CN103485717B - 一种四臂全液压锚杆锚索钻车 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种四臂全液压锚杆锚索钻车，包括行走机构、打钻机构、升降机构、钻臂机构、临时支护机构、泵站部分、电气系统及液压系统；电气系统连接并控制泵站部分；液压系统包括油箱、连接油箱、泵站部分以及各执行机构的液压管路；行走机构位于钻车的底部，上部设有安装平台，油箱、泵站部分和电气系统均固定在安装平台上；升降机构包括可独立升降的前升降平台和后升降平台；钻臂机构包括前后各两个钻臂，分别安装在前后升降平台上，各钻臂顶端均安装有打钻机构；前升降平台和/或后升降平台上安装临时支护机构。本发明提供的四臂全液压锚杆锚索钻车，可实现掘进机工作面支护作业机械化、提高支护效率及作业安全系数、降低劳动强度。
Description
技术领域
本发明涉及锚杆钻车领域，特别是涉及一种四臂全液压锚杆锚索钻车。
背景技术
中国的能源赋存属“缺油、少气、富煤”，因此煤炭在中国一次能源消耗中长期占有70%以上的比例。随着中国经济的高速增长，煤炭消耗量也持续增加，2011年煤炭产量达到了35.2亿吨，2012年煤炭产量达到了37亿吨，预计“十二五”末将超过年产40亿吨。
随着煤炭行业科技的发展和我国产业政策的要求，自上世纪八十年代开始，先进的锚杆锚索支护技术在我国的煤矿巷道掘进中得到了广泛应用。目前，我国大中型煤矿锚杆锚索支护作业方式大多依靠人工使用手持式单体锚杆机和煤电钻，支护时存在空顶下作业安全系数低、劳动强度大、作业环境恶劣及生产效率低等问题，具体来说：单体式锚杆钻机结构比较简单，因此转矩特性较差，电机容易过载，加上锚杆孔钻机是立式作业，电机内易受淋水污染，电气部分事故率高；另外，单体式锚杆钻机机械化程度低，工人工作量大，并且需要工人成组作业，因此单体式锚杆钻机的效率也较低；并且因为通常在裸露顶板下作业，存在比较严重的安全隐患，并且锚杆锁紧力需要二次紧固。就两臂锚杆钻车而言，由于作业钻臂数量较少，所以支护效率受到限制。而现有的四臂钻车只能用于连采机工作面，进行顶板锚杆支护，而不能进行锚索支护，两侧帮的锚杆支护也极为困难，而且机身宽度超过3.5m，无法配套综掘机使用，功能和适应性存在较严重缺陷。
综掘机的广泛使用使掘进工作面实现了机械化落煤和装煤,因而大大增加了掘进速度，掘进速度相对于支护速度更快，支护占用时间为掘进总时间的三分之二。因此，支护滞后于掘进的问题在目前煤矿巷道掘进过程中就显得非常突出。
如何能创设一种可以进行锚杆锚索支护、效率高、安全可靠且能够与综掘机工作面配套使用的新的四臂全液压锚杆锚索钻车,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四臂全液压锚杆锚索钻车，使其可以同时进行锚杆锚索支护、效率高、安全可靠且能够与综掘机工作面配套使用，从而克服现有的锚杆支护效率低、劳动强度大且不能够与综掘机工作面配套使用的不足。
为解决上述技术问题，本发明提供一种四臂全液压锚杆锚索钻车，包括行走机构、打钻机构、升降机构、钻臂机构、临时支护机构、泵站部分、电气系统及液压系统；其中，电气系统连接并控制泵站部分；液压系统包括油箱、连接油箱出口与泵站部分以及连接泵站部分出口与行走机构、打钻机构、升降机构、钻臂机构、临时支护机构的液压管路，以及位于位于液压管路上的操作阀；行走机构位于钻车的底部，上部设有安装平台，液压系统的油箱以及泵站部分和电气系统均固定在安装平台上；升降机构包括安装在安装平台上、可独立升降的前升降平台和后升降平台；钻臂机构包括前后各两个钻臂，前端两个钻臂安装在前升降平台上，后端两个钻臂安装在后升降平台上，各钻臂顶端均安装有打钻机构；前升降平台和/或后升降平台上安装临时支护机构。
作为本发明的一种改进，所述的前升降平台和后升降平台均采用整体结构，钻臂收回时嵌入升降平台中，部分液压管路布置在升降平台内部。
所述的前升降平台底部和后升降平台底部分别安装有三个升降油缸。
所述的前升降平台底部安装有两个升降油缸，所述的后升降平台底部安装有三个升降油缸。
所述的临时支护机构安装在前端两个钻臂之间。
所述的临时支护机构包括安装在前端两个钻臂之间的前临时支护机构，以及安装在后端两个钻臂之间的后临时支护机构。
