CN102561948B - 一种具有自动换钎装置的折叠臂凿岩钻车 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有自动换钎装置的折叠臂凿岩钻车，属于凿岩机械设备技术领域。驾驶室安装在底盘总成的回转平台上，回转平台位于车架平台上方并能实现360度回转运动；驾驶室的控制系统与动力及气控系统相连接，其操作和显示终端为液晶显示屏；折叠臂的伸展角度、推进梁的延伸量、驾驶室的回转角度及凿岩机的动作控制均由控制系统控制；折叠臂整体通过副臂和折臂油缸连接在钻车平台上，推进梁与折叠臂通过托架上的托板滑动配合安装，托板套装在推进梁的双边折弯结构内，延伸油缸的伸缩端固定连接在推进梁上；换钎装置固定在推进梁上并位于传动杆的下方，凿岩机固定在推进梁的上端；本发明系统效率高，整体稳定性好并且能自动更换钎杆。

Description

一种具有自动换钎装置的折叠臂凿岩钻车

技术领域

本发明涉及一种臂架折叠式凿岩钻车，尤其涉及一种具有换钎装置的臂架折叠的凿岩钻车，属于凿岩机械设备技术领域。

背景技术

目前高速钻孔机械在其它发达国家已广泛用于部队及各民用领域，我国近两年在民用方面的应用也越来越广泛，在交通、能源、矿山、地质灾害治理、城市建设等领域，用于开挖隧道、开挖运河、矿山开采、建造地下洞室等工程。机械设备的使用能提高工程爆破的机械化水平和工作效率，同时能降低能源消耗和工人的劳动强度。

目前国内常用的挖掘机型式液压切削钻机用于浅孔有效作业，但系统总体设计简单，从而造成工作效率不高；钻车不能实现水平方向的全方位回转，从而影响对凿岩角度的选取和调整；钻车钎杆的续钎操作都是通过人工完成，增加了工人的劳动强度；动臂通常设置在钻机尾部，工作或移动时重心不稳。以上的缺陷制约了凿岩钻车在工程领域中的应用。

发明内容

本发明提供一种具有自动换钎装置的折叠臂凿岩钻车，可克服常规挖掘型液压钻机系统效率低，装置整体稳定性差以及无法自动更换钎杆的缺陷。

一种具有换钎装置的折叠臂凿岩钻车，包括驾驶室、底盘总成、推进器总成、折叠臂、换钎装置、凿岩机、控制系统和动力及气控系统；其中底盘总成包括车架平台、回转平台和履带总成，履带总成分别位于车架平台的两侧，回转平台位于车架平台上方并能实现360度回转运动；

折叠臂包括副臂、主臂、拐臂、托架、折臂油缸、举臂油缸、俯仰油缸、摆角油缸和延伸油缸，其中，副臂的一端通过销轴连接在钻车平台上，副臂的另一端通过轴承连接主臂的一端，主臂另一端通过轴承连接拐臂的拐点，拐臂的前端固定连接托架，托架上固定有与推进梁滑动配合的托板，延伸油缸与托架固定连接在一起；折臂油缸的一端销接在钻车平台上，另一端销接在副臂与主臂连接点的下方，举臂油缸一端销接在副臂上，另一端销接在主臂的中部，俯仰油缸一端连接在主臂的中部，另一端与拐臂的后端销接；摆角油缸的一端销接在拐臂的前端，另一端销接在托架的托板上。

推进器总成包括推进梁、减速机、链轮、链条、凿岩机托板、凿岩机滑板和链条张紧器；其中推进梁的外缘为双边折弯凹形等腰梯形结构，内部为空心腔体，两个链轮和一根链条安装在推进梁内部构成闭环的链条传动，外部的减速机为链条传动提供动力，凿岩机滑板通过链条张紧器固定在链条上，凿岩机滑板由其边缘安装的V型滑块与推进梁的外缘滑动配合，凿岩机固定安装在凿岩机托板上，链条的移动带动凿岩机在推进梁上往复移动。

换钎装置包括两只机械手、钎库下支架、传动杆、转动板、钎库上支架和卡钎器，其中机械手包括固定支架、转轴座、转动架、钎夹体、摆动缸和夹紧缸，转动架固定在转轴座上，转轴座由销轴I销接在对称布置的两个固定支架之间；转动架上方的矩形槽内安装夹紧缸、夹紧缸的前端通过销轴III与钎夹体连接，钎夹体与转动架前端的结构组成钎杆的夹持面，夹紧缸的后端通过销轴II固定在转动架上方的矩形槽内，摆动缸设置在转动架的外侧，摆动缸后端通过销轴IV连接在固定支架上；钎库下支架和钎库上支架固定在推进梁上，钎库下支架和钎库上支架之间连接传动杆，传动杆由钎库上支架上的摆线液压马达驱动旋转，传动杆上靠近钎库下支架一侧固定转动板，转动板上的凹槽用于存放钎杆，转动板上装有检测角度位置的角度传感器。

