CN106437511B - 一种模块化多功能凿岩台车系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种模块化多功能凿岩台车系统。至少包括履带行走系统、底架、环轨架、钻机驱动装置、液压钻机、旋转操作台和电气液压系统，台车的履带走行系统自带走行平台和折叠翻板，既能满足过车要求，又能克服履带转向时所产生的转向载荷冲击；台车的环轨架其整体形状相似于对应的隧道断面，一方面有利于充分利用隧道内有限的空间设计整车，满足过车要求；另一方面有利于钻机驱动装置绕着环形轨道相对运行时覆盖更多的炮眼；台车的底架总成带有可调整台车水平度的液压伸缩支腿以及旋转式的操作平台；配备有作业平台，为操作人员抵近掌子面测量划线及装填炸药等施工提供作业平台。

Description

一种模块化多功能凿岩台车系统

技术领域

本发明涉及一种凿岩台车系统，属于工程机械设备领域，具体涉及一种模块化多功能凿岩台车系统。

背景技术

目前，在我国的山岭隧道施工中，机械化程度普遍不高，隧道机械化施工的成套设备及技术都不够成熟和完善，在很大程度上依赖人工完成。尤其是在钻打炮眼、锚杆孔等施工工序上，需要大量的人工参与作业，工人劳动强度大，施工效率低，而近年来由于人力成本不断增加，导致采用大量人工作业的隧道施工工法已不具备成本优势。同时隧道内施工环境恶劣，安全隐患大，在我国对生产安全日益重视的大环境下，有关部门对隧道施工作业的安全要求也不断提高。因此，不论是从经济效益，还是社会效益上考虑，完善隧道机械化施工成套技术，提高机械化程度将是隧道施工的主流发展趋势。

现有技术中的一些凿岩台车系统能够在一定程度上解决上述问题，但是其仍存在以下问题：

(1)一般采用多条履带，通过转向油缸实现转向，此种转向形式仅在工况较好的路面上使用，(如铣刨机)，在恶劣的隧道环境中实现转向较困难，另外，由于转向力矩较大，左右履带没有钢结构连接，会使整个门架甚至环轨扭转变形，从而影响钻机的运行和精度；整个台车的升降采用升降油缸来实现，支撑也是通过升降油缸实现，因而结构不可靠；

(2)其轨道为一段式环轨结构，运输困难，钻机运行的范围小，采用大小齿轮传动，传动方式复杂并且可靠性较低；

(3)其自带的操作平台采用轮轨走行，难以满足整机施工时对平台运行方向的要求，并且平台的整机高度和特别是下平台高度难以调整，不能满足过车要求。

为此，本发明的设计者有鉴于上述缺陷，通过潜心研究和设计，综合长期多年从事相关产业的经验和成果，研究设计出一种新的模块化多功能凿岩台车系统，以克服上述缺陷。

发明内容

本发明主要是解决现有技术所存在的上述的技术问题，提供了一种模块化多功能凿岩台车系统。该系统既能满足过车要求，又能克服履带转向时所产生的转向载荷冲击；台车的环轨架其整体形状相似于对应的隧道断面，一方面有利于充分利用隧道内有限的空间设计整车，满足过车要求；另一方面有利于钻机驱动装置绕着环形轨道相对运行时覆盖更多的炮眼；台车的底架总成带有可调整台车水平度的液压伸缩支腿以及旋转式的操作平台；配备有作业平台，为操作人员抵近掌子面测量划线及装填炸药等施工提供作业平台。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种模块化多功能凿岩台车系统，包括：

履带行走系统，具体包括：履带装置，走行平台，翻转油缸；所述履带装置为两套，且为长履带装置，平行设置于走行平台两侧；每个履带装置上对称设置两个连接法兰座，四个连接法兰座形成用于连接环轨门架的四点支撑；所述走行平台由两根主梁和四根联系梁焊接而成，主梁的两端通过法兰螺栓和抗剪块连接两条履带装置，主梁的两端外侧与折叠翻板通过销轴连接；所述翻转油缸的一端连接于折叠翻板上，另一端固定于连接法兰座上；

环轨门架，包括至少两个平行设置于履带行走系统上的环形轨道，所述环形轨道为分段式环轨，由多段连接而成，其上设置有驱动链槽和环形导槽，所述驱动链槽内设置有链条；

钻机驱动装置，间隔设置于环形轨道上，具体包括：驱动箱，安装于驱动箱上的液压马达，设置于驱动箱下端两侧的可插入环形导槽内部的导向装置；所述导向装置三面固定有摩擦板和调整垫；所述链轮为两个，分别通过花键连接在各自的链轮轴上并分别与环形轨道上的链条齿合，两链轮轴相对端通过传动轴套接，并且其中一个链轮轴的另一端连与液压马达连接；所述导向装置三面固定有摩擦板和调整垫。

