CN115231395A - 一种整体式煤矿用电缆卷放车 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种整体式煤矿用电缆卷放车，包括一体式车架及安装在其上的驾驶室、液压泵站、电缆卷筒、排缆器、机械臂、电气控制系统及四轮驱动系统；电缆卷筒位于驾驶室后方、四轮驱动系统的前后驱动桥之间；排缆器安装在后驱动桥上方；机械臂安装在排缆器后方与排缆器的底部支撑架连接，且机械臂的上端还安装有电缆输送机；电缆卷筒上的电缆可依次穿过排缆器及电缆输送机；液压泵站用于提供整车的液压动力。本发明通过上述设置解决了现有电缆卷放车车体过长井下掉头困难以及车体过宽回车不便等问题；而且还采用了四轮驱动、四轮转向，提高了整车的动力性，减小了转弯半径；同时，采用可调整大小的电缆卷筒，提高了对巷道高度的适应性。

Description

一种整体式煤矿用电缆卷放车
技术领域
本发明涉及煤矿井下用于电缆卷放的工作领域，特别是涉及一种整体式煤矿用电缆卷放车。
背景技术
煤矿电缆铺设与回收是煤矿建设与维护的主要工作，具不完全数据统计单个煤矿每年的电缆铺设与回收量超过400000米，另外，矿上地面钻孔的过程中每年也要铺设与回收电缆超10000米，矿下综采工作面回采的过程中，每年也要回收电缆超10000米，所以铺设和回收的效率直接影响煤矿的生产情况。
现有电缆卷放车存在如下问题：
1.由于巷道内空间有限，现有设备车体过长或者过宽，对巷道的适应性受到了限制；
2.整车结构为前后车铰接式，整车的重量大部分配置在后车而驱动轮仅为前轮，所以整车的动力特性较差不适应于坡度较大的矿井；
3.卷筒直径过大而且不可调整对巷道高度的适应性差，同样也限制了该车的适应范围。
因此，大部分煤矿仍采用传统的方式进行电缆铺设与回收，即通过防爆车将电缆拉至作业地点附近，然后人工将电缆拖出电缆盘并拉伸展开铺设到巷道煤壁的电缆挂钩内；回收电缆时采用人工将电缆托到装车点并将电缆盘在车厢内，然后运输至地面。由于电缆截面大、单根重大，每根电缆长度在500米左右，铺设或回收一根电缆需集中20多人同时作业，人工作业效率低、员工劳动强度大，且存在很大安全隐患。
由此可见，上述现有的煤矿用电缆卷放车在结构、方法与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。如何能创设一种对矿井巷道适应性强、动力性好、电缆铺放效率高的煤矿用电缆卷放车，成为当前业界极需改进的目标。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种对矿井巷道适应性强、动力性好、电缆铺放效率高的煤矿用电缆卷放车，从而克服现有技术中存在的不足。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种整体式煤矿用电缆卷放车，包括一体式车架及安装在一体式车架上的驾驶室、液压泵站、电缆卷筒、排缆器、机械臂、电气控制系统及四轮驱动系统，四轮驱动系统包括前后驱动桥；所述电缆卷筒位于驾驶室后方、四轮驱动系统的前后驱动桥之间；所述排缆器安装在后驱动桥上方；所述机械臂安装在排缆器后方与排缆器的底部支撑架连接，且机械臂的上端还安装有电缆输送机；所述电缆卷筒上的电缆可依次穿过排缆器及电缆输送机；所述液压泵站用于提供整车的液压动力。
作为本发明进一步地改进，所述电缆卷筒包括卷筒体、安装座、卷筒驱动马达、卷筒减速器、芯轴、轴承、密封圈；所述安装座为2个，分别是卷筒减速器和轴承的外支撑座，所述电缆卷筒通过安装座安装在一体式车架上；所述卷筒驱动马达通过卷筒减速器与卷筒体的一端连接；所述芯轴与卷筒体的另一端相连，芯轴的外柱面通过所述轴承支撑于安装座上，所述密封圈安装于轴承的两侧。