动力及气控系统包括空气压缩机、散热器、汽水分离器、集尘器、发动机、空压机和液压泵，整体集成安装在驾驶室后部舱体空间内，为车体提供动力和操控源。

其整体连接关系为：驾驶室安装在底盘总成的回转平台上，推土铲通过油缸和销轴安装在底盘总成的前端；驾驶室内设置控制系统，控制系统与动力及气控系统相连接，控制系统的操作和显示终端为液晶显示屏，折叠臂的伸展角度、推进梁的延伸量、驾驶室的回转角度及凿岩机的动作控制均由控制系统控制；折叠臂整体通过副臂和折臂油缸通过销轴连接在钻车平台上，推进梁与折叠臂通过托架上的托板滑动配合安装，托板套装在推进梁的双边折弯结构内，延伸油缸的伸缩端固定连接在推进梁上，延伸油缸的伸缩可实现推进梁延伸补偿；两只机械手通过各自的固定支架固定在推进梁上并位于传动杆的下方，卡钎器固定安装在推进梁上并位于钎库下支架一侧，扑尘罩通过连接板固定在推进梁的下端，凿岩机固定在推进梁的上端，凿岩机钎尾的中心与卡钎器和扑尘罩的中心在一条直线上。

工作过程：当凿岩钻车的折叠臂在调整好钻孔角度后，启动凿岩机进行钻孔操作，凿岩机在链条的带动下随着钻孔深度的增加沿推进梁向下移动，钻孔时产生的尘土由扑尘罩及其连接的集尘器吸收；当正在工作的钎杆已经达工作深度需要续钎时，卡钎器卡紧钎杆，接着凿岩机冲击先弹松凿岩机钎尾的联接，然后凿岩机带动钎尾反转，使钎尾与钎杆联接套筒的联接松开，分离钎杆；凿岩机沿推进梁退回上端的初始位置；两只机械手的摆动缸同步启动，摆动缸的伸长使机械手整体绕销轴I转动，当机械手转动到钎库中距离最近的钎杆位置时摆动缸停止，夹紧缸启动，夹紧缸的伸长使钎夹体绕销轴III转动将钎杆夹持，此时再启动摆动缸，机械手将夹持的钎杆送至安装位并夹紧，凿岩机移动到钎杆尾部，启动凿岩机使钎尾正转后与钎杆尾部旋合；导向松开钎夹体，凿岩机带动新钎杆继续正转并向下移动到之前钎杆的位置，两根钎杆通过旋合对接；新钎杆完全进入原钎杆的联接套筒后，松开钎夹体和卡钎器，并让机械手摆至远离钻孔中心的位置，即实现了全自动接杆的全过程；重复上述动作，可实现多根钎杆续接。当钻孔工作结束，需要拆卸钎杆时，先让凿岩机带动钎杆系上移至卡钎器能卡住下一根钻杆的联接套筒位置，凿岩机开启冲击，使要拆卸的钎杆和下一根钎杆的联接套筒松开，然后卡钎器卡住下一根钎杆，机械手摆至钻孔中心，钎夹体夹住钎杆呈导向状态。凿岩机开启反转并后退使钎杆与下一根钎杆分离；钎杆分离后，凿岩机带着钎杆后退至换钎位置，然后钎夹体夹紧钎杆，凿岩机开启反转并后退使凿岩机钎尾与钎杆联接套筒分离。凿岩机与钎杆分离后，凿岩机继续后退直至钎尾离开钎库平面为止。摆动机械手，将钎杆送至钎库位置。松开钎夹体同时转动板正转，将钎杆送至钎库中，当位置传感器感应到钎杆后，转动板停止转动，钎杆停在钎库中；至此，完成了一次卸杆。重复上述动作，可将钎杆系的钎杆逐根卸下，直至最后一根钎杆。

有益效果：本发明钻车的底盘总成可以实现360度范围的回转，极大的方便了对凿岩角度的选取和调整。推进梁为双边折弯结构，其不仅轻巧，而且强度和抗弯能力也较高；推进梁在与凿岩机滑板连接间有V型滑块，可大大减少磨擦造成对推进梁和滑架等主件的磨损，这样既便于调整间隙保持滑板和梁的结合紧密，而且有了磨损，也只需更换滑块，减小零件消耗；由于滑块底部与推进梁结合部采用的是凹型等腰梯型结构，因此可以使凿岩机、卡钎器等自动对中，保证其在同一条直线上运行，确保钻孔精度，保证钻孔质量。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明底盘总成结构主视图；

