CN103147471B - 远程有线遥控防爆扒渣机 - Google Patents

Abstract

一种远程有线遥控防爆扒渣机，用于可远距离控制以采集矿山及隧道碎石。包括控制室和电子控制柜及电液比例控制系统、监控显示系统、液压系统与机械系统，所述的控制室安放在地面上，控制室内安装有电子控制柜、副显示器、驾驶椅。驾驶员在地面上观察显示屏，通过电子比例控制手柄发出的电子比例信号或开关信号，通过屏蔽电缆线控制电磁比例换向阀操纵油缸和马达，进行扒渣机矿石、碎石扒装作业。本发明具有远距离地面控制和现场控制双控模式，控制信号稳定，远程控制距离可达500m以上，操作平稳柔和无冲击，监控系统全方位监控视角宽广，监控图像稳定，有利于驾驶员在地面控制室内安全舒适操作，可在煤矿等易爆环境下作业，具有防爆功能。

Description

远程有线遥控防爆扒渣机

技术领域

本发明涉及矿用机械技术领域内的矿石扒装设备，具体是一种可远距离控制，采集矿山矿石、隧道碎石的遥控防爆扒渣机。

背景技术

现有的矿用机械一般都需要驾驶员在现场驾驶，由于斜巷道矿洞内环境恶劣，粉尘较大，空气质量差，噪音大，时有松动矿石掉落，在煤矿里还有易爆气体瓦斯存在，矿难事故时有发生，在现场作业过程中很难保证驾驶员的安全。因此研究一种将控制室设在远离施工现场的地面上、且煤矿内的设备必须具有防爆功能、同时驾驶员可在地面上对扒渣机进行远程有线遥控作业的防爆扒渣机是十分有必要的。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明的发明目的在于提供一种远程有线遥控防爆扒渣机，既能保证扒渣机在斜巷道矿洞内正常可靠地施工，又能为驾驶员提供一个安全舒适的操作环境。

为实现上述目的，本发明包括控制室和电子控制柜及电液比例控制系统、监控显示系统、液压系统与机械系统，所述的控制室安放在地面上，控制室内安装有电子控制柜、副显示器、驾驶椅。

所述电子控制柜包括单轴电子比例控制手柄一、单轴电子比例控制手柄二、十字电子比例控制手柄一、十字电子比例控制手柄二、监控显示系统的后端设备及主显示器、控制开关按钮及电气控制系统；

所述电液比例控制系统包括四个电子比例控制手柄和安装于电液控制箱内的电液比例多路控制阀组；其中的十字电子比例控制手柄一、十字电子比例控制手柄二分别能上、下、左、右摇摆，分别通过四联电磁比例换向阀控制铲斗油缸、斗杆油缸、升降油缸及大臂油缸、回转油缸，实现机械手的平稳柔和无冲击扒装作业；十字电子比例控制手柄一、十字电子比例控制手柄二各自带一个用于控制输送带的提升和下降的按钮开关；用于控制转向油缸的单轴电子比例控制手柄一经电磁比例换向阀二与转向油缸连接；用于控制行走液压马达的单轴电子比例控制手柄二经电磁比例换向阀一与行走液马达连接；用于液压滚筒马达起动的按钮经电磁换向阀与液压滚筒马达连接；

所述监控显示系统为隔爆防爆结构，主要由前端监视设备、传输设备、后端显示设备组成；前端监视设备包括两个为驾驶员的操作提供扒渣机前方的作业场景和机械手运动状况的主防爆摄像机、两个监控后方输送皮带运料情况、运料车装载情况及扒渣机倒车时的路况的副防爆摄像机，摄像头安装在龙门架上；所述传输设备包括有源双绞线视频发射器、有源双绞线视频接收器、有源双绞线、画面分割器与电子稳像器，发射器安装在防爆箱内，接收器、画面分割器、电子稳像器均安装在电子控制柜内；所述后端显示设备为主显示器、副显示器；

所述液压系统包括双联齿轮泵、液压滚筒马达、行走液压马达、铲斗油缸、斗杆油缸、升降油缸及大臂油缸、回转油缸、转向油缸、液压油箱、液压阀， 液压油通过电磁比例换向阀进入铲斗油缸、斗杆油缸、大臂油缸、回转油缸、行走液压马达、转向油缸、液压滚筒马达；