所述的前临时支护机构可在前后15°范围内转动。
所述的钻臂机构的四个钻臂上面装有可随打钻机构转动、供操作人员站立的翻板。
所述的打钻机构包括一级油缸、二级油缸、滑道、回转机构总成及链条总成，回转机构、一级油缸和二级油缸通过链条总成和滑道连接在一起，一级油缸推进回转机构总成打钻，二级油缸推进滑道，所述的一级油缸和二级油缸位于滑道的两侧，回转机构总成位于滑道的上方。
所述的前升降平台、后升降平台与安装平台之间均装有一组四连杆机构和两组二连杆机构。
采用这样的设计后，本发明至少具有以下优点：
1、本发明提供的四臂全液压锚杆锚索钻车，可实现掘进机工作面支护作业机械化，提高支护效率，提高作业安全系数，降低劳动强度。
2、本钻车设计为全液压控制，动力部分为电机带动液压油泵为系统供液。通过减压阀调节，解除行走减速机自锁，行走马达带动减速机，通过链轮带动履带实现行走部行走。推进机构为二级推进，机构灵活，效率高，可同时进行支护顶板及侧帮的作业。
3、电气系统具有防爆功能，保障作业人员的人身安全。钻车整体机构合理，刚性好，行走自如可靠，适应在恶劣的环境下工作。打钻机构扭矩大，转速高，是十分理想的煤矿井下采掘安全支护设备。可实现我国煤矿行业安全、高效、机械化作业的目标，填补了我国四臂钻车的一项空白。
4、升降平台采用整体结构，整体稳定性好，利于保证其尺寸公差，加工量减少70%（缩短生产周期），利于保证组装精度。
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是本发明一种四臂全液压锚杆锚索钻车展开时的结构示意图。
图2是本发明钻臂机构的结构示意图。
图3是本发明升降油缸的结构示意图。
图4是本发明升降油缸和连杆的结构示意图。
图5是本发明打钻机构的结构示意图。
具体实施方式
参照图1-5所示，本发明提供一种四臂全液压锚杆锚索钻车，包括行走机构1、打钻机构7、升降机构5、钻臂机构6、临时支护机构8、泵站部分、电气系统及液压系统；其中，电气系统连接并控制泵站部分；液压系统包括油箱91、连接油箱出口与泵站部分以及连接泵站部分出口与行走机构1、打钻机构7、升降机构5、钻臂机构6、临时支护机构8的液压管路，以及位于位于液压管路上的操作阀；行走机构1位于钻车的底部，其上部设有安装平台2，液压系统9的油箱91以及泵站部分和电气系统均用螺栓固定在安装平台2上；升降机构5包括安装在安装平台上、可独立升降的前升降平台51和后升降平台52；钻臂机构6包括前后各两个钻臂，前端两个钻臂61安装在前升降平台51上，后端两个钻臂62安装在后升降平台52上，各钻臂顶端均安装有打钻机构；前升降平台51和/或后升降平台52上安装临时支护机构8。
电气系统主要由矿用防爆电表、煤矿用轻型橡套软电缆、防爆接线盒、倒车报警仪、矿用语音灯光信号装置、本质安全型启动器及矿用照明灯组成，电气系统与外界电源连接，为泵站部分提供动力，是本车电力中心。
行走机构1优选为履带式行走机构，也可用液压控制的轮胎式行走机构，内部有涨紧油缸和行走马达12，行走马达12提供行走机构的行走动力，带动行走机构向前移动。行走机构1装有互锁阀，在钻车停车时按下互锁阀，钻车不能行走移动，可进行平台升降、钻臂旋转、打钻、支护调整等动作；解除行走机构1互锁阀，行走马达12带动减速机，通过链轮带动履带实现行走机构1行走。安装平台2通过行走机构1的连接机构和螺栓与行走机构1连接。
液压系统是整部车的“筋络”，包含有油箱91、换向阀、油管座、接头、液压管路、水管及冷却器等，油箱91在安装平台2上，液压管路分别与行走机构1、钻臂机构6、临时支护机构8、打钻机构7等完成相应动作的执行机构连接，钻车通过液压管路从泵站部分获得动力，然后通过液压管路把动力传递到执行机构，与执行机构上相对应的操作阀配合完成行走、打钻、支护等动作。
泵站部分由液压油泵、矿用防爆电机、压力表及护罩组成，液压油泵与矿用防爆电机通过联轴器连接，压力表通过液压管路与液压油泵连接；液压油泵可选用齿轮泵或柱塞泵等。泵站部分通过液压系统的液压管路为整车提供动力，是本车的动力中心。