进一步地，所述电缆卷筒还包括支撑杆、伸缩架；所述卷筒体由内筒和挡边组成，挡边外侧均布多个加强矩形方管，加强矩形方管同时也是伸缩架滑动的外套筒；所述伸缩架的内弧半径与卷筒体挡边最大外弧半径相同，所述伸缩架可沿卷筒体的加强矩形方管内壁滑出，滑出状态时，所述支撑杆安装于伸缩架的内弧板与卷筒体挡边最大外弧面之间。
进一步地，所述芯轴内部还装有编码器，用于记录卷筒体的转速。
进一步地，所述卷筒驱动马达为斜轴式柱塞马达，排量为90L/min；和/或，所述卷筒减速器的减速比为50；和/或，所述轴承型号为：24136CC/W33。
进一步地，所述机械臂包括摆动油缸、摆动架、支撑油缸、一级伸缩油缸、二级伸缩油缸、外套筒、一级内套筒、二级内套筒以及电缆输送机安装座；所述摆动油缸固定于排缆器的底部支撑架上，摆动架与摆动油缸相连，同时与外套筒、支撑油缸相铰接，支撑油缸在液压动力的驱动下可带动外套筒上下摆动；所述外套筒、一级内套筒、二级内套筒按顺序套接，电缆输送机安装座与二级内套筒连接，所述二级伸缩油缸的一端与一级伸缩油缸的缸筒铰接，另一端与二级内套筒铰接；所述一级伸缩油缸一端与摆动架铰接，另一端与一级内套筒铰接；在一级伸缩油缸和二级伸缩油缸的驱动下机械臂可以实现两级伸缩。
进一步地，所述机械臂用于带动电缆输送机摆动，摆动角度为：左右摆动±60°，上摆动60°。
进一步地，所述四轮驱动系统的前后驱动桥分别连接一个中央变量驱动马达，所述中央变量驱动马达经前后驱动桥内设置的减速器与轮胎连接；所述电缆卷放车还包括四个转向油缸，转向油缸通过前后驱动桥上设置的轮边减速器与轮胎连接，实现四轮转向。
进一步地，所述电缆卷放车整车长度≤8.0m，一体式车架长度≤7.0m，整车宽度≤2.1m，转弯半径≤7.2m；和/或，所述电缆卷筒的结构为可调整式，常规尺寸为Ø2.0m，调整后的最大尺寸为Ø2.4m。
进一步地，所述电缆卷筒、机械臂和电缆输送机均采用手动和遥控两种操控方式。
通过采用上述技术方案，本发明至少具有以下优点：
1、本发明提供的电缆卷放车，实现了电缆铺设与回收的机械化作业，不再是由人工装卸、拉运和人工托举，改变了传统的作业方式，极大地提高了电缆铺放效率，可一次性完成外径≤Φ100mm，长度≤500米的矿用电缆的转运、铺放与回收；同时，可减轻工人的劳动强度，保障了工人施工过程中的安全。
2、通过采用一体式车架，并合理设置各部件的安装位置，使其结构紧凑，可实现整车长度≤8.0m，一体式车架长度≤7.0m，整车宽度≤2.1m，使其可以在有限的巷道内空间正常活动，解决了现有电缆卷放车车体过长井下掉头困难，以及车体过宽回车不便等问题。
3、采用四轮驱动和四轮转向，配合较小的整车尺寸，转向灵活，减小了转弯半径，动力强劲，可适应于坡度较大的矿井。
4、电缆卷筒大小可根据不同的电缆规格而灵活调整，对巷道高度的适应性强，同样也拓宽了该车的适应范围。
5、具有铺缆机械臂，可根据电缆的铺设位置，进行灵活调整。
6、具有电缆输送机，避免放缆时产生堆积。
7、电缆卷筒、机械臂以及电缆输送机的操控方式分为手动和遥控两种，操控方便。
8、本发明设计结构新颖简单、功能多样，符合煤矿电缆铺设与回收的实际需求，是一款理想的煤矿巷道施工用特种装备。
附图说明
上述仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
图1是本发明整体式煤矿用电缆卷放车的整体结构示意图；
图2是整体式煤矿用电缆卷放车的底部结构示意图；
图3是一体式车架的结构示意图；
图4是电缆卷筒结构示意图；
图5是电缆卷筒内部剖视图；
图6是排缆器结构示意图；
图7是机械臂结构示意图；