所述机械系统包括机械手装置、输送装置、行走和转向系统，机械手装置的各部分之间均通过铰轴连接，回转体固定在龙门架上，龙门架焊接在输送架上，回转油缸动作驱动回转体绕支座使机械手装置整体实现横向转动；大臂油缸动作驱动大臂绕其与回转体的铰轴作纵向转动，斗杆油缸驱动斗杆绕其与大臂的铰轴转动；铲斗油缸驱动铲斗绕其与斗杆的铰轴转动实现挖掘与卸料；输送装置包括输送架、铲刀、输送皮带、液压滚筒，输送架安装在底盘架上；行走和转向系统包括底盘架、车桥、轮胎、电机、传动系，底盘架一端与后轮的车桥相连，另一端与前轮的车桥相连，变速箱、行走液压马达、转向油缸均固定安装在底盘架上，行走液压马达与变速箱连接，变速箱通过传动轴与后轮的车桥上的差速器相连接，转向油缸通过铰轴与前轮的转向系统相连。

本发明的工作原理是：驾驶员在地面上观察显示屏，通过电子比例控制手柄操作，电子比例控制手柄发出的电子比例信号或开关信号，通过500米左右的屏蔽电缆线，控制电磁比例多路换向阀操纵油缸和马达，实现机械手的平稳柔和无冲击运动，从而进行扒渣机的矿石、碎石扒装作业。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

1） 具有双控模式，即具有远距离地面控制和现场控制两种控制方式；

2） 远距离有线控制信号稳定，远程控制距离可达500m以上；

3） 采用电液比例控制，操作平稳柔和无冲击；

4） 监控系统全方位监控视角宽广，监控图像稳定，有利于驾驶员在地面控制室内操作；

5） 控制室在地面上，为驾驶员提供了一个安全舒适的操作环境；

6） 可在煤矿等易爆环境下作业，具有防爆功能。

附图说明

图1是本发明的结构简图。

图2是本发明的控制室结构简图。

图3是电液控制系统原理图。

图4是电子控制柜结构简图。

图5为本发明的防爆监控系统框图。

具体实施方式

如图1、图2、图3、图4、图5所示，本发明包括控制室21和电子控制柜18及电液比例控制系统、监控显示系统、液压系统与机械系统。控制室21安放在地面上，控制室21与扒渣机之间通过500米以上的屏蔽电缆线相连，可为驾驶员的操作提供一个舒适的操作环境，控制室21内安装有电子控制柜18、15寸的副显示器20、驾驶椅19。

电子控制柜18包括单轴电子比例控制手柄一35、单轴电子比例控制手柄二22、十字电子比例控制手柄一25、十字电子比例控制手柄二34、监控显示系统的后端设备及主显示器23、控制开关按钮24及电气控制系统。

监控显示系统为隔爆防爆结构，主要由前端监视设备、传输设备、后端显示设备组成；前端监视设备包括两个为驾驶员的操作提供扒渣机前方的作业场景和机械手运动状况的主防爆摄像机、两个监控后方输送皮带运料情况、运料车装载情况及扒渣机倒车时的路况的副防爆摄像机，四个摄像头8安装在龙门架9上，两个向前，两个向后，分别摄取前、后的图像；传输设备包括有源双绞线发射器、有源双绞线接收器、有源双绞线、画面分割器与电子稳像器，发射器安装在防爆箱13内，接收器、画面分割器、电子稳像器均安装在电子控制柜18内；后端显示设备为主显示器23、副显示器20，15寸的副显示器20安装在控制室内，19寸的主显示器23安装在电子控制柜18上。作业时，通过摄像头采集现场的图像传输到显示器上，驾驶员主要通过主显示器23获得现场的作业环境进行操作。