钻臂机构6包括前后各两个钻臂，前端两个钻臂61安装在前升降平台上，主要用于打顶锚杆和锚索，后面两个钻臂62安装在后升降平台上，主要用于打帮锚杆，后面的两个钻臂较前端钻臂长。顶锚杆与帮锚杆可同时施工，前后距离小于1m，因此，相对于两臂车，可提高效率近1倍。
钻臂机构6上安装有展开油缸、伸缩油缸、旋转油缸及其对应的操作阀。展开油缸67推动钻臂机构展开，伸缩油缸65和66推动钻臂伸长，旋转油缸68控制打钻机构前后旋转，旋转油缸69控制钻臂的左右旋转，可实现钻臂的自由旋转，使打孔更加准确灵活；其中，展开油缸67与钻臂结构件之间用销轴连接，旋转油缸68、69与钻臂结构件之间用螺栓连接。操作阀控制液压油缸的伸缩，实现相应钻臂的伸缩；钻臂的每个操作阀上面装有安全阀，可以调节对应控制部分的压力。四个钻臂上面均配有操纵杆，操纵杆可控制打钻位置，翻板64通过旋转马达和螺栓安装于升降平台上，旋转马达由泵站部分提供液压动力可以实现左右180°的旋转，使翻板64可以随打钻机构的转动而旋转位置。工作人员可以站在翻板64上操作钻臂上的操纵杆完成打钻任务。
升降平台由前升降平台51和后升降平台52组成，两个升降平台上分别安装有安装板56，安装板56采用“背靠背”的方式布置安装，前升降平台51的安装板56朝向前方，后升降平台52的安装板56朝向后方。两个升降平台底部各安装有三个升降油缸53，升降油缸53为前面安装一个、后面安装两个，以实现平台的升降，两个平台可以独立升降，从而带动前后两组钻臂独立升降，每组钻臂的左、右也可以独立运动。三个升降油缸53呈三角形分布，三个升降油缸53能够保证后升降平台52在左右方向的稳定性。两个升降平台的后面两个升降油缸53用一根液压系统管路供油，二者之间用一个分流集流阀分流，由一个操作阀控制，保证两个油缸的同步性。前面一个升降油缸53用一根管路供油，也由一个操作阀控制。此外，前升降平台51底部还可安装有两个升降油缸53，后升降平台52底部安装有三个升降油缸53，前升降平台51的升降油缸53分别布置在前、后方，两个升降油缸53各由一条液压管路及一个操作阀控制。升降油缸有两种，相同种类的油缸可以互换。升降油缸52上全部装有平衡阀，以保证钻车在突然断电或油管堵塞液压油不能顺利通过管路时安全升降。升降油缸53与安装平台2和升降平台之间通过油缸座用销轴连接。
前、后升降平台均采用整体结构，钻臂收回时嵌入升降平台中，并且将部分液压管路布置在升降平台内部，既有效的保护了油管，又增加了整车的美观性。整体结构的优点在于：整体稳定性好、容易保证其尺寸公差、加工量减少70%（缩短生产周期）、容易保证组装精度。
临时支护机构8位于前端两个钻臂的中间位置，通过销轴安装在升降平台上，升降平台与临时支护机构之间安装有液压油缸83，可以调整其前后位置。临时支护机构8主要由支护升降油缸及支护顶梁82组成，临时支护机构8的支护套筒内部装有支护升降油缸81，支护升降油缸81通过液压管路与泵站部分动力装置连接，实现支护机构的上下调整和前后±15°的自由调整，为打顶锚杆提供支护；临时支护机构8和前钻臂还可以作为挂网的托举机构。此外，临时支护机构8还可包括安装在前端两个钻臂之间的前临时支护机构和安装在后端两个钻臂的之间的后临时支护机构，前临时支护机构可在前后15°范围内转动，后临时支护机构只能在上下方向移动。
打钻机构7包括一级油缸71、二级油缸72、滑道73、回转机构总成及链条总成。一级油缸71和二级油缸72位于滑道73的两侧，回转机构总成位于滑道73的上方，回转机构总成、一级油缸71和二级油缸72通过链条总成和滑道73连接在一起。一级油缸71可以推进回转机构总成打钻，二级油缸72推进滑道73，进而推进打钻机构前进工作，一级油缸71、二级油缸72和回转机构总成分别通过液压管路与泵站部分的动力装置相连，实现打钻机构的钻孔作业过程。回转机构总成包括钻孔马达74及中空的钻杆75，提供动力完成打钻和安装锚杆的任务，钻孔马达74带动钻杆旋转提供钻孔的切削用力，一级油缸71和二级油缸72提供钻孔时的进给力，工人可以根据实际钻孔工作的需要调整一级油缸71和二级油缸72的行程，从而达到满足需求的孔深。回转机构总成还包含有通水的机构，水可以通过钻杆75中心的通孔流出，用来冷却钻孔时钻杆75热量，同时还能起到润滑、除尘的效果。
