防爆电缆收放机设计毕业论文

第 1 页本 科 生 毕 业 论 文姓名：学号：学院：机电工程学院专业：机械工程及自动化论文题目：防 爆 电 缆 收 放 机 设 计专题：指导教师：职称：副教授第 2 页毕 业 论 文 任 务 书学院机电学院专业年级学生姓名任 务 下 达 日 期 ：毕 业 论 文 日 期 ：毕 业 论 文 题 目 ： 防 爆 电 缆 收 放 机 设 计毕 业 论 文 专 题 题 目 ：毕 业 论 文 主 要 内 容 和 要 求 ：进 行 防 爆 电 缆 收 放 机 设 计 。 要 求 其 能 够 与 ZYC系 列 装 岩 机 配 套 使 用 ， 并 且 要 有 独 立 的动 力 源 绘 制 相 关 设 计 图 纸 3 .5 张 （ 折 合 0 号 ） 左 右 ； 按 照 学 校 及 学 院 有 关 规 定 ， 撰 写 毕 业 设 计 说 明 书 一 份 ， 正 文 部 分 不 少 于 1 5 0 0 0 字 ； 中 英 文 摘 要 4 0 0 字 左 右 ； 外 文 翻 译 一 篇 （ 中 文 字 数 3 0 0 0 字 左 右 ） ； 查 阅 相 关 文 献 2 5 篇 左 右 ， 其 中 外 文 文 献 不 少 于 2 篇 。院 长 签 字 ： 指 导 教 师 签 字 ：第 3 页毕 业 论 文 指 导 教 师 评 阅 书指 导 教 师 评 语 （ 基 础 理 论 及 基 本 技 能 的 掌 握 ； 独 立 解 决 实 际 问 题 的 能 力 ； 研 究 内容 的 理 论 依 据 和 技 术 方 法 ； 取 得 的 主 要 成 果 及 创 新 点 ； 工 作 态 度 及 工 作 量 ； 总 体 评价 及 建 议 成 绩 ； 存 在 问 题 ； 是 否 同 意 答 辩 等 ） ：成 绩 ： 指 导 教 师 签 字 ：年 月 日第 4 页毕 业 论 文 评 阅 教 师 评 阅 书评 阅 教 师 评 语 （ 选 题 的 意 义 ； 基 础 理 论 及 基 本 技 能 的 掌 握 ； 综 合 运 用 所 学 知 识 解决 实 际 问 题 的 能 力 ； 工 作 量 的 大 小 ； 取 得 的 主 要 成 果 及 创 新 点 ； 写 作 的 规 范 程 度 ； 总 体 评 价 及 建 议 成 绩 ； 存 在 问 题 ； 是 否 同 意 答 辩 等 ） ：成 绩 ： 评 阅 教 师 签 字 ：年 月 日第 5 页毕 业 论 文 评 阅 教 师 评 阅 书评 阅 教 师 评 语 （ 选 题 的 意 义 ； 基 础 理 论 及 基 本 技 能 的 掌 握 ； 综 合 运 用 所 学 知 识 解决 实 际 问 题 的 能 力 ； 工 作 量 的 大 小 ； 取 得 的 主 要 成 果 及 创 新 点 ； 写 作 的 规 范 程 度 ； 总 体 评 价 及 建 议 成 绩 ； 存 在 问 题 ； 是 否 同 意 答 辩 等 ） ：成 绩 ： 评 阅 教 师 签 字 ：年 月 日第 6 页毕 业 论 文 答 辩 及 综 合 成 绩答 辩 情 况提 出 问 题 回 答 问 题正确 基 本正 确 有 一般 性错 误 有 原则 性错 误 没 有回 答答 辩 委 员 会 评 语 及 建 议 成 绩 ： 答 辩 委 员 会 主 任 签 字 ：年 月 日学 院 领 导 小 组 综 合 评 定 成 绩 ：学 院 领 导 小 组 负 责 人 ：年 月 日第 7 页摘 要随 着 煤 矿 引 进 了 各 种 新 型 机 械 设 备 ， 加 快 了 生 产 速 度 ， 提 高 了 生 产 效 率 。 目 前 在 矿 山的 一 些 行 走 机 械 中 ， 其 动 力 设 备 大 多 采 用 电 动 机 。 在 主 机 工 作 时 ， 接 在 电 动 机 上 的 电 缆 的收 放 要 靠 人 工 来 完 成 。 为 实 现 电 缆 收 放 机 械 化 、 自 动 化 ， 提 高 设 备 的 作 业 效 率 ， 保 障 工 人的 安 全 ， 减 轻 工 人 的 劳 动 强 度 ， 开 发 理 想 的 尾 部 电 缆 收 放 装 置 非 常 必 要 。