CN112093592A - 一种矿用综掘机自动缆绳收放系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种矿用综掘机自动缆绳收放系统和方法，包括排绳凸轮，排绳凸轮的外周由两段弧形和两个长度相等的直线围合而成，两段弧形的圆心重合，且圆心角相等，按照顺时针方向依次形成近休止角、推程、远休止角和回程四段行程；缆绳轮的轮轴一端与逆止器连接，由缆绳电机带动旋转，缆绳卷绕于缆绳轮上；排绳凸轮和缆绳轮之间设有排绳滑块和排绳滑轨，缆绳从排绳滑块上的绳孔穿过，排绳滑块与排绳滑轨滑配合连接；排绳滑块连接有凸轮滚子，凸轮滚子与排绳凸轮的轨道滑动配合连接；排绳凸轮由凸轮电机驱动；排绳滑块上安装测距传感器控制缆绳电机的转速；还设有采集综掘机运行的测速传感器；测速传感器与凸轮电机以及缆绳电机的控制电路连接。
Description
技术领域
本发明涉及一种煤矿用综掘机在掘进和回掘过程中，电缆自动缆绳领域，具体是一种矿用综掘机自动缆绳收放系统和方法。
背景技术
矿井工作面开拓掘进过程中，综掘机和二运皮带之间有一定的相对移动，在工作过程中，为满足掘进工作，通常需要在二运设备与综掘机之间留有20m左右的电缆。由于井下环境恶劣，电缆长时间浸泡在淤泥或水中，加速了电缆的老化，导致漏电，危机工作人员生命安全。此外，电缆来回移动过程中，会存在堆积现象，容易被综掘机或二运设备挤坏。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种矿用综掘机自动缆绳收放系统和方法，其作用为将综掘机电缆均匀排布在缆绳轮中，解决了综掘机电缆堆积、挤压、腐蚀等问题，在综掘机前进过程中自动排放电缆，回掘过程中通过缆绳系统自动将电缆回收至系统中，有效的避免了上述问题。有效的改善了电缆的工作环境，降低安全事故的发生。
为了实现上述目的，一种矿用综掘机自动缆绳收放系统，包括排绳凸轮、缆绳轮、节能逆止器、缆绳电机、排绳机构、测距传感器和凸轮电机；所述排绳凸轮的外周由两段弧形和两个长度相等的直线围合而成，两段弧形的圆心重合，且圆心角相等，按照顺时针方向依次形成近休止角、推程、远休止角和回程四段行程；所述排绳凸轮的外缘设有轨道；所述缆绳轮由缆绳轮支撑座转动支撑，缆绳轮的轮轴一端与逆止器连接，逆止器由缆绳电机带动旋转，缆绳卷绕于缆绳轮上；所述排绳凸轮和缆绳轮之间设有排绳机构，排绳机构由排绳滑块和排绳滑轨组成；缆绳从排绳滑块上的绳孔穿过，排绳滑块与排绳滑轨滑配合连接；所述排绳滑块连接有凸轮滚子，凸轮滚子与排绳凸轮的轨道滑动配合连接；所述排绳凸轮由凸轮电机驱动，从而带动排绳滑块沿排绳滑轨水平往复运动，实现缆绳在缆绳轮上的均匀排布；所述排绳滑块上安装采集缆绳绕线厚度的测距传感器，测距传感器控制缆绳电机的转速；还设有采集综掘机运行的测速传感器；测速传感器与凸轮电机以及缆绳电机的控制电路连接，控制两个电机同步开、停。
所述缆绳轮支撑座用于与其它设备固定安装，缆绳轮支撑座设有用于转动支撑缆绳轮的轴承座。
所述排绳滑轨与缆绳轮平行设置，排绳滑轨的两端与滑轨支撑座固连，滑轨支撑座能够固定排绳滑轨，且对排绳滑块起到限位作用。
