CN104775754B - 一种极盘式多臂凿岩台车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种极盘式多臂凿岩台车，包括底盘行走机构、机架、发动机、液压系统、冷却系统、电气系统、清渣系统、操作系统、极盘机构、多个主臂总成、推进梁总成和凿岩机，机架设置在底盘行走机构上，机架包括前机架和后机架，前机架和后机架铰接连接，后机架上安装有发动机、液压系统、冷却系统、电气系统、清渣系统和操作系统，前机架上安装有极盘机构，多个主臂总成安装在极盘机构上，主臂总成上安装有推进梁总成，凿岩机安装在推进梁总成上，该机操作简单，钻孔定位速度快，凿岩作业效率高，是开山、挖洞施工作业的理想设备。

Description

一种极盘式多臂凿岩台车

技术领域：

本发明涉及凿岩设备技术领域，具体涉及一种极盘式多臂凿岩台车，可用于矿山、公路、铁路、水利等行业开山、隧道开挖、引水涵洞开挖等工程项目的施工作业。

背景技术：

近年来，市场对于工程机械尤其是各种钻孔设备的需求日益增大，凿岩机是用于凿岩钻孔的一种作业工具，目前，对于隧道的开挖，多数还是采用传统的人工持凿岩机钻孔作业，使得工程进度慢，工期长，成本高，安全隐患突出，损耗大量的人力、物力、财力，随着科技的发展，人们研制了凿岩台车，凿岩台车是隧道及地下工程采用钻爆法施工的一种凿岩设备。

然而，现有的凿岩台车钻孔定位速度慢，操作繁琐，作业效率低，有鉴于此，本申请人对该问题进行深入研究，遂有本案产生。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种极盘式多臂凿岩台车，利用极盘定位及设置多个钻臂，操作简单，钻孔定位速度快，作业效率高。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种极盘式多臂凿岩台车，包括底盘行走机构、机架、发动机、液压系统、冷却系统、电气系统、清渣系统、操作系统、极盘机构、多个主臂总成、推进梁总成和凿岩机，机架设置在底盘行走机构上，机架包括前机架和后机架，前机架和后机架铰接连接，后机架上安装有发动机、液压系统、冷却系统、电气系统、清渣系统和操作系统，前机架上安装有极盘机构，多个主臂总成安装在极盘机构上，主臂总成上安装有推进梁总成，凿岩机安装在推进梁总成上。

上述极盘机构包括齿盘，主臂座和减速传动机构，减速传动机构包括蜗轮蜗杆减速机，蜗轮蜗杆减速机的输出轴上固定有的小齿轮，齿盘设有外齿轮，小齿轮与外齿轮啮合，齿盘的中心设有一个圆筒形心轴，主臂座安装在齿盘的圆筒形心轴上，可以绕圆筒形心轴转动，主臂总成安装在主臂座上，减速传动机构安装在主臂座外端背面。

上述主臂总成包括主臂，滑座和连杆，主臂的一端安装在极盘机构的主臂座上，主臂和主臂座之间设有主臂油缸，主臂油缸一端铰接在主臂上，另一端铰接在主臂座上，滑座铰接在主臂的另一端，连杆一端和主臂座铰接，另一端和滑座铰接，连杆、滑座、主臂及主臂座组成一个平行四边形机构。

上述连杆与滑座之间设置有定向调节油缸，定向调节油缸一端固定在连杆前端，另一端和滑座铰接，主臂座、主臂、滑座、连杆和定向调节油缸组成一个平行四边形机构。

上述凿岩台车还包括中间臂总成，中间臂总成上安装有推进梁总成，凿岩机安装在推进梁总成上，中间臂总成包括中心轴总成、中间臂、定向油缸、中间臂滑座，中心轴总成安装在极盘机构中齿盘的圆筒形心轴中间，中间臂一端安装在中心轴总成上，中间臂滑座安装在中间臂的另一端，中间臂和中心轴总成之间用中间臂油缸支撑，定向油缸一端铰接在中间臂滑座上，另一端铰接在中间臂上，推进梁总成安装在中间臂滑座上。

上述中心轴总成包括：轴承座、大齿轮、中心轴和减速传动机构，减速传动机构包括蜗轮蜗杆减速机，轴承座固定在齿盘的圆筒形心轴的中间，大齿轮固定在轴承座上，中心轴安装在轴承座内，蜗轮蜗杆减速机安装在中心轴上，蜗轮蜗杆减速机的输出轴上固定有小齿轮，小齿轮和大齿轮啮合，小齿轮绕大齿轮转动360度，中间臂安装在中心轴上，中间臂油缸一端铰接在中心轴上，另一端铰接在中间臂上。