图8是电缆输送机结构示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域技术人员。
本发明提供一种整体式煤矿用电缆卷放车，主要用于煤矿巷道内大型电缆的铺设与回收作业。该电缆卷放车不但车体短、宽度小、高度可调、重量轻、而且转弯半径小、动力性好，驾驶灵活方便。
如图1、2所示，该电缆卷放车，主要包括一体式车架1及安装在一体式车架1上的驾驶室2、液压泵站3、电缆卷筒4、排缆器5、机械臂6、电气控制系统8及四轮驱动系统，四轮驱动系统包括驱动桥9（前后驱动桥）；电缆卷筒4位于驾驶室2后方、四轮驱动系统的前后的驱动桥9之间；排缆器5安装在后驱动桥上方；机械臂6安装在排缆器5后方与排缆器5的底部支撑架连接，且机械臂6的上端还安装有电缆输送机7；电缆卷筒4上的电缆可依次穿过排缆器5及电缆输送机6，整车的动力系统由防爆柴油机驱动变量液压泵（液压泵站3）提供。
配合图2所示，四轮驱动系统的前后的驱动桥9分别连接一个中央变量驱动马达11，中央变量驱动马达11经前后的驱动桥9内设置的减速器与轮胎10连接；该电缆卷放车还包括四个转向油缸12，转向油缸12通过前后的驱动桥9上设置的轮边减速器与轮胎10连接，实现四轮转向。行走时，中央变量驱动马达11驱动，经驱动桥9内的减速器将动力传递给左右的轮胎10，从而实现四轮驱动行驶。车辆转向时，转向油缸12带动驱动桥9上的轮边减速器和轮胎10摆动，从而实现四轮转向。车辆的转向系统、制动系统以及悬挂系统等不是本发明的重点，不在此详述。车辆的卷放缆机构，比如电缆卷筒4、排缆器5、机械臂6、电缆输送机7均由液压泵站3提供动力，在相应液压阀的控制下完成作业。
配合图3所示，一体式车架1为该电缆卷放车的承载体，将整车的动力系统、电气控制系统、驾驶室、前后驱动桥、作业机构以及各种油箱水箱等部件集合成车辆总成。其共分为九大功能区，分别为驾驶室布置区1-1、柴油机及液压泵布置区1-2、柴油箱及防爆水箱布置区1-3、液压油箱布置区1-4、前驱动桥布置区1-5、电缆卷筒布置区1-6、排缆器及机械臂布置区1-7、后驱动桥布置区1-8和电气液压元件布置区1-9。
该一体式车架1由高强度钢板焊接而成，其长度尺寸大约7.0m、宽度尺寸大约2.1m，前后驱动桥布置轴距大约3.8m，具体布置方式如图3所示。
如图4、5所示，电缆卷筒4为卷放电缆的主要机构，主要包括卷筒体4-1、支撑杆4-2、伸缩架4-3、安装座4-4、卷筒驱动马达4-5、卷筒减速器4-6、芯轴4-7、编码器4-8、密封圈4-9、轴承4-10等组成。
卷筒体4-1主要用于缠绕和存放电缆，由内筒和挡边组成，内筒直径为1m，挡边直径为2m，挡边内侧有效宽度1.4m，挡边外侧均布6个加强矩形方管，同时也是伸缩架4-3滑动的外套筒。
伸缩架4-3内弧半径与卷筒体4-1挡边最大外弧半径相同，当需要存储的电缆量增加时，可以沿卷筒体4-1的加强矩形方管内壁滑出，常规尺寸为Ø2.0m，滑出后的最大直径为2.4m，然后将支撑杆4-2安装于伸缩架4-3的内弧板与卷筒体4-1挡边最大外弧面之间，起到加强伸缩架4-3支撑强度的作用。
安装座4-4有2个，分别是卷筒减速器4-6和轴承4-10的外支撑座，起到支撑和固定电缆卷筒4的作用，通过安装座4-4可以将电缆卷筒4安放于电缆卷放车的一体式车架1的电缆卷筒布置区。
卷筒驱动马达4-5为斜轴式柱塞马达，其通过卷筒减速器4-6与卷筒体4-1的一端连接；卷筒驱动马达4-5在液压动力的驱动下产生相应的转矩和转速，通过卷筒减速器4-6进行降速增矩后驱动电缆卷筒4旋转，从而达到卷放电缆的作用，该马达的排量为90L/min。
卷筒减速器4-6对卷筒驱动马达4-5产生的动力进行降速增矩后传递给电缆卷筒，从而驱动电缆卷筒4旋转，该卷筒减速器的减速比为50。