所述排绳滑块连接有一支撑杆，支撑杆外部安装有回复弹簧，支撑杆的前端活动安装有用于安装凸轮滚子的支座，所述回复弹簧的一端与支撑杆固连，另一端与设置在支撑杆上的弹簧挡块固连；所述回复弹簧与弹簧挡块共同在排绳滑块回程中提供回程弹力，凸轮滚子有效的降低了排绳凸轮与排绳滑块之间的摩擦磨损。
所述节能逆止器为单向驱动，包括逆止器外圈、滚柱、逆止器内圈和轴孔；所述逆止器内圈为星轮结构，逆止器内圈与逆止器外圈之间设有滚柱；逆止器外圈与缆绳轮的转轴连接，缆绳电机的输出轴与轴孔连接；绕绳过程中，由电机带动逆止器运转，逆止器中的滚柱受惯性力的作用往外运动，直至与逆止器外圈接触并卡死从而带动外圈运动，达到绕绳的作用。当缆绳轮放线时，节能逆止器的外圈与内圈之间未接触，此时电机处于空载状态，达到节能的效果。
所述逆止器的孔轴键连接有驱动轴，所述驱动轴通过联轴器与缆绳电机的输出轴连接。
所述近休止角和远休止角对应的度数均为α，且排绳凸轮每旋转α时缆绳轮对应旋转一圈，当缆绳轮中的缆绳层数为N 0、电缆直径为r 0时，满足N 0/ r 0=360/α，保证电缆能在缆绳轮中均匀排布。
考虑到缆绳轮在缆绳过程中半径不断增大，为保证缆绳轮上的电缆均匀分布，所述的缆绳轮的转速由缠绳的厚度与掘进机牵引速度共同控制，缠绳厚度由测距传感器采集。
一种矿用综掘机自动缆绳收放方法：由测速传感器检测掘进机的运行方向与运行速度，若检测到掘进机的运动方向为前进，此时缆绳电机反转，节能逆止器的外圈与内圈之间未接触，缆绳电机处于空载状态，起到节能的效果，实现缆绳放线；若检测到掘进机的运动方向为回掘，则缆绳电机正转，节能逆止器的外圈与内圈之间接触，带动缆绳轮转动，同时控制凸轮电机转动；根据回掘的速度v调整缆绳电机的转速n 1为60v/(rπ)，并且控制凸轮电机的转速n 2为60vα/(rπ 2)；此时，缆绳轮转动绕绳，排绳滑块受排绳凸轮的驱动在排绳滑轨上左右往复移动，将电缆均匀排布在缆绳轮上。
所述排绳凸轮顺时针转动，凸轮滚子在经过近休止角的行程时，排绳滑块位于排绳滑轨的最左端，缆绳轮绕绳一圈；当经过推程的行程时，排绳滑块沿排绳滑轨平移到最右端，在此过程中，缆绳轮持续转动绕线，缆绳由最左端绕到最右端的位置；当经过远休止角的行程时，缆绳在最右端的位置绕绳一圈；当经过回程四段的行程时，排绳滑块由排绳滑轨的最右端回到最左端，在此过程中，缆绳轮持续转动绕线，缆绳由最右端绕到最左端；如此反复，实现均匀排绳的目的。
本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明可实现缆绳过程中的自动排绳功能，且能耗紧在缆绳过程中存在，放绳过程中通过节能逆止器隔断电机与缆绳轮，无需电机驱动，可广泛用于煤矿生产的掘进机缆绳领域。
附图说明
图1是本发明的整体结构图。
图2是本发明的俯视图。
图3是本发明的A-A视图。
图4是排绳凸轮与缆绳轮之间的结构尺寸关系。
图5是本发明工作中的速度控制关系。
