试论电动铲运机电缆过放保护装置的改进措施

试论电动铲运机电缆过放保护装置的改进措施

杨相坡

（北方铜业股份有限公司铜矿峪矿043706）

摘要：以铲运机和自卸式运矿卡车为核心的无轨采矿设备，作为矿山无轨设备的核心器械，早已是国内外采矿业发展挖掘、运输等技术的主流设备。目前，广泛应用于采矿业的铲运机主要是电动铲运机，其拥有灵活、高效、更加环保、无污染等特点，较之以前运用的柴油铲运机为采矿产业创造了更高的经济效益。但是在电动铲运机在工作过程中，电缆卷绕装置往往因为在执行过程中操作不当，容易损坏，增加采矿产业作业成本，所以在电动铲运机升级过程中，为解决此类技术问题，在控制系统中增添过放保护装置。本文针对电缆过放保护装置在发展过程中依旧存在的问题进行分析，并对此提出一些改进措施。

关键词：电动铲运机；电缆过放保护装置；改进措施

一、电动铲运机电缆过放保护装置简介

为解决电缆过度释放造成的缆绳拽断、保障铲运车安全，在电动铲运车设计过程中增添了电缆过放保护装置。市面上现有的电动铲运机过放保护装置是通过调控卷筒控制系统的卷缆盘转动圈数，实地检测卷缆盘剩余圈数，从而实现对电缆的过放保护。在电动铲运机工作过程中，随着电缆卷筒释放电缆，卷缆盘承受压力逐渐变小，卷盘上剩余电缆为6圈时，电缆承受压力就会达到临界值，从而激活信号灯。当继续释放电缆，卷盘上剩余电缆为3圈时，电动铲运机自动断电停止工作，防止电缆损坏。现有保护措施存在两点不可避免的缺陷：一是卷缆盘在电动铲运机工作一段时间后容易因压力变化剧烈而损坏；二是接近开关自身设置灵敏度过高，可以检测到电缆轻微变化，由此得到的剩余圈数是不准确的，这样也就在结构上加大了信息处理识别难度。

二、电动铲运机电缆过放保护装置结构

电缆过放保护装置主要由电缆卷筒、旋转限位开关、液压马达、链条以及大小齿轮构成。因为装置主体电缆卷筒内部实存空间较小，卷筒与提供动力的液压马达之间只能采用链条链接。旋转限位开关固定在与液压马达相连的链轮上，主要用于限位保护信号系统的集成。市面上多采用TER公司的旋转限位开关、凸轮型限位开关。TER公司的旋转限位开关外形小巧，适用于安装内部空间狭小的卷筒，因此多运用于采矿行业的铲运机；凸轮型限位开关相较于普通限位限位开关可以避免行程确定之后的不可调节性，还能够防止电缆回收过程中因操作过度引起的电缆损坏，但是体积较大，因此还未广泛运用于采矿业。

三、电动铲运机电缆过放保护装置的改进措施

3.1降低电缆释放过程中的安全隐患

过放保护装置是控制电动铲运机前进时放缆后卷筒上剩余圈数，当放缆数量达到极限时，电动铲运机内部控制系统会自动切断电路，迫使机器停止放缆，从而保证不损坏电缆。这样的运转理念往往会因为放缆后剩余圈数过少，当系统自动制动停止运转时，电缆长时间处于长时间拉伸状态之下，容易存在一定安全隐患问题。那么在电缆释放改进过程中，主要改进卷筒内腔的压力感受系统，由原来的感受系统转变为液压系统。此中液压系统由两个不同控制系统分别控制铲运车收、放电缆时的压力，避免由一个操作系统同时控制两种不同状态压力引起的液压机发热过大，电缆由于卷筒收放压力变化损坏等问题，极大地延长电缆使用寿命。此外，改进后的液压控制系统结构较之以往的压力系统结构更加简单，没有以往复杂的链条，因此系统维修保养也更加方便。

3.2改善电缆过放保护装置中报警装置

原本设计的报警装置工作原理为：卷盘上剩余电缆为6圈时，电缆承受压力就会达到临界值，从而激活信号灯。当继续释放电缆，卷盘上剩余电缆为3圈时，电动铲运机自动断电停止工作。但是由于接近开关灵敏度过高，在检测卷筒剩余圈数时经常会因为轻微抖动而计算错误，计算得出的数据往往和真实数据偏差几圈。那么在重新设计电缆过放保护装置中，在原有旋转限位开关的基础上再增加一个旋转限位开关，实现双向限位开关的限位状态检测。在实际工作中，铲运机向前行驶，卷筒释放电缆，卷盘上剩余电缆为12圈时，电缆承受压力就会达到临界值，从而激活信号灯提醒驾驶员卷筒上电缆剩余圈数不多；卷盘上剩余电缆为6圈时，电动铲运机自动断电停止工作，从而保护电缆不受损坏。此时驾驶员可以操作铲运车往反方向行驶，直到电缆收回一定圈数时，警报将会自动解除，铲运车恢复正常工作。这样的改进方案主要在于能够扩宽接近开关检测时的误差范围，避免灵敏度过高造成的计算失误带来的安全隐患，而且信号警报接触只需要人工操作，过程并不繁琐。

3.3改良电动铲运机电缆卷筒，升级限位开关

前文中提到，由于电缆卷筒内部实存空间狭小，所以市面上电动铲运机多采用旋转限位开关，TER公司生产这种类型的限位开关，其优点是简单轻小、便于安装，但这种类型的限位开关功能欠缺，已不能适应当下采矿业的技术需求。改善卷筒方案中，卷筒设计采用单臂固定支撑结构并添加一个辅助支撑，这样可以极大增加卷筒内部容量，就能够更换原有普通旋转限位开关。限位开关则可以采用凸轮型限位开关、涡轮蜗杆外置式结构等新研发出的限位开关。这种类型限位开关能够更大范围的控制信号开关，可以解决因驾驶员视野盲区引起的安全问题，较之原本装置中链条式限位开关有着更高的可靠性与安全性，最主要是可以有效避免装置内部链接链条断裂引起的一系列损坏，能够防止电缆回收过程中因操作过度引起的电缆损坏。

四、结语

在新型电动铲运车过放保护装置的改进理念中，最主要的便是克服现有装置中存在安全隐患、报警装置信号检测不准确两个问题。其中改变电缆收放机制可以减少现有装置中的安全隐患，而调整报警信息采集范围则可以降低接近开关灵敏度过高造成的计算误差。笔者认为日前电动铲运机电缆过放保护装置解决这两个问题后，能够准确的发出报警信号并且能够简单人为解除，对于延长电缆使用寿命以及提高操作安全性有着很大帮助。并且，改进后的过放保护装置结构简单，不需要耗费大量的资源，能够带来更高的经济效益。

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