监控显示系统主要用于实时监视矿斜巷道的工作情况，远程监视距离为500米。此系统用于矿井需要考虑防爆，即防止摄像机等电子设备工作时发出的电弧引爆周围的可燃气体，因此采用隔爆防爆形式的防爆监控系统。防爆监控系统布置方案如图5所示，由四个防爆摄像头8分别收集图像，通过有源双绞线视频发射器，由一条超五类非屏蔽双绞线传输，经有源双绞线视频接收器接收信号，把一路信号送入电子稳像器后，最后接入一台19寸主显视器23上显示，另外三路信号通过一个画面分割器的处理，接入一台15寸副显视器20上显示。15寸副显视器20的画面被分为三部分，分别显示三个摄像头采集的画面，19寸主显视器23显示一个主画面，驾驶员主要观察19寸的主显视器23，兼顾15寸的副显示器20的画面内容来进行矿料的扒装作业作业。

电液比例控制系统包括四个电子比例控制手柄和安装于电液控制箱内的电液比例多路控制阀组16；其中的十字电子比例控制手柄一25、十字电子比例控制手柄二34分别能上、下、左、右摇摆，分别通过四联电磁比例换向阀28控制铲斗油缸2、斗杆油缸4、升降油缸12及大臂油缸6、回转油缸15，实现机械手的平稳柔和无冲击扒装作业；十字电子比例控制手柄一25、十字电子比例控制手柄二34各自带一个用于控制输送带的提升和下降的按钮开关；用于控制转向油缸29的单轴电子比例控制手柄一35经电磁比例换向阀二31与转向油缸29连接；用于控制行走液压马达27的单轴电子比例控制手柄二22经电磁比例换向阀一26与行走液马达27连接；用于液压滚筒马达30起动的按钮33经电磁换向阀32与液压滚筒马达30连接。

液压系统的主要功能是传递电机的功率，为机械手装置和皮带输送装置的工作提供动力，为扒渣机的行走和转向提供动力。包括双联齿轮泵、液压滚筒马达30、行走液压马达27、铲斗油缸2、斗杆油缸4、大臂油缸6、回转油缸15、升降油缸12、转向油缸29、液压油箱、液压阀， 液压油通过电磁比例换向阀进入铲斗油缸2、斗杆油缸4、大臂油缸6、回转油缸15、升降油缸12、行走液压马达27、转向油缸29、液压滚筒马达30，推动各油缸的活塞杆移动，通过阀芯移动方向不同控制各个阀口的启闭，以控制液压油进入活塞杆不同的腔体，从而实现活塞杆的伸缩。

机械系统包括机械手装置、输送装置、行走和转向系统，机械手装置的各部分之间均通过铰轴连接，回转体7固定在龙门架9上，龙门架9焊接在输送架10上，回转油缸15动作驱动回转体7绕支座使机械手装置整体实现横向转动；大臂油缸6动作驱动大臂5绕其与回转体7的铰轴作纵向转动，斗杆油缸4驱动斗杆3绕其与大臂5的铰轴转动；铲斗油缸2驱动铲斗1绕其与斗杆3的铰轴转动实现挖掘与卸料，各动作相互配合可使机械手装置在工作空间的任意范围内完成挖掘与卸料作业；输送装置的主要功能是将矿料连续不断地输送至料车的料斗中，包括输送架10、铲刀、输送皮带、液压滚筒11，输送架10安装在底盘架14上；行走和转向系统包括底盘架14、车桥、轮胎、电机、传动系，底盘架14一端与后轮的车桥相连，另一端与前轮的车桥相连，变速箱、行走液压马达27、转向油缸29均固定安装在底盘架14上，行走液压马达27与变速箱连接，变速箱通过传动轴与后轮的车桥上的差速器相连接，转向油缸29通过铰轴与前轮的转向系统相连。本发明通过电子比例控制手柄和按钮开关发出电信号到电磁换向阀，使得电磁换向阀阀芯移动打开电磁换向阀的阀口，液压油通过电磁换向阀进入行走液压马达27、升降油缸12、液压滚筒马达30，推动油缸活塞杆移动，带动马达旋转。 行走液压马达27驱动扒渣机的行走系统实现行走功能，转向油缸29的伸缩实现了转向功能，升降油缸12可以调整输送装置的高度，液压滚筒马达30的旋转驱动液压滚筒11旋转，从而带动皮带将矿料输送至接料的料车上。

本发明所采用的各种电器元件都是防爆的，此外还配有防爆电箱13，电源线接口都设置在防爆箱里面，防爆电箱13起到隔爆作用。

本发明在地下操作时通过扳动电磁换向阀和电磁比例换向阀的手柄来控制换向阀阀芯移动，从而起到换向的作用。

Claims (1)