图中：1、排绳凸轮，2、凸轮滚子,3、回复弹簧，4、弹簧挡块，5、滑轨支撑座，6、排绳滑块，7、轴承座，8、缆绳轮支撑座，9、缆绳轮，10、缆绳，11、节能逆止器，12、联轴器，13、缆绳电机，14、排绳滑轨，15、测距传感器，16、凸轮电机。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1-2所示，本发明包括排绳凸轮1、凸轮滚子2、回复弹簧3、弹簧挡块4、滑轨支撑座5、轴承座、排绳滑块6、缆绳轮支撑座8、缆绳轮9、节能逆止器11、联轴器12、缆绳电机13、排绳滑轨14、测距传感器15、凸轮电机16。所述排绳凸轮1的外周由两段弧形和两个长度相等的直线围合而成，两段弧形的圆心重合，且圆心角相等，按照顺时针方向依次形成近休止角C1—C2、推程C2—C3、远休止角C3—C4和回程C4—C1四段行程；所述排绳凸轮1的外缘设有轨道；所述缆绳轮9由缆绳轮支撑座8转动支撑，缆绳轮9的轮轴一端与逆止器连接，逆止器由缆绳电机带动旋转，缆绳卷绕于缆绳轮9上；所述排绳凸轮1和缆绳轮9之间设有排绳机构；排绳机构由排绳滑块6和排绳滑轨14组成；缆绳从排绳滑块6上的绳孔穿过，排绳滑块6与排绳滑轨14滑配合连接；所述排绳滑块6连接有凸轮滚子2，凸轮滚子与排绳凸轮1的轨道滑动连接；所述排绳凸轮1由凸轮电机16驱动，从而带动排绳滑块6沿排绳滑轨14水平往复运动，实现缆绳在缆绳轮9上的均匀排布；所述排绳滑块6上安装采集缆绳绕线厚度的测距传感器15，测距传感器15控制缆绳电机13的转速；还设有采集综掘机运行的测速传感器15；测速传感器15与凸轮电机16以及缆绳电机13的控制电路连接，控制两个电机同步开、停。
所述缆绳轮支撑座8用于与其它设备固定安装，缆绳轮支撑座8设有用于转动支撑缆绳轮的轴承座7。
所述排绳滑轨14与缆绳轮9平行设置，排绳滑轨14的两端与滑轨支撑座5固连，滑轨支撑座5能够固定排绳滑轨，且对排绳滑块6起到限位作用。
所述排绳滑块6连接有一支撑杆6-1，支撑杆外部安装有回复弹簧3，支撑杆的前端活动安装有用于安装凸轮滚子2的支座，所述回复弹簧3的一端与支撑杆固连，另一端与设置在支撑杆上的弹簧挡块4固连；所述回复弹簧3与弹簧挡块4共同在排绳滑块6回程中提供回程弹力，凸轮滚子2有效的降低了排绳凸轮1与排绳滑块6之间的摩擦磨损。
如图3所示，所述节能逆止器11为单向驱动，包括逆止器外圈11-4、滚柱11-3、逆止器内圈11-2和轴孔11-1；所述逆止器内圈11-2为星轮结构，逆止器内圈11-2与逆止器外圈11-4之间设有滚柱11-3；逆止器外圈11-4与缆绳轮9的转轴连接，缆绳电机13的输出轴与轴孔11-1连接；绕绳过程中，由电机带动逆止器11运转，逆止器11中的滚柱11-3受惯性力的作用往外运动，直至与逆止器外圈11-4接触并卡死从而带动外圈运动，达到绕绳的作用。当缆绳轮8放线时，节能逆止器11的外圈与内圈之间未接触，此时电机处于空载状态，达到节能的效果。
如图1和3所示，所述逆止器的孔轴11-1键连接有驱动轴，所述驱动轴通过联轴器与缆绳电机13的输出轴连接。
如图1所示，所述近休止角和远休止角对应的度数均为α，且排绳凸轮每旋转α时缆绳轮对应旋转一圈，当缆绳轮中的缆绳层数为N 0、电缆直径为r 0时，满足N 0/ r 0=360/α，保证电缆能在缆绳轮中均匀排布。