电 缆 卷 筒 是 各 种 大 中 型 移 动 式 生 产 设 备 的 配 套 装 置 ， 它 主 要 用 来 收 、 放 主 机 的 动 力 电缆 和 控 制 电 缆 ， 使 电 缆 随 主 机 同 步 变 速 移 动 ， 无 论 主 机 往 返 移 动 或 变 速 移 动 ， 电 缆 卷 筒 都能 保 证 电 缆 的 收 放 张 力 恒 定 不 变 。 这 就 是 电 缆 卷 筒 的 特 殊 工 性 能 。本 文 针 对 ZMC系 列 侧 卸 式 装 岩 机 工 作 时 尾 部 电 缆 的 收 放 问 题 ， 开 发 了 一 种 防 爆 电 缆 卷筒 。 该 装 置 可 以 实 现 装 岩 机 工 作 过 程 中 的 电 缆 收 放 。 电 缆 收 放 机 采 用 全 液 压 驱 动 ， 可 以 方便 的 实 现 遥 控 控 制 。 所 以 不 受 普 掘 工 作 面 粉 尖 的 影 响 。 该 机 的 设 计 是 在 现 有 的 电 缆 卷 筒 的基 础 上 ， 对 其 加 以 改 进 ， 进 行 防 爆 设 计 ， 加 上 独 立 的 动 力 源 和 行 走 装 置 ， 使 其 不 依 赖 于 主机 ， 可 以 单 独 工 作 。关 键 词 ： 电 缆 卷 筒 ； 遥 控 ； 行 走 装 置 ； 防 爆 设 计第 8 页ABSTRACTWith the introduction of a variety of new machinery and equipment, the coal mine hasspeeded up the production rate and improve the production efficiency. The current numberof mobile machinery in the mine, its power equipment is motors. When the machinery works,we need people to wind the cable which linked to the motor. In order to realize themechanization and automation of winding cables and protect the safety of workers and reducelabor intensity, it is necessary to develop the ideal machinery to wind the cables.Cable reel is the supporting devices of a variety of mobile medium-sized productionequipment. It is mainly used to wind the power and control cables which is linking to themachinery. And it can make sure the cables can move with the host and the constant tensionunchanged no matter it goes there and back or changes its speed. This is the special functionof the cable reel.In this paper, in order to solve the problem of winding the cable of the ZMC series sidedischarge rock loader when it works, a new kind of explosion-proof cable reel has been devised.This device can achieve the cable winding of the rock loader in work process. The cable reeluses all-hydraulic drive, and it can easily realize