优化的，上述的一种模块化多功能凿岩台车系统，所述走行平台的前端及后端分别设置有折叠翻板。

优化的，上述的一种模块化多功能凿岩台车系统，环形轨道之间设置纵向联接梁，环形轨道的环形内设置横向联接梁。

优化的，上述的一种模块化多功能凿岩台车系统，底架上带有可调整台车水平度的液压伸缩支腿以及旋转操作平台。优化的，上述的一种模块化多功能凿岩台车系统，还包括：作业平台，其包括内外柱升降系统；所述内外柱升降系统上安装有若干个移动平台，其底部设置有支腿总成。

优化的，上述的一种模块化多功能凿岩台车系统，作业平台还包括：上平台总成、内外柱升降系统、中间移动平台、下移动平台、下翻转平台、支腿总成、走行机构、辅助起吊装置、下横联，其中：所述走行机构为作业平台的行走和支撑装置，其按前后左右对称布置在内外柱升降系统下端，形成四点支撑，每套走行机构带有独立的转向机构，可以实现多种方式转向，所述上平台总成安装于内外柱升降系统的上端，所述中间移动平台安装于内外柱升降系统的中部，所述下移动平台安装于下横联上部，所述下横联安装于内外柱升降系统的下部，所述侧翻转平台安装于下横联侧面，所述支腿总成安装于内外柱升降系统的下部。

优化的，上述的一种模块化多功能凿岩台车系统，所述上平台总成上端设置有辅助起吊装置，其用于下移动平台辅助起吊，所述辅助起吊装置包括上支座、电动环链葫芦和下支座，所述上支座固接于上平台总成，所述下支座固接于下移动平台。

因此，本发明具有如下优点：

(1)采用2条长履带，通过差速实现转向，能适应恶劣的隧道环境；两条履带之间自带走行平台和折叠翻板，连接两履带装置的走行平台及前后折叠翻板除能克服较大的转向扭矩且保证履带走行系统自身的结构强度和刚度外，还能满足过车要求；整个支撑通过钢结构实现，其整个台车的升降是靠通过支腿油缸实现，安全可靠。

(2)采用分段式环轨，不仅方便运输，钻机运行的范围更大，整个环轨形状相似于隧道断面；并且改变传统的大小齿轮传动方式，改为链轮链条传动，链条铺设在环轨内，传动方式更为简单可靠；

(3)平台为轮胎走行，可满足整机直行、斜行、原地转向；并且采用套管式伸缩门架结构，通过油缸和辅助起吊装置可调整整机高度和下平台高度；增设了调整作业平台水平的支腿总成，在隧道内不平整地面上施工时能保证作业平台处于水平位置。

附图说明

图1显示了本发明的模块化门式多功能凿岩台车的整体示意图。

图2显示了本发明的左视图。

图3显示了本发明履带行走系统的主视图。

图4-1显示了本发明履带行走系统的俯视图。

图4-2为履带走行系统的左视图。

图5-1显示了本发明环轨架的主视图。

图5-2显示了不带驱动装置时的环轨架的主视图。

图6显示了本发明环轨架的左视图。

图7显示了本发明钻机驱动装置主视图。

图8显示了本发明钻机驱动装置A-A向的放大视图。

图9显示了本发明环轨架与钻机驱动装置B-B向装配放大视图。

图10显示了本发明底架总成主视图。

图11显示了本发明作业平台的主视图。

图12显示了本发明作业平台的左视图。

图中，1、履带走行系统；2、环轨架；3、钻机驱动装置；4、底架总成；5、液压钻机；6、作业平台；7、电器液压系统；1-1.履带装置，1-2.连接法兰座，1-3.折叠翻板，1-4.走行平台，1-5.翻转油缸；2-1、环形轨道；2-2、链条；2-3、驱动链槽；2-4、环形导槽；2-5、纵向联接梁；2-6、横向联接梁；3-1、驱动箱；3-2、液压马达；3-3、链轮轴；3-4、链轮；3-5、传动轴；3-6、导向装置；3-7、制动盘；4-1、底架；4-2、液压伸缩支腿；4-3、旋转操作台；6-1、上平台总成；6-2、内外柱升降系统；6-3、中间移动平台；6-4、下移动平台；6-5、下翻转平台；6-6、支腿总成；6-7、走行机构；6-8、辅助起吊装置；6-9、下横联。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：