考虑到缆绳轮9在缆绳过程中半径不断增大，为保证缆绳轮9上的电缆均匀分布，所述的缆绳轮9的转速由缠绳的厚度与掘进机牵引速度共同控制，缠绳厚度由测距传感器采集。
如图4-5所示，其工作原理如下：工作时，由测速传感器15检测掘进机的运行方向与运行速度，若检测到掘进机的运动方向为前进，此时缆绳电机13反转，节能逆止器11的外圈与内圈之间未接触，缆绳电机13处于空载状态，起到节能的效果，实现缆绳放线；若检测到掘进机的运动方向为回掘，则缆绳电机13正转，节能逆止器11的外圈与内圈之间接触，带动缆绳轮转动，同时控制凸轮电机16转动；根据回掘的速度v调整缆绳电机13的转速n 1为60v/(rπ)，并且控制凸轮电机16的转速n 2为60vα/(rπ 2)；此时，缆绳轮9转动绕绳，排绳滑块6受排绳凸轮1的驱动在排绳滑轨14上左右往复移动，将电缆均匀排布在缆绳轮9上。为了进一步节能，也可以在掘进机的运动方向为前进时使缆绳电机13处于停机状态。
如图1和5所示，所述排绳凸轮1顺时针转动，凸轮滚子2在经过近休止角C1—C2的行程时，排绳滑块6对应缆绳轮9D1的位置，并绕绳一圈；当经过推程C2—C3的行程时，排绳滑块6沿排绳滑轨14平移到对应D2的位置，在此过程中，缆绳轮9持续转动绕线，缆绳10由D1绕到D2的位置；当经过远休止角C3—C4的行程时，缆绳10在D2的位置绕绳一圈；当经过回程四段C4—C1的行程时，排绳滑块6由对应D2的位置回到对应D1的位置，在此过程中，缆绳轮9持续转动绕线，缆绳10由D2绕到D1的位置；如此反复，实现均匀排绳的目的。
本发明所述的一种矿用综掘机自动缆绳收放系统和方法，具有均布电缆的功能，缆绳效果好，且具有一定的节能效果，可广泛用于煤矿生产的掘进机缆绳领域。
Claims (10)
1.一种矿用综掘机自动缆绳收放系统，其特征在于，包括排绳凸轮、缆绳轮、节能逆止器、缆绳电机、排绳机构、测距传感器和凸轮电机；所述排绳凸轮的外周由两段弧形和两个长度相等的直线围合而成，两段弧形的圆心重合，且圆心角相等，按照顺时针方向依次形成近休止角、推程、远休止角和回程四段行程；所述排绳凸轮的外缘设有轨道；所述缆绳轮由缆绳轮支撑座转动支撑，缆绳轮的轮轴一端与逆止器连接，逆止器由缆绳电机带动旋转，缆绳卷绕于缆绳轮上；所述排绳凸轮和缆绳轮之间设有排绳机构，排绳机构由排绳滑块和排绳滑轨组成；缆绳从排绳滑块上的绳孔穿过，排绳滑块与排绳滑轨滑配合连接；所述排绳滑块连接有凸轮滚子，凸轮滚子与排绳凸轮的轨道滑动配合连接；所述排绳凸轮由凸轮电机驱动，从而带动排绳滑块沿排绳滑轨水平往复运动，实现缆绳在缆绳轮上的均匀排布；所述排绳滑块上安装采集缆绳绕线厚度的测距传感器，测距传感器控制缆绳电机的转速；还设有采集综掘机运行的测速传感器；测速传感器与凸轮电机以及缆绳电机的控制电路连接，控制两个电机同步开、停。
2.根据权利要求1所述的一种矿用综掘机自动缆绳收放系统，其特征在于，所述缆绳轮支撑座设有用于转动支撑缆绳轮的轴承座。
3.根据权利要求1所述的一种矿用综掘机自动缆绳收放系统，其特征在于，所述排绳滑轨与缆绳轮平行设置，排绳滑轨的两端与滑轨支撑座固连，滑轨支撑座能够固定排绳滑轨，且对排绳滑块起到限位作用。