remote control. So there is a little influence ofthe dust when the host machinery works. This machine is designed based on the existing cablereel, and uses explosion-proof design to improve them. This cable reel has a independent powersource and walking devices, so that it does not rely on the host machine. It can work alone.Keywords： cable reel; remote control; walking devices; explosion-proof design第 9 页目 录1.绪 论 11.1选 题 背 景 及 研 究 意 义 11.2电 缆 卷 筒 的 概 述 11.3本 课 题 在 国 内 外 的 发 展 及 研 究 现 状 11.3.1电 缆 卷 筒 的 发 展 11.3.2本 课 题 的 研 究 现 状 41.4本 课 题 的 研 究 途 径 和 可 行 性 分 析 52 方 案 设 计 62.1总 体 设 计 62.1.1总 体 方 案 62.1.2总 体 方 案 选 择 62.1.3卷 缆 机 总 体 设 计 72.2部 分 设 计 82.2.1部 分 方 案 设 计 82.2.2 部 分 方 案 选 择 1 12.3 设 计 参 数 1 23 设 计 计 算 1 23.1 电 缆 卷 筒 设 计 计 算 1 23.1.1 卷 筒 设 计 计 算 1 23.1.2 卷 筒 的 受 力 分 析 1 53.1.3 卷 筒 强 度 计 算 1 63.1.4 卷 筒 筒 壁 的 稳 定 性 估 算 1 83.2 卷 筒 轴 的 设 计 计 算 1 83.2.1 作 用 在 卷 筒 上 的 力 1 93.2.2 初 步 计 算 轴 的 直 径 1 9第 1 0 页3.2.3 轴 的 结 构 1 93.2.4 绘 制 轴 的 弯 矩 和 扭 矩 图 1 93.2.5 按 弯 扭 合 成 强 度 校 核 轴 的 强 度 2 03.2.6 精 确 校 核 轴 的 疲 劳 强 度 2 13.3 链 传 动 设 计 计 算 2 23.3.1 选 择 链 轮 齿 数 2 23.3.2 确 定 链 节 数 2 33.3.3 确 定 链 节 距 2 33.3.4 确 定 中 心 距 2 33.3.5 验 算 链 速 2 43.3.6 计 算 压 轴 力 2 43.3.7 链 轮 外 型 设 计 2 43.4 排 缆 器 的 设 计 计 算 2 53.4.1 工 作 原 理 2 53.4.2 双 向 滑 动 螺 杆 结 构 设 计 2 53.4.3 强 度 计 算 2 63.4.4 润 滑 2 93.5 电 滑 环 3 03.6 行 走 机 构 设 计 3 03.6.1 卷 缆 机 行 走 机 构 及 其 设 计 要 求 3 0第 1 1 页3.6.2 卷 缆 机 履 带 机 构 型 式 3 13.6.3 行 走 机 构 设 计 计 算 3 13.7 泵 站 设 计 3 83.7.1 马 达 的 选 型 计 算 3 83.7.2 液 压 泵 的 选 型 计 算 4 23.7.3 电 动 机 的 选 型 计 算 4 33.7.4 油 箱 容 量 计 算 4 43.7.5 部 分 管 子 内 径 的 计 算 4 53.7.6 液 压 阀 的 选 型 4 64 整 机 稳 定 性 分 析 4 74.1 纵 向 稳 定 性 4 74.2 横 向 稳 定 性 4 84.3 配 重 后 的 整 机 质 量 4 85 装 机 事 项 及 检 修 4 85.1 搬 运 、 安 装 和 调 整 4 85.1.1 机 器 的 拆 卸 和 搬 运 4 85.1.2 机 器 组 装 注 意 事 项 4 95.1.3 机 器 的 检 修 4 95.2 机 器 检 修 4 95.2.1 一 般 技 术 要 求 4 9第 1 2 页5.2.2 电 缆 卷 筒 5 05.2.3 行 走 机 构 5 05.2.4 液 压 系 统 5 1结 论 5 2参 考 文 献 5 3英 文 原 文 5 5中 文 译 文 6 8致 谢 7 5第 1 3 页1 绪 论1.1选 题 背 景 及 研 究 意 义我 国 是 煤 炭 生 产 和 消 费 大 国 ， 煤 炭 资 源 约 占 整 个 能 源 结 构 的 60%， 占 有 非 常 重 要 的 地位 。 