1.一种远程有线遥控防爆扒渣机，其特征在于：包括控制室（21）和电子控制柜（18）及电液比例控制系统、监控显示系统、液压系统与机械系统，所述的控制室（21）安放在地面上，控制室（21）内安装有电子控制柜（18）、副显示器（20）、驾驶椅（19）；

所述电子控制柜（18）包括单轴电子比例控制手柄一（35）、单轴电子比例控制手柄二（22）、十字电子比例控制手柄一（25）、十字电子比例控制手柄二（34）、监控显示系统的后端设备及主显示器（23）、控制开关按钮（24）及电气控制系统；

所述电液比例控制系统包括四个电子比例控制手柄和安装于电液控制箱内的电液比例多路控制阀组（16）；其中的十字电子比例控制手柄一（25）、十字电子比例控制手柄二（34）分别能上、下、左、右摇摆，分别通过四联电磁比例换向阀（28）控制铲斗油缸（2）、斗杆油缸（4）、升降油缸（12）及大臂油缸（6）、回转油缸（15），实现机械手的平稳柔和无冲击扒装作业；十字电子比例控制手柄一（25）、十字电子比例控制手柄二（34）各自带一个用于控制输送带的提升和下降的按钮开关；用于控制转向油缸（29）的单轴电子比例控制手柄一（35）经电磁比例换向阀二（31）与转向油缸（29）连接；用于控制行走液压马达（27）的单轴电子比例控制手柄二（22）经电磁比例换向阀一（26）与行走液压马达（27）连接；用于液压滚筒马达（30）起动的按钮（33）经电磁换向阀（32）与液压滚筒马达（30）连接；

所述监控显示系统为隔爆防爆结构，主要由前端监视设备、传输设备、后端显示设备组成；前端监视设备包括两个为驾驶员的操作提供扒渣机前方的作业场景和机械手运动状况的主防爆摄像机、两个监控后方输送皮带运料情况、运料车装载情况及扒渣机倒车时路况的副防爆摄像机，摄像头（8）安装在龙门架（9）上；所述传输设备包括有源双绞线视频发射器、有源双绞线视频接收器、有源双绞线、画面分割器与电子稳像器，发射器安装在防爆箱（13）内，接收器、画面分割器、电子稳像器均安装在电子控制柜（18）内；所述后端显示设备为主显示器（23）、副显示器（20）；

所述液压系统包括双联齿轮泵、液压滚筒马达（30）、行走液压马达（27）、铲斗油缸（2）、斗杆油缸（4）、升降油缸（12）、大臂油缸（6）、回转油缸（15）、转向油缸（29）、液压油箱、液压阀， 液压油通过电磁比例换向阀进入铲斗油缸（2）、斗杆油缸（4）、升降油缸（12）、大臂油缸（6）、回转油缸（15）、行走液压马达（27）、转向油缸（29）、液压滚筒马达（30）；

所述机械系统包括机械手装置、输送装置、行走和转向系统，机械手装置的各部分之间均通过铰轴连接，回转体（7）固定在龙门架（9）上，龙门架（9）焊接在输送架（10）上，回转油缸（15）动作驱动回转体（7）绕支座使机械手装置整体实现横向转动；大臂油缸（6）动作驱动大臂（5）绕其与回转体（7）的铰轴作纵向转动，斗杆油缸（4）驱动斗杆（3）绕其与大臂（5）的铰轴转动；铲斗油缸（2）驱动铲斗（1）绕其与斗杆（3）的铰轴转动实现挖掘与卸料；输送装置包括输送架（10）、铲刀（17）、输送皮带、液压滚筒（11），输送架（10）安装在底盘架（14）上；行走和转向系统包括底盘架（14）、车桥、轮胎、电机、传动系，底盘架（14）一端与后轮的车桥相连，另一端与前轮的车桥相连，变速箱、行走液压马达（27）、转向油缸（29）均固定安装在底盘架（14）上，行走液压马达（27）与变速箱连接，变速箱通过传动轴与后轮的车桥上的差速器相连接，转向油缸（29）通过铰轴与前轮的转向系统相连。