芯轴4-7一端与卷筒体4-1的另一端相连，芯轴4-7外柱面通过轴承4-10支撑于安装座4-4上，以达到电缆卷筒可以旋转的目的，轴承4-10型号为：24136CC/W33。
编码器4-8通过弹性联轴器与芯轴4-7相连，安装在芯轴4-7内部，并与其同步旋转，用于测量电缆卷筒4的转速，以达到计算卷放缆长度的目的。
密封圈4-9安装于轴承4-10的两侧，起到密封润滑脂的作用，以达到对轴承4-10润滑的目的。
配合图6所示，排缆器5包括驱动马达5-1、安装架5-2、滚动丝杠5-3、排缆龙门5-4、导向杆5-5；排缆器5在液压动力的驱动下可以带动电缆左右摆动，电缆卷筒4每转动一圈排缆龙门5-4就带动电缆移动一个电缆直径的步距，从而起到排布电缆的作用，该部件为成熟部件，主要原理不再详述。
配合图7所示，机械臂6的功能为铺缆时调整电缆输送机7出缆的位置，主要包括摆动油缸6-1、摆动架6-2、支撑油缸6-3、一级伸缩油缸6-4、二级伸缩油缸6-5、外套筒6-6、一级内套筒6-7、二级内套筒6-8以及电缆输送机安装座6-9组成。
摆动油缸6-1固定于排缆器5的底部支撑架上，在液压动力的驱动下可以左右摆动±60°。
摆动架6-2与摆动油缸6-1相连，同时与外套筒6-6、支撑油缸6-3相铰接，支撑油缸6-3在液压动力的驱动下可以带动外套筒6-6上下摆动，从而实现整个机械臂的摆动，摆动角为0～60º。
外套筒6-6、一级内套筒6-7、二级内套筒6-8按顺序套接，电缆输送机安装座6-9与二级内套筒6-8连接，二级伸缩油缸6-5的一端与一级伸缩油缸6-4的缸筒铰接，另一端与二级内套筒6-8铰接；一级伸缩油缸6-4一端与摆动架6-2铰接，另一端与一级内套筒6-7铰接；在一级伸缩油缸6-4和二级伸缩油缸6-5的驱动下机械臂可以实现两级伸缩。其中二级伸缩油缸6-5的一个铰接点必须与一级伸缩油缸6-4的缸筒铰接，这样才能实现二级伸缩。
配合图8所示，电缆输送机7，起到扯拉电缆的作用，使电缆能够主动的从电缆卷筒4上放出，避免了电缆在电缆卷筒4和机械臂6之间产生堆积。该部件主要由托辊龙门7-1、架体7-2、驱动马达7-3以及电缆输送带7-4组成，该部件为成熟部件，主要原理不再详述。
上述电缆卷筒4、机械臂6和电缆输送机7均采用手动和遥控两种操控方式。
经过上述设置的电缆卷放车，整车长度为8.0m，一体式车架长度为7.0m，整车宽度为2.1m，转弯半径为7.2m。
上述电缆卷放车在车辆驾驶上与煤矿内其他无轨胶轮车相同。
其放缆操作如下：
1、将车辆停靠在合适的位置并熄火；
2、引导电缆先后通过排缆器5的排缆龙门5-4、电缆输送机7的托辊龙门7-1；
3、调整电缆输送机7使电缆处于压紧状态，然后通过棘轮机构锁死，防止打滑；
4、启动车辆；
5、调整控制箱内电缆卷筒4的卷筒驱动马达4-5的控制手柄使卷筒驱动马达4-5处于浮动状态。
6、调整控制箱内机械臂6的控制手柄使其处于铺放电缆煤壁侧要求高度位置。
7、操作控制箱内电缆输送机7的驱动马达7-3和排缆器5的驱动马达5-1控制手柄，开始放缆作业。
其收缆操作如下：
1、将车辆停放在合适的位置并熄火；
2、引导电缆先后通过电缆输送机7的托辊龙门龙门7-1、排缆器5的排缆龙门5-4、然后经电缆卷筒1的内筒上的开口进入内环，并应用管夹固定于内壁；
3、调整电缆输送机7使电缆处于无压紧状态；
4、启动车辆；
5、调整控制箱内机械臂6的控制手柄使机械臂6使处于中间位置，根据现场需要决定是否伸出一二级伸缩油缸。
6、调整控制箱内电缆卷筒4的卷筒驱动马达4-5的控制手柄使卷筒驱动马达4-5处于驱动状态。