为 保 障 我 国 国 民 经 济 发 展 的 需 求 ， 到 2050年 煤 炭 占 一 次 能 源 的 比 重 将 达 到 50%左 右 。因 此 ， 在 相 当 长 时 间 内 ， 煤 炭 资 源 将 仍 是 我 国 能 源 消 费 的 主 体 部 分 。 2009年 ， 我 国 煤 炭 产量 为 29.1 亿 吨 ， 位 居 世 界 第 一 ， 但 仍 然 呈 现 煤 炭 供 应 相 对 紧 张 的 趋 势 ， 制 约 了 国 民 经 济的 发 展 。 这 主 要 是 受 生 产 环 节 制 约 。 矿 用 机 械 是 否 现 代 化 ， 直 接 影 响 煤 炭 产 量 、 劳 动 生 产率 以 及 煤 矿 经 济 效 益 。随 着 煤 矿 引 进 了 各 种 新 型 机 械 设 备 。 加 快 了 生 产 速 度 ， 提 高 了 生 产 效 率 。 目 前 在 矿 山的 一 些 行 走 机 械 中 ， 其 动 力 设 备 大 多 采 用 电 动 机 。 在 主 机 工 作 时 ， 接 在 电 动 机 上 的 电 缆 的收 放 要 靠 人 工 来 完 成 ， 这 不 但 影 响 整 机 的 作 业 效 率 ， 并 且 电 缆 长 期 在 复 杂 的 地 面 （ 如 井 下水 仓 ， 掘 进 工 作 面 等 ） 上 拖 曳 使 之 磨 损 加 快 ， 时 间 稍 长 极 易 发 生 漏 电 和 断 电 ， 危 及 设 备 和人 身 安 全 等 事 故 。 为 实 现 电 缆 收 放 机 械 化 、 自 动 化 ， 提 高 设 备 的 作 业 效 率 ， 保 障 工 人 的 安全 ， 减 轻 工 人 的 劳 动 强 度 ， 开 发 理 想 的 尾 部 电 缆 收 放 装 置 非 常 必 要 1。所 以 ， 开 发 矿 用 防 爆 电 缆 卷 筒 ， 不 但 能 解 决 煤 矿 行 走 机 械 的 拖 缆 问 题 ， 减 低 工 人 的 劳动 强 度 ， 还 能 提 高 煤 矿 的 生 产 率 ， 为 煤 矿 和 生 产 企 业 带 来 经 济 效 益 。1.2电 缆 卷 筒 的 概 述电 缆 卷 筒 是 各 种 大 中 型 移 动 式 生 产 设 备 的 配 套 装 置 ， 它 主 要 用 来 收 、 放 主 机 的 动 力 电缆 和 控 制 电 缆 ， 使 电 缆 随 主 机 同 步 变 速 移 动 ， 无 论 主 机 往 返 移 动 或 变 速 移 动 ， 电 缆 卷 筒 都能 保 证 电 缆 的 收 放 张 力 恒 定 不 变 。 这 就 是 电 缆 卷 筒 的 特 殊 工 性 能2。1 排 缆 机 构 2.双 向 螺 纹 轴 3.力 矩 电 机 4.传 动 链 5.电 缆 卷 筒 6.电 缆 7.卷 筒 轴图 1-1 全 电 动 卷 缆 系 统 原 理 图1.3本 课 题 在 国 内 外 的 发 展 及 研 究 现 状1.3.1电 缆 卷 筒 的 发 展电 缆 卷 筒 按 卷 绕 控 制 方 式 可 分 成 4代 产 品 ：第 1 4 页1） 配 重 式 电 缆 卷 筒早 期 的 电 缆 卷 筒 采 用 滑 轮 组 ， 在 电 缆 的 一 端 用 重 锤 式 配 重 块 ， 始 终 给 电 缆 卷 盘 提 供 拉力 3。 当 拉 出 电 缆 时 ， 带 动 电 缆 卷 筒 旋 转 ， 从 而 带 动 与 电 缆 卷 筒 同 轴 相 联 的 钢 丝 绳 卷 筒 转动 ， 以 提 升 重 锤 而 储 存 势 能 。 