图3是本发明底盘总成结构俯视图；

图4是本发明折叠臂的结构示意图；

图5是本发明换钎装置结构示意图；

图6是本发明机械手的结构示意图；

图7是本发明推进器总成的结构示意图；

图8是本发明推进梁与凿岩机滑板的C-C截面视图

其中：1-固定支架、2-转轴座、3-转动架、4-销轴I、5-钎夹体、6-摆动缸、7-推进梁、8-夹紧缸、9-销轴II、10-销轴III、11-机械手、12-钎库下支架、13-传动杆、14-转动板、15-钎库上支架、16-卡钎器、17-连接板、18-扑尘罩、19-销轴IV、20-副臂、21-主臂、22-拐臂、23-托板、24-延伸油缸、25-摆角油缸、26-俯仰油缸、27-举臂油缸、28-折臂油缸、29-托架、30-换钎机构、31-凿岩机、32-履带总成、33-车架平台、34-回转平台35-驾驶室、36-动力及气控系统、37-推土铲、39-减速机、40-链轮、41-链条、42-凿岩机托板、43-链条张紧器、44-凿岩机滑板。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明

如附图1所示，本发明的一种具有换钎装置的折叠臂凿岩钻车，包括驾驶室、底盘总成、推进器总成、折叠臂、换钎装置30、凿岩机31、控制系统和动力及气控系统36；如附图2和3所示，，底盘总成包括车架平台33、回转平台34和履带总成32，履带总成分别位于车架平台的两侧，回转平台34位于车架平台33上方并能实现360度回转运动；

如附图4所示，折叠臂包括副臂20、主臂21、拐臂22、托架23、折臂油缸28、举臂油缸27、俯仰油缸26、摆角油缸25和延伸油缸24，其中，副臂20的一端通过销轴连接在钻车平台上，副臂20的另一端通过轴承连接主臂21的一端，主臂21另一端通过轴承连接拐臂22的拐点，拐臂22的前端固定连接托架29，托架29上固定有与推进梁滑7动配合的托板23，延伸油缸24与托架29固定连接在一起；折臂油缸28的一端销接在钻车平台上，另一端销接在副臂20与主臂21连接点的下方，举臂油缸27一端销接在副臂上，另一端销接在主臂21的中部，俯仰油缸26一端连接在主臂21的中部，另一端与拐臂22的后端销接；摆角油缸25的一端销接在拐臂22的前端，另一端销接在托架29的托板23上。

如附图7所示，推进器总成包括推进梁7、减速机39、链轮40、链条41、凿岩机托板42、凿岩机滑板44和链条张紧器43；其中推进梁7的外缘为双边折弯凹形等腰梯形结构，内部为空心腔体，两个链轮40和一根链条41安装在推进梁7内部构成闭环的链条传动，外部的减速机39为链条传动提供动力，凿岩机滑板44通过链条张紧器固定在链条上，凿岩机滑板44由其边缘安装的V型滑块与推进梁7的外缘滑动配合，凿岩机31固定安装在凿岩机托板43上，链条41的移动带动凿岩机31在推进梁7上往复移动。

如附图5和6所示，换钎装置包括两只机械手11、钎库下支架12、传动杆13、转动板14、钎库上支架15和卡钎器16，其中机械手11包括固定支架1、转轴座2、转动架3、钎夹体5、摆动缸6和夹紧缸8，转动架3固定在转轴座2上，转轴座2由销轴I4销接在对称布置的两个固定支架1之间；转动架3上方的矩形槽内安装夹紧缸8、夹紧缸8的前端通过销轴III10与钎夹体5连接，钎夹体5与转动架3前端的结构组成钎杆的夹持面，夹紧缸8的后端通过销轴II9固定在转动架3上方的矩形槽内，摆动缸6设置在转动架3的外侧，摆动缸6后端通过销轴IV19连接在固定支架1上；钎库下支架12和钎库上支架15固定在推进梁7上，钎库下支架12和钎库上支架15之间连接传动杆13，传动杆13由钎库上支架15上的摆线液压马达驱动旋转，传动杆13上靠近钎库下支架12一侧固定转动板14，转动板14上的凹槽用于存放钎杆，转动板14上装有检测角度位置的角度传感器。