7、 操作控制箱内电缆卷筒4的卷筒驱动马达4-5和排缆器5的驱动马达5-1控制手柄，开始卷缆作业。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种整体式煤矿用电缆卷放车，其特征在于，包括一体式车架及安装在一体式车架上的驾驶室、液压泵站、电缆卷筒、排缆器、机械臂、电气控制系统及四轮驱动系统，四轮驱动系统包括前后驱动桥；
所述电缆卷筒位于驾驶室后方、四轮驱动系统的前后驱动桥之间；所述排缆器安装在后驱动桥上方；所述机械臂安装在排缆器后方与排缆器的底部支撑架连接，且机械臂的上端还安装有电缆输送机；所述电缆卷筒上的电缆可依次穿过排缆器及电缆输送机；所述液压泵站用于提供整车的液压动力。
2.根据权利要求1所述的整体式煤矿用电缆卷放车，其特征在于，所述电缆卷筒包括卷筒体、安装座、卷筒驱动马达、卷筒减速器、芯轴、轴承、密封圈；
所述安装座为2个，分别是卷筒减速器和轴承的外支撑座，所述电缆卷筒通过安装座安装在一体式车架上；所述卷筒驱动马达通过卷筒减速器与卷筒体的一端连接；
所述芯轴与卷筒体的另一端相连，芯轴的外柱面通过所述轴承支撑于安装座上，所述密封圈安装于轴承的两侧。
3.根据权利要求2所述的整体式煤矿用电缆卷放车，其特征在于，所述电缆卷筒还包括支撑杆、伸缩架；
所述卷筒体由内筒和挡边组成，挡边外侧均布多个加强矩形方管，加强矩形方管同时也是伸缩架滑动的外套筒；
所述伸缩架的内弧半径与卷筒体挡边最大外弧半径相同，所述伸缩架可沿卷筒体的加强矩形方管内壁滑出，滑出状态时，所述支撑杆安装于伸缩架的内弧板与卷筒体挡边最大外弧面之间。
4.根据权利要求2所述的整体式煤矿用电缆卷放车，其特征在于，所述芯轴内部还装有编码器，用于记录卷筒体的转速。
5.根据权利要求2所述的整体式煤矿用电缆卷放车，其特征在于，所述卷筒驱动马达为斜轴式柱塞马达，排量为90L/min；
和/或，所述卷筒减速器的减速比为50；
和/或，所述轴承型号为：24136CC/W33。
6.根据权利要求1-5任一项所述的整体式煤矿用电缆卷放车，其特征在于，所述机械臂包括摆动油缸、摆动架、支撑油缸、一级伸缩油缸、二级伸缩油缸、外套筒、一级内套筒、二级内套筒以及电缆输送机安装座；
所述摆动油缸固定于排缆器的底部支撑架上，摆动架与摆动油缸相连，同时与外套筒、支撑油缸相铰接，支撑油缸在液压动力的驱动下可带动外套筒上下摆动；
所述外套筒、一级内套筒、二级内套筒按顺序套接，电缆输送机安装座与二级内套筒连接，所述二级伸缩油缸的一端与一级伸缩油缸的缸筒铰接，另一端与二级内套筒铰接；所述一级伸缩油缸一端与摆动架铰接，另一端与一级内套筒铰接；在一级伸缩油缸和二级伸缩油缸的驱动下机械臂可以实现两级伸缩。
7.根据权利要求6所述的整体式煤矿用电缆卷放车，其特征在于，所述机械臂用于带动电缆输送机摆动，摆动角度为：左右摆动±60°，上摆动60°。
8.根据权利要求1-5任一项所述的整体式煤矿用电缆卷放车，其特征在于，所述四轮驱动系统的前后驱动桥分别连接一个中央变量驱动马达，所述中央变量驱动马达经前后驱动桥内设置的减速器与轮胎连接；
所述电缆卷放车还包括四个转向油缸，转向油缸通过前后驱动桥上设置的轮边减速器与轮胎连接，实现四轮转向。
9.根据权利要求1-5任一项所述的整体式煤矿用电缆卷放车，其特征在于，所述电缆卷放车整车长度≤8.0m，一体式车架长度≤7.0m，整车宽度≤2.1m，转弯半径≤7.2m；
和/或，所述电缆卷筒的结构为可调整式，常规尺寸为Ø2.0m，调整后的最大尺寸为Ø2.4m。
10.根据权利要求1-5任一项所述的整体式煤矿用电缆卷放车，其特征在于，所述电缆卷筒、机械臂和电缆输送机均采用手动和遥控两种操控方式。
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