上述推进梁总成包括：推进梁、前托板、后托板、凿岩机托板及顶盘，推进梁安装在滑座上，在推进梁和滑座之间安装有补偿油缸，在补偿油缸的作用下，推进梁能在滑座上前后滑动，前托板、后托板和凿岩机托板安装在推进梁上，并能在推进梁上前后滑动，顶盘安装在推进梁的前端；推进梁中间安装有推进油缸，推进油缸分别与前托板和后托板相连，前托板、后托板通过钢丝绳和凿岩机托板相连，凿岩机固定在凿岩机托板上，凿岩机通过钢丝绳与前托板和后托板连接。

上述还包括电缆卷线器，电缆卷线器设置在后机架上，电缆卷线器与电气系统连接。

相对于现有技术，本发明具有以下优点：

1、在凿岩台车钻孔定位时，用极坐标系原理设计的极盘机构，用极径ρ和极角θ就可以准确地确定钻孔点的位置，当极径ρ相同的孔位，只要改变不同的极角θ就能准确定位钻孔，或当极角θ相同的孔位，也只要改变不同的极径ρ就可以准确定位钻孔，操作简单，减少钻孔定位的时间，钻孔定位速度快，同时多个主臂总成同时工作，从而提高作业效率。

2、平行四边形机构的主臂总成，能保证推进梁的方向始终不会改变，在凿岩时，当推进梁的方向调正以后，在钻其他孔时只需要操纵主臂，不需要再动推进梁就能正确的定位钻孔，操作简单，节省钻孔定位时间，提高作业效率。

3、在隧道钻孔作业过程中，靠洞壁边的钻孔必须打成向洞壁外倾斜的孔，所以推进梁必须调节到倾斜位置，定向调节油缸作用时可以调节滑座及推进梁的角度，使推进梁达到要求的钻孔方向。

4、中间臂总成使中间推进梁可转到与隧洞垂直的方向，并且还可以随中心轴一起转动，这样就可以在隧洞顶面和两侧面打锚杆孔，起到了一机多用的目的，提高作业效率。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2-1是本发明极盘机构的正面结构示意图。

图2-2是本发明极盘机构的侧面结构示意图。

图3是本发明主臂总成的结构示意图。

图4是本发明中间臂总成的结构示意图。

图中，1、电缆卷线器；2、气泵；3、液压系统；4、底盘行走机构；5、机架；6、操作系统；7、水泵；8、极盘机构；9、后托板；10、凿岩机托板；11、主臂；12、推进梁；13、前托板；14、滑座；15、中间臂总成；16、顶盘；17、凿岩机；18、齿盘；19、主臂座；20、圆筒形心轴；21、连杆；22、主臂油缸；23、轴承座；24、大齿轮；25、中心轴；26、中间臂；27、中间臂油缸28、中间臂滑座；29、定向油缸。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。

如图1所示，一种极盘式多臂凿岩台车，包括包括底盘行走机构4、机架、发动机、液压系统3、冷却系统、电气系统、清渣系统、操作系统6、极盘机构8、多个主臂总成、推进梁总成和凿岩机17，机架设置在底盘行走机构4上，机架包括前机架和后机架，前机架和后机架铰接连接，后机架上安装有发动机、液压系统3、冷却系统、电气系统、清渣系统和操作系统6，前机架上安装有极盘机构8，多个主臂总成安装在极盘机构8上，主臂总成上安装有推进梁总成，凿岩机17安装在推进梁总成上。

如图2-1和图2-2所示，上述极盘机构8包括齿盘18，主臂座19和减速传动机构，减速传动机构包括蜗轮蜗杆减速机，蜗轮蜗杆减速机的输出轴上固定有的小齿轮，齿盘18设有外齿轮，小齿轮与外齿轮啮合，齿盘18的中心设有一个圆筒形心轴20，主臂座19安装在齿盘18的圆筒形心轴20上，可以绕圆筒形心轴20转动，主臂总成安装在主臂座19上，减速传动机构安装在主臂座19外端背面。

如图3所示，上述主臂总成包括主臂11，滑座14和连杆21，主臂11的一端安装在极盘机构8的主臂座19上，主臂11和主臂座19之间设有主臂油缸22，主臂油缸22一端铰接在主臂11上，另一端铰接在主臂座19上，滑座14铰接在主臂11的另一端，连杆21一端和主臂座19铰接，另一端和滑座14铰接，连杆21、滑座14、主臂11及主臂座19组成一个平行四边形机构。

如图3所示，连杆21与滑座14之间设置有定向调节油缸，定向调节油缸一端固定在连杆21前端，另一端和滑座14铰接，主臂座19、主臂11、滑座14、连杆21和定向调节油缸组成一个平行四边形机构。