动力及气控系统36包括空气压缩机、散热器、汽水分离器、集尘器、发动机、空压机和液压泵，整体集成安装在驾驶室后部舱体空间内，为车体提供动力和操控源。

其整体连接关系如附图1所示，驾驶室安装在底盘总成的回转平台34上，推土铲37通过油缸和销轴安装在底盘总成的前端；驾驶室内设置控制系统，控制系统与动力及气控系统36相连接，控制系统的操作和显示终端为液晶显示屏，折叠臂的伸展角度、推进梁的延伸量、驾驶室的回转角度及凿岩机的动作控制均由控制系统控制；折叠臂整体通过副臂20和折臂油缸28通过销轴连接在钻车平台上，推进梁7与折叠臂通过托架29上的托板23滑动配合安装，托板20套装在推进梁7的双边折弯结构内，延伸油缸24的伸缩端固定连接在推进梁7上，延伸油缸24的伸缩可实现推进梁延伸补偿；两只机械手11通过各自的固定支架1固定在推进梁7上并位于传动杆13的下方，卡钎器16固定安装在推进梁7上并位于钎库下支架12一侧，扑尘罩18通过连接板17固定在推进梁7的下端，凿岩机31固定在推进梁7的上端，凿岩机31钎尾的中心与卡钎器16和扑尘罩18的中心在一条直线上。

工作过程：当凿岩钻车的折叠臂在调整好钻孔角度后，启动凿岩机31进行钻孔操作，凿岩机31在链条的带动下随着钻孔深度的增加沿推进梁7向下移动，钻孔时产生的尘土由扑尘罩18及其连接的集尘器吸收；当正在工作的钎杆已经达工作深度需要续钎时，卡钎器16卡紧钎杆，接着凿岩机冲击先弹松凿岩机钎尾的联接，然后凿岩机带动钎尾反转，使钎尾与钎杆联接套筒的联接松开，分离钎杆；凿岩机沿推进梁退回上端的初始位置；两只机械手的摆动缸6同步启动，摆动缸6的伸长使机械手11整体绕销轴I4转动，当机械手11转动到钎库中距离最近的钎杆位置时摆动缸6停止，夹紧缸8启动，夹紧缸8的伸长使钎夹体5绕销轴III10转动将钎杆夹持，此时再启动摆动缸6，机械手11将夹持的钎杆送至安装位并夹紧，凿岩机移动到钎杆尾部，启动凿岩机使钎尾正转后与钎杆尾部旋合；导向松开钎夹体5，凿岩机带动新钎杆继续正转并向下移动到之前钎杆的位置，两根钎杆通过旋合对接；新钎杆完全进入原钎杆的联接套筒后，松开钎夹体5和卡钎器16，并让机械手11摆至远离钻孔中心的位置，即实现了全自动接杆的全过程；重复上述动作，可实现多根钎杆续接。当钻孔工作结束，需要拆卸钎杆时，先让凿岩机31带动钎杆系上移至卡钎器16能卡住下一根钻杆的联接套筒位置，凿岩机开启冲击，使要拆卸的钎杆和下一根钎杆的联接套筒松开，然后卡钎器16卡住下一根钎杆，机械手11摆至钻孔中心，钎夹体5夹住钎杆呈导向状态。凿岩机开启反转并后退使钎杆与下一根钎杆分离；钎杆分离后，凿岩机带着钎杆后退至换钎位置，然后钎夹体5夹紧钎杆，凿岩机开启反转并后退使凿岩机钎尾与钎杆联接套筒分离。凿岩机与钎杆分离后，凿岩机继续后退直至钎尾离开钎库平面为止。摆动机械手11，将钎杆送至钎库位置。松开钎夹体5同时转动板14正转，将钎杆送至钎库中，当位置传感器感应到钎杆后，转动板14停止转动，钎杆停在钎库中；至此，完成了一次卸杆。重复上述动作，可将钎杆系的钎杆逐根卸下，直至最后一根钎杆。

Claims (5)

1.一种具有自动换钎装置的折叠臂凿岩钻车，包括驾驶室、底盘总成、推进器总成、折叠臂、换钎装置（30）、凿岩机（31）、控制系统和动力及气控系统（36）；其特征在于所述折叠臂包括副臂（20）、主臂（21）、拐臂（22）、托架（23）、折臂油缸（28）、举臂油缸（27）、俯仰油缸（26）、摆角油缸（25）和延伸油缸（24），其中，副臂（20）的一端通过销轴连接在钻车平台上，副臂（20）的另一端通过轴承连接主臂（21）的一端，主臂（21）另一端通过轴承连接拐臂（22）的拐点，拐臂（22）的前端固定连接托架（29），托架（29）上固定有与推进梁（7）滑动配合的托板（23），延伸油缸（24）与托架（29）固定连接在一起；折臂油缸（28）的一端销接在钻车平台上，另一端销接在副臂（20）与主臂（21）连接点的下方，举臂油缸（27）一端销接在副臂上，另一端销接在主臂（21）的中部，俯仰油缸（26）一端连接在主臂（21）的中部，另一端与拐臂（22）的后端销接；摆角油缸（25）的一端销接在拐臂（22）的前端，另一端销接在托架（29）的托板（23）上； 