本发明的模块化门式多功能凿岩台车如图1-2所示。包括：履带走行系统1；环轨架2；钻机驱动装置3；底架总成4；液压钻机5；作业平台6；电器液压系统7等部件。

履带走行系统1如图3，图4-1，图4-2所示。履带走行系统1为台车的行走和支撑装置，自带走行平台和折叠翻板，既能满足过车要求，又能克服履带转向时所产生的转向载荷冲击。该系统包括履带装置1-1，连接法兰座1-2，折叠翻板1-3，走行平台1-4，翻转油缸1-5，第一油缸支座，第二油缸支座。两套履带装置1-1与四套连接法兰座1-2的下部通过销轴连接，形成四点支撑，拆卸方便，有利于履带装置1-1的检查维修。连接法兰座1-2位于履带装置1-1的正上方，其上部与环轨门架2通过螺栓连接，有利于让出过车通道。走行平台1-4是由两根主梁和四根联系梁焊接而成，主梁的两端通过法兰螺栓和抗剪块将两条履带装置1-1连接起来，螺栓主要起着连接作用，抗剪块用来承受走行平台1-4上过车以及履带走行系统1转向所产生的冲击载荷对螺栓的剪切力，避免螺栓受剪。走行平台1-4两个主梁的外侧与折叠翻板1-3通过销轴连接，两者之前可以相对转动，当要求过车的时候，通过翻转油缸1-5将折叠翻板1-3放下，当走行和钻孔的时候，翻转油缸1-5将折叠翻板1-3收起，使折叠翻板与水平面成一定的夹角。翻转油缸1-5一端与第一油缸支座连接，另一端与第二油缸支座连接，第一油缸支座和第二油缸支座分别固定在连接法兰座1-2和折叠翻板1-3上。整个走行系统的结构不仅保留了传统的差速转向的原理，采用销轴与履带装置1-1连接，形成四点支撑体系，方便拆卸维修。更重要的是整个走行系统自带走行平台1-4和折叠翻板1-3，既能满足其他设备的通过要求，又能满足过车和转向的强度要求，同时保护了环轨门架的环轨，避免转向冲击载荷导致环轨受力变形而影响钻机的定位钻孔精度。

环轨架2如图5-1至图6所示。包括：前后平行设置的两条相互平行的环形轨道2-1以及连接两条环形轨道的纵向联接梁2-5和横向联接梁2-6，保证作业时环轨架2的刚度，环形轨道2-1由多段通过螺栓连接而成，便于加工和安装运输，其整体形状相似于对应的隧道断面，一方面有利于充分利用隧道内有限的空间设计整车，另一方面有利于钻机驱动装置1绕着环形轨道相对运行时覆盖更多的炮眼，环形轨道2-1上设置有驱动链槽2-3和环形导槽2-4，链条2-2通过销轴铺设在驱动链槽2-3内。

钻机驱动装置3如图7-9所示。包括驱动箱3-1；液压马达3-2；链轮轴3-3；链轮3-4；传动轴3-5；导向装置3-6；摩擦板；调整垫；其中液压马达3-2和钻机分别安装在驱动箱3-1纵向的左右两端，分别作为驱动源和工作机构，驱动箱3-1下端两侧连接的导向装置3-6可伸入环形导槽2-4内，以实现准确的导向和避免脱离，导向装置3-6三面固定有摩擦板和调整垫，能有效的减小钻机驱动装置3在环形轨道2-1上运行时的摩擦力和调整两者之间的安装间隙，链轮3-4有两个，并分别啮合于环形轨道2-1的链条2-2上，两链轮3-4分别通过花键连接在各自的链轮轴3-3，两链轮轴3-3两端通过传动轴3-5套接，其中一链轮轴3-3的另一端连接有液压马达3-2。由此，通过液压马达3-2的驱动带动一端的链轮3-4相对链条2-2啮合旋转，再通过传动轴3-5带动另一端的链轮3-4相对链条2-2啮合旋转，从而实现钻机沿环形轨道2-1移动，每个钻机驱动装置3可沿环形轨道2-1转动一定的角度，通过多个可在环面上调整位置的钻机可方便的钻打掌子面上呈环形布置的炮眼。制动盘3-7通过螺栓连接在钻机驱动装置3上，当钻机驱动装置3沿着环形轨道2-1运行时，制动盘3处于开启状态，当运行到位后，制动盘3-7和液压马达3-2自带的制动装置同时作用，以增加制动可靠性和钻孔时的稳定性。

底架总成4如图10所示。其下端连接履带走行系统1，上端连接环轨架2装置，前端固定两台液压钻机5，前端下侧连接有旋转操作平台4-3，主要控制凿岩台车履带走行、前后折叠翻板1-3、液压伸缩支腿4-2以及凿岩机工作，当要求过车时，旋转操作平台4-3才会从台车内腔旋转至底架4-1的下方，后端连接有液压伸缩支腿4-2，当液压钻机5工作时，液压伸缩支腿4-2伸出撑地，可调整台车的水平度，为台车提供稳定的支撑。