较佳的，前升降平台51、后升降平台52与安装平台2之间均装有由连杆机构组成的稳定机构，包括两组安装在前方的二连杆机构54和一组安装在后方的四连杆机构55，三组连杆机构呈三角形分布，保证了整车的稳定性。
本发明所述钻车外形尺寸优选为6.5m×1.3m×2.6m（长×宽×高）。
在掘进机掘进过程中，本钻车停靠在掘进机侧后方靠帮处，掘进机完成一次割煤循环，并清除底煤之后，退到工作面后方侧帮处，钻车进入工作面迎头进行锚护作业。首先展开前端双臂，这样两臂成为一条直线，待前支撑将金属网托起后，前钻臂进行顶板支护作业；同时后端双臂进行滞后大约一排或两排的侧帮支护作业，待全部锚杆锚索支护完成之后收回所有机构，钻车退出工作面，等待下一循环的作业。
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)
1.一种四臂全液压锚杆锚索钻车，其特征在于包括行走机构、打钻机构、升降机构、钻臂机构、临时支护机构、泵站部分、电气系统及液压系统，其中：
电气系统连接并控制泵站部分；
液压系统包括油箱、连接油箱出口与泵站部分以及连接泵站部分出口与行走机构、打钻机构、升降机构、钻臂机构、临时支护机构的液压管路，以及位于液压管路上的操作阀；
行走机构位于钻车的底部，上部设有安装平台，液压系统的油箱以及泵站部分和电气系统均固定在安装平台上；
升降机构包括安装在安装平台上、可独立升降的前升降平台和后升降平台；
钻臂机构包括前后各两个钻臂，前端两个钻臂安装在前升降平台上，后端两个钻臂安装在后升降平台上，各钻臂顶端均安装有打钻机构；
前升降平台和/或后升降平台上安装临时支护机构。
2.根据权利要求1所述的一种四臂全液压锚杆锚索钻车，其特征在于：所述的前升降平台和后升降平台分别与其上安装的钻臂采用一体结构，钻臂收回时嵌入升降平台中，部分液压管路布置在升降平台内部。
3.根据权利要求1所述的一种四臂全液压锚杆锚索钻车，其特征在于：所述的前升降平台底部和后升降平台底部分别安装有三个升降油缸。
4.根据权利要求1所述的一种四臂全液压锚杆锚索钻车，其特征在于：所述的前升降平台底部安装有两个升降油缸，所述的后升降平台底部安装有三个升降油缸。
5.根据权利要求1所述的一种四臂全液压锚杆锚索钻车，其特征在于：所述的临时支护机构安装在前端两个钻臂之间。
6.根据权利要求1所述的一种四臂全液压锚杆锚索钻车，其特征在于：所述的临时支护机构包括安装在前端两个钻臂之间的前临时支护机构，以及安装在后端两个钻臂之间的后临时支护机构。
7.根据权利要求6所述的一种四臂全液压锚杆锚索钻车，其特征在于：所述的前临时支护机构可在前后15°范围内转动。
8.根据权利要求1所述的一种四臂全液压锚杆锚索钻车，其特征在于：所述的钻臂机构的四个钻臂配有可随打钻机构转动、供操作人员站立的翻板。
9.根据权利要求1所述的一种四臂全液压锚杆锚索钻车，其特征在于：所述的打钻机构包括一级油缸、二级油缸、滑道、回转机构总成及链条总成，回转机构、一级油缸和二级油缸通过链条总成和滑道连接在一起，一级油缸推进回转机构总成打钻，二级油缸推进滑道，所述的一级油缸和二级油缸位于滑道的两侧，回转机构总成位于滑道的上方。
10.根据权利要求1所述的一种四臂全液压锚杆锚索钻车，其特征在于：所述的前升降平台、后升降平台与安装平台之间均装有一组四连杆机构和两组二连杆机构。
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Denomination of invention: A four arm fully hydraulic anchor rod and cable drilling vehicle Effective date of registration: 20230626 Granted publication date: 20160224 Pledgee: Qinhuangdao Bank Co.,Ltd. Langfang Branch Pledgor: LANGFANG JINGLONG HEAVY MACHINERY Co.,Ltd. Registration number: Y2023980045648 |
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