如图4所示，还包括中间臂总成15，中间臂总成15上安装有推进梁总成，凿岩机17安装在推进梁总成上，中间臂总成15包括中心轴总成、中间臂26、定向油缸29、中间臂滑座28，中心轴总成安装在极盘机构8中齿盘的圆筒形心轴20中间，中间臂26一端安装在中心轴总成上，中间臂滑座28安装在中间臂26的另一端，中间臂26和中心轴总成之间用中间臂油缸27支撑，定向油缸29一端铰接在中间臂滑座28上，另一端铰接在中间臂26上，推进梁总成安装在中间臂滑座28上。

如图4所示，上述中心轴总成包括：轴承座23、大齿轮24、中心轴25和减速传动机构，减速传动机构包括蜗轮蜗杆减速机，轴承座23固定在齿盘的圆筒形心轴20的中间，大齿轮24固定在轴承座23上，中心轴25安装在轴承座23内，蜗轮蜗杆减速机安装在中心轴25上，蜗轮蜗杆减速机的输出轴上固定有小齿轮，小齿轮和大齿轮24啮合，小齿轮绕大齿轮24转动360度，中间臂26安装在中心轴25上，中间臂油缸27一端铰接在中心轴25上，另一端铰接在中间臂26上。

如图1所示，上述推进梁总成包括：推进梁12、前托板13、后托板9、凿岩机托板10及顶盘16，推进梁12安装在滑座14上，在推进梁12和滑座14之间安装有补偿油缸，在补偿油缸的作用下，推进梁12能在滑座14上前后滑动，前托板13、后托板9和凿岩机托板10安装在推进梁12上，并能在推进梁12上前后滑动，顶盘16安装在推进梁12的前端；推进梁12中间安装有推进油缸，推进油缸分别与前托板13和后托板9相连，前托板13、后托板9通过钢丝绳和凿岩机托板10相连，凿岩机17固定在凿岩机托板10上，凿岩机17通过钢丝绳与前托板13和后托板9连接。

如图1所示，上述还包括电缆卷线器1，电缆卷线器1设置在后机架上，电缆卷线器1与电气系统连接。

极盘机构8是按照极坐标原理进行设计的齿盘机构，它用螺栓固定在前机架上，该机构上围绕齿盘可以设置多个主臂座，所以该台车叫做极盘式多臂凿岩台车。

蜗轮蜗杆减速机安装在主臂座19外端背面的夹板上，蜗轮蜗杆减速机的输出轴上固定了一个小齿轮，小齿轮和外齿轮进行啮合，当蜗轮蜗杆减速机动作时，小齿轮围绕齿盘转动，其转动角度θ＝2π/n，n为极盘机构上所安装的主臂的数量，一般为2～4个，小齿轮转动带动主臂座19围绕齿盘18上的圆筒形心轴20转动，该机构上齿盘18的中心就是极坐标系的极点，主臂座构成极坐标系的极轴，推进梁12距齿盘18中心的垂直距离即为极径ρ，主臂座19在齿盘18上所转过的角度θ即为极角。

在台车钻孔定位时，用极径ρ和极角θ就可以准确地确定钻孔点的位置，当极径ρ相同的孔位，只要改变不同的极角θ就能准确定位钻孔，或当极角θ相同的孔位，也只要改变不同的极径ρ就可以准确定位钻孔，这样就可以减少钻孔定位的时间，多个主臂总成同时工作，从而提高作业效率。

主臂总成中的连杆21、滑座14、主臂11及主臂座19组成一个平行四边形机构，当主臂11改变位置时，该平行四边形机构能保证滑座14的方向始终不会改变，而推进梁12安装在滑座14上，因此推进12的方向也始终不会改变，所以在凿岩时，当推进梁12的方向调正以后，在钻其他孔时只需要操纵主臂，不需要再动推进梁就能正确的定位钻孔，节省钻孔定位时间，提高作业效率。

在隧道钻孔作业过程中，靠洞壁边的钻孔必须打成向洞壁外倾斜的孔，所以推进梁必须调节到倾斜位置，定向调节油缸作用时可以调节滑座14及推进梁12的角度，使推进梁12达到要求的钻孔方向。

推进梁12中间安装有推进油缸，推进油缸与前托板13和后托板9相连，并且前托板13和后托板9通过钢丝绳和凿岩机托板10相连，当推进油缸作用时，通过前托板13、后托板9和钢丝绳带动凿岩机托板10及凿岩机17前后运动，从而实现钻孔作业。

中间臂总成15是为台车打锚杆孔而专门设计的机构，该机构通过中间臂油缸27和定向油缸29的共同作用，使中间的推进梁12可转到与隧洞垂直的方向，并且还可以随中心轴25一起转动，这样就可以在隧洞顶面和两侧面打锚杆孔，起到了一机多用的目的，提高作业效率。

