至少三个所述导向轮，多个所述导向轮沿导向装置的长度方向间隔布置，位于两端部的导向轮相对所述U形件在一定范围内水平摆动，位于中部的导向轮相对所述U形件固定，且其轴线沿导向装置的宽度方向延伸。

5.如权利要求4所述的采煤机自动拖缆系统，其特征在于：位于两端部的导向轮相对所述U形件在一定范围内水平摆动的实现方式为：(1)所述固定块上沿导向装置的长度方向间隔设置有多对用于安装所述轮轴的轴孔，其中最靠近两端部的轴孔为沿导向装置的长度方向延伸的腰形孔；或者(2)每个导向轮对应一个固定块，导向轮的轮轴的两端固定安装在对应的固定块上，最靠近两端部的两个所述固定块顶部相对所述U形件水平转动连接同时通过设置限位装置限制转动角范围。

6.如权利要求1所述的采煤机自动拖缆系统，其特征在于：所述行走导向架包括前后两条平行设置的条形体，条形体的左右两端设置成四棱锥体形状。

7.如权利要求6所述的采煤机自动拖缆系统，其特征在于：所述拖缆小车上所述滚筒的轴线前后水平设置，所述动滑轮的轴线竖直设置，所述动滑轮位于所述拖缆小车上的所述行走导向架的前后两条条形体之间。

8.如权利要求1所述的采煤机自动拖缆系统，其特征在于：所述束笼拖绳装置的顶部设有耳座，所述耳座与采煤机机身之间通过一个轴伸连接装置固定连接。

9.如权利要求1所述的采煤机自动拖缆系统，其特征在于：所述定滑轮采用设有封闭式外壳的定滑轮。

10.如权利要求1所述的采煤机自动拖缆系统，其特征在于：所述狭长开口在电缆槽的宽度方向上居中设置。

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