当 卷 筒 卷 取 电 缆 时 ， 重 锤 下 降 释 放 势 能 ， 在 钢 丝 绳 张 力 的 作用 下 ， 带 动 与 钢 丝 绳 卷 筒 同 轴 相 联 的 电 缆 卷 筒 转 动 ， 同 步 卷 取 电 缆 。它 的 优 点 是 结 构 简 单 ， 性 能 稳 定 可 靠 ， 安 装 维 修 方 便 ， 使 用 寿 命 长 。它 的 缺 点 是 体 积 庞 大 ， 受 行 程 限 制 ， 如 果 需 要 大 行 程 则 必 须 给 其 留 出 足 够 大 的 安 装 空间4。图 1-2 重 锤 式 电 缆 卷 筒2） 力 矩 电 机 式 电 缆 卷 筒采 用 力 矩 电 机 提 供 动 力 的 第 2代 电 缆 卷 筒 ， 省 去 了 配 重 块 的 麻 烦 ， 简 化 了 机 械 结 构 3。它 利 用 具 有 长 期 堵 转 和 自 调 速 特 性 的 力 矩 电 机 为 动 力 ， 电 机 的 输 出 转 速 随 外 负 载 的 增 加 而自 行 降 低 ， 自 动 调 整 卷 筒 卷 缆 线 速 度 与 设 备 行 走 速 度 相 同 ； 放 缆 时 ， 在 电 缆 拉 力 作 用 下 ，克 服 堵 转 电 机 力 矩 同 步 放 出 电 缆 ； 停 车 断 电 时 利 用 力 矩 电 机 的 盘 式 制 动 器 锁 住 电 缆 ， 保 证电 缆 不 滑 落 。它 的 优 点 是 电 机 始 终 通 电 ， 电 控 简 单 ， 可 降 低 故 障 率 ， 卷 取 电 缆 范 围 大 ， 行 程 长 。它 的 缺 点 是 放 缆 时 ， 需 要 克 服 电 机 堵 转 力 矩 阻 力 ， 小 电 缆 需 要 谨 慎 使 用4。 还 有 力 矩电 机 在 速 度 变 化 时 无 法 提 供 恒 定 的 力 矩 ， 且 堵 转 运 行 时 发 热 量 大 ， 在 环 境 温 度 高 的 条 件 下 ，不 适 合 长 期 运 行 3。第 1 5 页图 1-3 力 矩 马 达 式 电 缆 卷 筒3） 磁 滞 式 电 缆 卷 筒第 3代 电 缆 卷 筒 是 常 开 电 气 有 限 公 司 开 发 的 磁 滞 式 电 缆 卷 筒 ， 它 采 用 了 磁 性 连 轴 器 和多 台 电 机 同 时 运 行 的 办 法 ， 克 服 了 力 矩 不 恒 定 的 缺 点 。 通 过 磁 性 块 ， 使 电 机 与 卷 盘 之 间 的连 接 转 矩 近 似 恒 定 ； 同 时 通 过 磁 性 块 间 隙 的 调 整 ， 可 以 使 电 机 工 作 在 额 定 功 率 范 围 内 ， 避免 电 机 由 于 堵 转 或 过 载 而 损 坏 3。它 的 优 点 是 结 构 紧 凑 、 安 装 维 修 方 便 ， 可 根 据 实 际 工 况 要 求 调 节 输 出 力 矩 且 具 有 良 好的 自 制 动 功 能 ， 不 需 要 安 装 制 动 器 ， 电 缆 卷 筒 运 行 可 靠 。 它 的 控 制 系 统 简 单 ， 可 与 设 备 的正 反 车 控 制 系 统 联 动 ， 只 要 设 备 运 行 ， 卷 筒 电 机 即 工 作 ， 相 序 不 变 。 电 缆 卷 筒 工 作 中 ， 磁滞 联 轴 器 能 依 据 主 机 设 备 的 运 行 速 度 自 行 调 节 转 速 ， 使 电 缆 卷 筒 收 放 电 缆 的 线 速 度 与 主 机设 备 的 运 行 速 度 保 持 同 步 状 态 。它 的 缺 点 是 在 电 缆 容 量 大 、 主 机 安 装 高 度 高 的 情 况 下 ， 为 了 降 低 转 子 温 升 ， 提 高 转 子使 用 寿 命 ， 需 要 采 用 多 头 小 转 矩 的 设 计 理 念 ， 相 对 价 格 较 高 4。图 1-4 磁 滞 式 电 缆 卷 筒4） 变 频 式 电 缆 卷 筒随 着 机 械 设 备 需 要 行 走 的 距 离 更 远 ， 以 致 卷 盘 的 内 层 到 外 层 的 卷 绕 半 径 相 差 3倍 甚 至更 大 ， 它 的 恒 定 力 矩 输 出 对 电 缆 提 出 了 更 高 的 抗 拉 力 要 求 。 