电缆卷线器1能自动收放电缆线，收放电缆灵活自如，节省人力，增加作业的安全系数。

液压系统3包括液压主泵和液压辅泵，液压主泵是专供凿岩机17用，液压辅泵是供液压操作系统使用。

冷却系统包括：水泵7和冷却器，冷却器安装在水泵7的前端，水泵7在吸水的过程中冷却水通过冷却器把热量带走，冷却系统主要对液压系统3中产生的高温液压油进行冷却，使液压油的油温控制在正常工作范围内。

清渣系统包括：水泵7、气泵2和控制阀，利用水泵7吸出经过冷却器的水及气泵2排出的压缩气体对钻孔过程进行排渣和最后孔底清渣。

为了适应各类岩石的凿岩作业，该台车上还安装有电感自动调节机构，可自动调节钻头对岩面的压力以及钻孔过程的缓冲作用，起到保护钻具的作用，保护钻孔作业顺利进行。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利保护范围。

Claims (6)

1.一种极盘式多臂凿岩台车，其特征在于，包括底盘行走机构、机架、发动机、液压系统、冷却系统、电气系统、清渣系统、操作系统、极盘机构、多个主臂总成、推进梁总成和凿岩机，机架设置在底盘行走机构上，机架包括前机架和后机架，前机架和后机架铰接连接，后机架上安装有发动机、液压系统、冷却系统、电气系统、清渣系统和操作系统，前机架上安装有极盘机构，多个主臂总成安装在极盘机构上，主臂总成上安装有推进梁总成，凿岩机安装在推进梁总成上；所述主臂总成包括主臂，滑座和连杆，主臂的一端安装在极盘机构的主臂座上，主臂和主臂座之间设有主臂油缸，主臂油缸一端铰接在主臂上，另一端铰接在主臂座上，滑座铰接在主臂的另一端，连杆一端和主臂座铰接，另一端和滑座铰接，连杆、滑座、主臂及主臂座组成一个平行四边形机构；所述连杆与滑座之间设置有定向调节油缸，定向调节油缸一端固定在连杆前端，另一端和滑座铰接。

2.根据权利要求1所述的极盘式多臂凿岩台车，其特征在于：所述极盘机构包括齿盘，主臂座和减速传动机构，减速传动机构包括蜗轮蜗杆减速机，蜗轮蜗杆减速机的输出轴上固定有小齿轮，齿盘设有外齿轮，小齿轮与外齿轮啮合，齿盘的中心设有一个圆筒形心轴，主臂座安装在齿盘的圆筒形心轴上，绕圆筒形心轴转动，主臂总成安装在主臂座上，减速传动机构安装在主臂座外端背面。

3.根据权利要求1所述的极盘式多臂凿岩台车，其特征在于：还包括中间臂总成，中间臂总成上安装有中间推进梁总成，凿岩机安装在中间推进梁总成上，中间臂总成包括中心轴总成、中间臂、定向油缸、中间臂滑座，中心轴总成安装在极盘机构中齿盘的圆筒形心轴中间，中间臂一端安装在中心轴总成上，中间臂滑座安装在中间臂的另一端，中间臂和中心轴总成之间用中间臂油缸支撑，定向油缸一端铰接在中间臂滑座上，另一端铰接在中间臂上，中间推进梁总成安装在中间臂滑座上。

4.根据权利要求3所述的极盘式多臂凿岩台车，其特征在于：所述中心轴总成包括：轴承座、大齿轮、中心轴和减速传动机构，减速传动机构包括蜗轮蜗杆减速机，轴承座固定在齿盘的圆筒形心轴的中间，大齿轮固定在轴承座上，中心轴安装在轴承座内，蜗轮蜗杆减速机安装在中心轴上，蜗轮蜗杆减速机的输出轴上固定有小齿轮，小齿轮和大齿轮啮合，小齿轮绕大齿轮转动360度，中间臂安装在中心轴上，中间臂油缸一端铰接在中心轴上，另一端铰接在中间臂上。

5.根据权利要求3所述的极盘式多臂凿岩台车，其特征在于：所述推进梁总成包括：推进梁、前托板、后托板、凿岩机托板及顶盘，推进梁安装在滑座上，在推进梁和滑座之间安装有补偿油缸，在补偿油缸的作用下，推进梁能在滑座上前后滑动，前托板、后托板和凿岩机托板安装在推进梁上，并能在推进梁上前后滑动，顶盘安装在推进梁的前端；推进梁中间安装有推进油缸，推进油缸分别与前托板和后托板相连，前托板、后托板通过钢丝绳和凿岩机托板相连，凿岩机固定在凿岩机托板上，凿岩机通过钢丝绳与前托板和后托板连接。

6.根据权利要求1所述的极盘式多臂凿岩台车，其特征在于，还包括电缆卷线器，电缆卷线器设置在后机架上，电缆卷线器与电气系统连接。