4.根据权利要求1所述的一种矿用综掘机自动缆绳收放系统，其特征在于，所述排绳滑块连接有一支撑杆，支撑杆外部安装有回复弹簧，支撑杆的前端活动安装有用于安装凸轮滚子的支座，所述回复弹簧的一端与支撑杆固连，另一端与设置在支撑杆上的弹簧挡块固连；所述回复弹簧与弹簧挡块共同在排绳滑块回程中提供回程弹力，凸轮滚子有效的降低了排绳凸轮与排绳滑块之间的摩擦磨损。
5.根据权利要求1所述的一种矿用综掘机自动缆绳收放系统，其特征在于，所述节能逆止器为单向驱动，包括逆止器外圈、滚柱、逆止器内圈和轴孔；所述逆止器内圈为星轮结构，逆止器内圈与逆止器外圈之间设有滚柱；逆止器外圈与缆绳轮的转轴连接，缆绳电机的输出轴与轴孔连接；绕绳过程中，由电机带动逆止器运转，逆止器中的滚柱受惯性力的作用往外运动，直至与逆止器外圈接触并卡死从而带动外圈运动，达到绕绳的作用；当缆绳轮放线时，节能逆止器的外圈与内圈之间未接触，此时电机处于空载状态，达到节能的效果。
6.根据权利要求1所述的一种矿用综掘机自动缆绳收放系统，其特征在于，所述逆止器的孔轴键连接有驱动轴，所述驱动轴通过联轴器与缆绳电机的输出轴连接。
7.根据权利要求1所述的一种矿用综掘机自动缆绳收放系统，其特征在于，所述近休止角和远休止角对应的度数均为α，且排绳凸轮每旋转α时缆绳轮对应旋转一圈，当缆绳轮中的缆绳层数为N 0、电缆直径为r 0时，满足N 0/ r 0=360/α，保证电缆能在缆绳轮中均匀排布。
8.利用权利要求1-7任意一项权利要求所术的收放系统的一种矿用综掘机自动缆绳收放方法，其特征在于，由测速传感器检测掘进机的运行方向与运行速度，若检测到掘进机的运动方向为前进，此时缆绳电机反转，节能逆止器的外圈与内圈之间未接触，缆绳电机处于空载状态，起到节能的效果，实现缆绳放线；若检测到掘进机的运动方向为回掘，则缆绳电机正转，节能逆止器的外圈与内圈之间接触，带动缆绳轮转动，同时控制凸轮电机转动；根据回掘的速度v调整缆绳电机的转速n 1为60v/(rπ)，并且控制凸轮电机的转速n 2为60vα/(r π 2)；此时，缆绳轮转动绕绳，排绳滑块受排绳凸轮的驱动在排绳滑轨上左右往复移动，将电缆均匀排布在缆绳轮上。
9.利用权利要求1-7任意一项权利要求所术的收放系统的一种矿用综掘机自动缆绳收放方法，其特征在于，所述排绳凸轮顺时针转动，凸轮滚子在经过近休止角的行程时，排绳滑块位于排绳滑轨的最左端，缆绳轮绕绳一圈；当经过推程的行程时，排绳滑块沿排绳滑轨平移到最右端，在此过程中，缆绳轮持续转动绕线，缆绳由最左端绕到最右端的位置；当经过远休止角的行程时，缆绳在最右端的位置绕绳一圈；当经过回程四段的行程时，排绳滑块由排绳滑轨的最右端回到最左端，在此过程中，缆绳轮持续转动绕线，缆绳由最右端绕到最左端；如此反复，实现均匀排绳的目的。
10.根据权利要求9所述的一种矿用综掘机自动缆绳收放方法，其特征在于，缆绳轮在缆绳过程中半径不断增大，为保证缆绳轮上的电缆均匀分布，所述的缆绳轮的转速由缠绳的厚度与掘进机牵引速度共同控制。
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