因 为 在 满 足 外 层 电 缆 卷 取 力 要求 的 条 件 下 ， 由 于 磁 性 连 轴 器 的 卷 绕 力 矩 近 似 恒 定 ， 因 此 内 层 电 缆 要 承 受 的 张 力 会 比 外 层大 3倍 以 上 ， 对 于 内 嵌 光 纤 的 高 压 电 缆 或 承 载 张 力 小 的 电 缆 ， 容 易 造 成 损 坏 。 采 用 变 频 控第 1 6 页制 方 式 的 电 缆 卷 筒 能 保 持 电 缆 张 力 的 恒 定 ， 这 就 是 最 近 问 世 的 第 4代 产 品 变 频 式 电 缆卷 筒 3。变 频 电 机 为 B5 安 装 结 构 ， 与 减 速 机 输 入 端 直 联 ， 减 速 机 输 出 轴 一 端 与 电 缆 卷 盘 通 过键 联 接 ， 另 一 端 与 集 电 箱 中 的 电 滑 环 联 接 ， 减 速 机 和 集 电 环 输 电 箱 固 定 在 基 座 上 方 。 变 频器 控 制 柜 独 立 于 电 缆 卷 筒 ， 可 按 实 际 情 况 选 择 适 当 的 安 装 位 置 。 变 频 器 在 闭 环 矢 量 （ 有 速度 传 感 器 矢 量 控 制 ） 下 ， 选 择 开 环 转 矩 控 制 模 式 ， 并 通 过 厚 度 积 分 计 算 电 缆 卷 盘 的 实 际 卷径 ， 准 确 控 制 电 机 的 输 出 转 矩 ， 从 而 保 证 电 缆 在 卷 盘 上 卷 绕 时 不 会 因 卷 径 变 化 而 引 起 张 力变 化 ， 即 电 缆 所 受 的 张 力 恒 定 。该 电 缆 卷 筒 有 如 下 优 点 ：在 收 缆 和 放 缆 过 程 中 ， 无 论 设 备 运 行 在 轨 道 的 任 何 位 置 ， 作 用 在 上 的 拉 力 始 终 恒 定 ，且 可 通 过 变 频 器 参 数 输 入 及 控 制 箱 面 版 旋 钮 操 作 ， 任 意 调 整 电 缆 所 受 拉 力 ， 最 大 限 度 地 保护 电 缆 ， 极 大 地 延 长 电 缆 的 使 用 寿 命 。 卷 筒 能 迅 速 响 应 设 备 运 行 速 度 的 变 化 ， 可 与 设 备 同步 ， 其 性 能 精 确 、 灵 敏 。 突 破 了 磁 滞 式 、 力 矩 电 机 式 等 传 统 电 缆 卷 筒 设 计 上 的 瓶 颈 ， 不 受电 缆 规 格 、 卷 绕 长 度 、 设 备 速 度 及 安 装 高 度 中 超 常 规 格 的 限 制 ， 任 何 复 杂 工 况 的 电 缆 卷 筒均 由 1台 功 率 不 同 的 变 频 电 动 机 驱 动 。 适 应 性 强 ， 可 高 负 载 全 日 制 连 续 工 作 。 卷 筒 与 设 备为 运 行 联 动 保 护 ， 有 效 防 止 电 缆 被 拉 断 等 意 外 事 故 发 生 。 通 过 变 频 器 对 卷 筒 电 机 进 行 精 确控 制 和 保 护 ， 可 使 其 使 用 周 期 延 长 。 变 频 控 制 电 机 式 电 缆 卷 筒 可 根 据 设 定 的 张 力 和 主 机 设备 （ 大 车 ） 的 运 行 速 度 自 行 改 变 卷 筒 变 频 电 机 的 运 行 频 率 ， 在 0 n 中 的 任 意 转 速 下 正 常工 作 （ n为 异 步 转 速 ） ， 当 主 机 设 备 断 电 后 ， 电 缆 卷 筒 的 变 频 电 机 制 动 器 制 动 ， 保 证 电 缆 不滑 脱 。缺 点 是 价 格 是 同 类 产 品 最 贵 的 ， 但 是 物 有 所 值 ， 在 必 要 场 所 推 荐 使 用4。图 1-5 变 频 电 缆 卷 筒1.3.2 本 课 题 的 研 究 现 状虽 然 电 缆 卷 筒 有 了 很 大 的 发 展 。 但 是 基 于 防 爆 的 煤 矿 用 电 缆 卷 筒 在 国 内 还 很 少 。 国 外矿 用 车 辆 的 研 制 、 生 产 ， 由 于 其 有 强 大 的 基 础 工 业 做 后 盾 ， 再 加 上 与 其 配 套 的 先 进 的 标 准 、严 格 的 法 规 ， 因 此 在 使 用 上 是 安 全 的 。 但 国 内 在 矿 用 车 辆 方 面 的 研 究 ， 多 是 仿 制 外 国 的 产第 1 7 页品 ， 由 于 基 础 工 业 落 后 ， 仿 制 性 能 达 不 到 国 外 同 类 产 品 的 水 平 ， 安 全 性 不 能 得 到 保 证 。 