其整体连接关系为：驾驶室安装在底盘总成的回转平台（34）上，推土铲（37）通过油缸和销轴安装在底盘总成的前端；驾驶室内设置控制系统，控制系统与动力及气控系统（36）相连接，控制系统的操作和显示终端为液晶显示屏，折叠臂的伸展角度、推进梁（7）的延伸量、驾驶室的回转角度及凿岩机的动作控制均由控制系统控制；折叠臂整体通过副臂（20）和折臂油缸（28）通过销轴连接在钻车平台上，推进梁（7）与折叠臂通过托架（29）上的托板（23）滑动配合安装，托板（20）套装在推进梁（7）的双边折弯结构内，延伸油缸（24）的伸缩端固定连接在推进梁（7）上，延伸油缸（24）的伸缩可实现推进梁延伸补偿；两只机械手（11）通过各自的固定支架（1）固定在推进梁（7）上并位于传动杆（13）的下方，卡钎器（16）固定安装在推进梁（7）上并位于钎库下 支架（12）一侧，扑尘罩（18）通过连接板（17）固定在推进梁（7）的下端，凿岩机（31）固定在推进梁（7）的上端，凿岩机（31）钎尾的中心与卡钎器（16）和扑尘罩（18）的中心在一条直线上； 

所述推进器总成包括推进梁（7）、减速机（39）、链轮（40）、链条（41）、凿岩机托板（42）、凿岩机滑板（44）和链条张紧器（43）；其中推进梁（7）的外缘为双边折弯凹形等腰梯形结构，内部为空心腔体，两个链轮（40）和一根链条（41）安装在推进梁（7）内部构成闭环的链条传动，外部的减速机（39）为链条（41）传动提供动力，凿岩机滑板（44）通过链条张紧器（43）固定在链条（41）上，凿岩机滑板（44）由其边缘安装的V型滑块与推进梁（7）的外缘滑动配合，凿岩机（31）固定安装在凿岩机托板（43）上，链条（41）的移动带动凿岩机（31）在推进梁（7）上往复移动。 

2.如权利要求1所述的折叠臂凿岩钻车，其特征在于所述底盘总成包括车架平台（33）、回转平台（34）和履带总成（32），履带总成分别位于车架平台（33）的两侧，回转平台（34）位于车架平台（33）上方并能实现360度回转运动。 

3.如权利要求1所述的折叠臂凿岩钻车，其特征在于所述换钎装置包括两只机械手（11）、钎库下支架（12）、传动杆（13）、转动板（14）、钎库上支架（15）和卡钎器（16），其中机械手（11）包括固定支架（1）、转轴座（2）、转动架（3）、钎夹体（5）、摆动缸（6）和夹紧缸（8），转动架（3）固定在转轴座（2）上，转轴座（2）由销轴Ⅰ（4）销接在对称布置的两个固定支架（1）之间；转动架（3）上方的矩形槽内安装夹紧缸（8）、夹紧缸（8）的前端通过销轴Ⅲ（10）与钎夹体（5）连接，钎夹体（5）与转动架（3）前端的结构组成钎杆的夹持面，夹紧缸（8）的后端通过销轴Ⅱ（9）固定在转动架（3）上方的 矩形槽内，摆动缸（6）设置在转动架（3）的外侧，摆动缸（6）后端通过销轴Ⅳ（19）连接在固定支架（1）上；钎库下支架（12）和钎库上支架（15）固定在推进梁（7）上，钎库下支架（12）和钎库上支架（15）之间连接传动杆（13），传动杆（13）由钎库上支架（15）上的摆线液压马达驱动旋转，传动杆（13）上靠近钎库下支架（12）一侧固定转动板（14），转动板（14）上的凹槽用于存放钎杆。 

4.如权利要求3所述的折叠臂凿岩钻车，其特征在于所述转动板（14）上装有检测角度位置的角度传感器。 

5.如权利要求1所述的折叠臂凿岩钻车，其特征在于所述动力及气控系统（36）包括空气压缩机、散热器、汽水分离器、集尘器、发动机、空压机和液压泵，整体集成安装在驾驶室后部舱体空间内，为车体提供动力和操控源。 

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