作为 车 体 上 储 存 电 缆 的 部 件 隔 爆 电 缆 卷 筒 ， 其 研 究 水 平 还 有 相 当 大 的 差 距 5。在 国 内 ， 三 一 重 装 公 司 从 理 论 上 对 基 于 隔 爆 电 缆 卷 筒 的 电 刷 材 料 进 行 了 分 析 计 算 ， 并建 立 了 物 理 模 型 ， 从 而 在 理 论 上 初 步 解 决 了 滑 环 材 料 的 选 取 问 题 ， 为 实 际 应 用 指 明 了 方 向5。 三 一 重 装 有 限 公 司 还 成 功 为 其 生 产 和 履 带 行 走 式 液 压 支 架 配 套 设 计 了 隔 爆 型 卷 缆 装 置 。并 且 该 装 置 匹 配 梭 车 的 车 载 型 号 产 品 已 经 通 过 国 家 煤 安 检 测 中 心 的 检 测 并 顺 利 通 过 工 业性 试 验 使 用 检 测6。 此 外 ， 神 东 煤 炭 分 公 司 近 年 来 也 为 其 连 续 采 煤 机 研 制 成 功 了 电 缆 拖 拽装 置 。 并 且 在 使 用 中 获 得 成 功 7。1.4本 课 题 的 研 究 途 径 和 可 行 性 分 析根 据 本 课 题 的 发 展 现 状 和 研 究 水 平 ， 该 课 的 的 研 究 可 以 参 考 现 有 电 缆 卷 筒 的 机 本 结构 ， 并 对 其 进 行 改 进 性 设 计 ， 以 使 之 适 合 煤 矿 井 下 的 工 况 。 本 课 题 的 研 究 可 以 按 以 下 途 径进 行 ：1） 行 走 部根 据 煤 矿 井 下 的 工 作 环 境 和 现 有 的 煤 矿 机 械 ， 该 卷 缆 机 不 能 集 成 到 现 有 的 机 器 上 ， 所以 该 卷 缆 机 必 须 要 有 行 走 部 ， 以 适 应 其 在 煤 矿 井 下 灵 活 使 用 和 与 各 种 行 走 机 械 配 的 要 求 。其 行 走 部 可 选 用 履 带 式 ， 以 便 在 井 下 复 杂 的 环 境 下 运 行 平 稳 。2） 卷 缆 部 分考 虑 到 井 下 机 械 作 业 时 不 可 能 是 直 线 运 行 ， 该 卷 缆 机 的 卷 筒 不 能 采 用 单 排 电 缆 卷 盘 ，而 应 采 用 多 排 卷 盘 ， 从 而 满 足 电 缆 可 以 有 一 定 有 摆 角 。 使 卷 缆 工 作 高 效 进 行 。 但 要 注 意 的是 ， 卷 筒 上 的 电 缆 层 数 不 宜 过 多 ， 否 则 电 缆 会 过 热 而 烧 毁 ， 并 且 速 度 也 难 以 控 制 。3） 排 缆 与 导 缆 部 分由 于 机 器 采 用 多 排 电 缆 卷 筒 ， 为 了 避 免 卷 缆 过 程 中 电 缆 发 生 堆 叠 ， 必 须 给 机 器 设 计 可靠 的 排 缆 装 置 。 现 有 多 用 双 向 丝 杠 排 缆 装 置 ， 但 其 成 本 高 ， 加 工 困 难 。 对 其 我 们 可 以 采 用液 压 缸 来 代 替 ， 不 但 降 低 了 加 工 难 度 ， 还 可 以 省 去 中 间 的 传 动 装 置 。 对 机 器 导 缆 装 置 的 要求 是 转 动 灵 活 ， 对 电 缆 磨 损 小 。 此 装 置 可 以 选 用 现 有 的 导 缆 装 置 。4） 传 动 部 分为 使 结 构 紧 凑 ， 可 以 选 用 行 星 齿 轮 作 为 传 动 装 置 。 动 力 源 和 减 速 器 之 间 可 选 用 液 力 联轴 器 ， 以 防 止 过 载 。5） 驱 动 部 分整 机 采 用 液 压 驱 动 ， 以 适 应 行 走 部 和 排 缆 装 置 的 需 求 。6） 防 爆 要 求为 使 卷 筒 与 电 动 机 间 的 电 缆 在 卷 筒 转 动 过 程 中 不 出 现 相 对 运 动 ， 在 卷 筒 内 设 计 了 电 刷和 滑 环 ， 这 一 装 置 在 一 定 情 况 下 可 能 产 生 火 花 ， 当 空 气 中 含 有 一 定 浓 度 的 瓦 斯 时 ， 就 会 燃烧 或 爆 炸 ， 所 以 卷 筒 必 须 有 耐 爆 性 和 不 传 爆 性 。 耐 爆 性 是 由 外 壳 的 材 质 和 机 械 结 构 强 度 来保 证 的 。 根 据 材 料 力 学 及 实 验 结 果 ， 对 于 钢 板 外 壳 ， 理 论 上 最 小 厚 度 为 34mm， 铸 铁 为 6mm。不 传 爆 性 可 以 通 过 外 壳 装 配 接 合 面 的 宽 度 L、 临 界 间 隙 dkp和 加 工 表 面 精 度 保 证 （ 如 ： 表 1-1） 。8第 1 8 页表 1-1 隔 爆 接 合 面 宽 度 与 临 界 间 隙 的 关 系接 合 面 宽 度 L/mm 25 15 5临 界 间 隙 dkp/mm 1.151.17 1.05 0.82 方 案 设 计2.1总 体 设 计以 ZCY100R型 侧 卸 式 装 岩 机 配 套 使 用 的 电 缆 收 放 为 例 设 计 。 该 电 缆 收 放 机 的 卷 缆 能 力以 卷 取 50米 型 号 为 MYP-0.66/1.44煤 矿 用 移 动 屏 蔽 橡 胶 软 电 缆 为 例 。 该 电 缆 规 格 为 ： 325+1 16， 外 径 ： 40.0-44.3mm（ 按 45mm设 计 ） ， 单 位 长 度 的 质 量 ： 2.55kg/m， 抗 拉 强 度 ： =10Mpa。2.1.1总 体 方 案1） 悬 挂 式 电 缆 收 放 方 案利 用 顶 板 和 锚 杆 ， 把 电 缆 悬 挂 起 来 ， 如 采 用 单 轨 。 把 轨 道 用 一 定 的 方 式 固 定 在 巷 道 顶板 上 ， 用 滑 轮 将 电 缆 固 定 在 轨 道 上 。 由 工 作 机 带 动 完 成 电 缆 的 拖 拽 工 作 。 如 图 2-1所 示图 2-1 悬 挂 式 电 缆 收 放 方 案2） 电 缆 收 放 机电 缆 卷 筒 是 各 种 大 中 型 移 动 式 生 产 设 备 的 配 套 装 置 ， 它 主 要 用 来 收 、 放 主 机 的 动 力 电缆 和 控 制 电 缆 ， 使 电 缆 随 主 机 同 步 变 速 移 动 ， 无 论 主 机 往 返 移 动 或 变 速 移 动 ， 电 缆 卷 筒 都能 保 证 电 缆 的 收 放 张 力 恒 定 不 变 。 这 就 是 电 缆 卷 筒 的 特 殊 工 性 能 。 如 图 2-2所 示图 2-2 电 缆 收 放 机2.1.2总 体 方 案 选 择第 1 9 页悬 挂 式 电 缆 收 放 方 案 简 单 方 便 成 本 低 ， 可 行 性 高 ， 且 不 存 大 防 爆 问 题 。 但 移 动 性 差 。且 要 随 巷 道 施 工 面 施 工 ， 不 能 满 足 当 前 快 速 生 产 的 需 要 。 采 用 电 缆 收 放 机 虽 然 成 本 高 ， 技术 复 杂 。 但 其 对 所 有 矿 用 自 移 机 械 的 匹 配 性 好 ， 可 以 为 多 种 机 械 设 计 提 供 电 缆 收 放 。 能 满足 当 前 矿 井 快 速 生 产 的 需 要 。 所 以 本 设 计 采 用 电 缆 收 放 机 。2.1.3 卷 缆 机 总 体 设 计传 动 系 统 框 图 如 ： 图 2-3所 示 。电 机 液 压 泵 左 液 压 低 速 马 达 履 带右 液 压 低 速 马 达 履 带卷 缆 低 速图 2-3 卷 缆 机 传 动 系 统 框 图该 机 采 用 全 液 压 驱 动 ， 为 两 部 分 。 第 一 部 分 为 行 走 部 分 ， 该 部 分 通 过 行 走 液 压 系 统 将压 力 油 液 送 入 行 走 低 速 马 达 ， 驱 动 履 带 来 实 现 整 机 的 前 进 、 后 退 和 转 向 。 第 二 部 分 为 排 缆部 分 ， 该 部 分 由 排 缆 液 压 系 统 将 压 力 油 送 入 排 缆 液 压 缸 ， 通 过 行 程 开 关 来 控 制 液 压 缸 的 往复 运 动 ， 来 实 现 排 缆 工 能 ， 其 排 缆 和 卷 缆 的 同 步 由 液 压 系 统 控 制 。 该 机 的 液 压 系 统 图 如 图2-4所 示 。1 双 联 齿 轮 泵 2 调 速 阀 组 3 电 磁 换