所述液压钻机5为整个台车的工作机构，其可包括液压凿岩机、推进梁、钻臂等，所述钻臂可包含变幅机构和偏转机构，实现可调的上下变幅和左右偏摆，以及推进梁的偏摆和回转，实现不同位置、不同角度的炮眼和锚杆孔的钻打。

作业平台如图11-图12所示。包括：上平台总成6-1、内外柱升降系统6-2、中间移动平台6-3、下移动平台6-4、下翻转平台6-5、支腿总成6-6、走行机构6-7、辅助起吊装置6-8、下横联6-9等部件。

所述走行机构6-7为作业平台的行走和支撑装置，其按前后左右对称布置在内外柱升降系统6-2下端，形成四点支撑，每套走行机构带有独立的转向机构，可以实现多种方式转向，所述上平台总成6-1安装于内外柱升降系统6-2的上端，所述中间移动平台6-3安装于内外柱升降系统6-2的中部，所述下移动平台6-4安装于下横联6-9上部，所述下横联6-9安装于内外柱升降系统6-2的下部，所述侧翻转平台5安装于下横联6-9侧面，所述支腿总成6-6安装于内外柱升降系统6-2的下部。

参见图12，所述上平台总成6-1上端设置有辅助起吊装置6-8，其用于下移动平台6-4辅助起吊，从而调整整机高度，满足整机过车要求。所述辅助起吊装置6-8包括上支座、电动环链葫芦和下支座，所述上支座固接于上平台总成6-1，所述下支座固接于下移动平台6-4。

电器液压系统7为整个台车的动力源，集中布置在台车的后端部。通过上述描述可知，本发明的优点在于：

1、可拆卸的主体结构，通过简单拆装底架总成可调整整机高度，分别适应隧道的全断面和台阶法施工作业时对台车整机不同的高度要求。

2、自带走行平台和折叠翻板的履带走行系统，既能满足其他设备的通过要求，又能满足过车和转向的强度要求，同时保护了凿岩台车的环轨门架上的环轨，避免转向冲击载荷导致环轨受力变形而影响钻机的定位钻孔精度。

3、环形轨道由多段通过螺栓连接而成，便于加工和安装运输，其整体形状相似于对应的隧道断面，一方面有利于充分利用隧道内有限的空间设计整车，满足过车要求，另一方面有利于钻机驱动装置绕着环形轨道相对运行时覆盖更多的炮眼。

4、可设置数台液压钻机，实现全断面及台阶法施工时掌子面的全面覆盖，无盲区，无死角。

5、可调整台车水平度的液压伸缩支腿，在隧道内不平整地面上施工时能保证台车处于水平位置并为台车提供稳定的支撑。旋转式的操作平台，主要控制凿岩台车履带走行、前后折叠翻板、液压伸缩支腿以及凿岩机工作，当液压钻机工作时，旋转操作平台才会从台车内腔旋转至底架的下方，操作方便灵活且不影响过车。

6、分离式作业平台，作业平台采用套管式伸缩门架结构，能满足操作人员抵近掌子面测量划线、装填炸药及清危岩等施工作业，配合模块化门式多功能凿岩台车实现隧道施工全断面和台阶法作业的机械化，大幅减少了人工作业量，提高了施工效率。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (7)

1.一种模块化多功能凿岩台车系统，其特征在于，包括：

履带行走系统(1)，具体包括：履带装置(1-1)，走行平台(1-4)，翻转油缸(1-5)；所述履带装置(1-1)为两套，且为长履带装置，平行设置于走行平台(1-4)两侧；每个履带装置(1-1)上对称设置两个连接法兰座(1-2)，四个连接法兰座(1-2)形成用于连接环轨门架(2)的四点支撑；所述走行平台(1-4)由两根主梁和四根联系梁焊接而成，主梁的两端通过法兰螺栓和抗剪块连接两条履带装置(1-1)，主梁的两端外侧与折叠翻板(1-3)通过销轴连接；所述翻转油缸(1-5)的一端连接于折叠翻板(1-3)上，另一端固定于连接法兰座(1-2)上；连接法兰座(1-2)位于履带装置(1-1)的正上方，其上部与环轨门架(2)通过螺栓连接；

环轨门架(2)，包括至少两个平行设置于履带行走系统(1)上的环形轨道(2-1)，所述环形轨道(2-1)为分段式环轨，由多段连接而成，其上设置有驱动链槽(2-3)和环形导槽(2-4)，所述驱动链槽(2-3)内设置有链条(2-2)；

钻机驱动装置(3)，间隔设置于环形轨道(2-1)上，具体包括：驱动箱(3-1)，安装于驱动箱(3-1)上的液压马达(3-2)，设置于驱动箱(3-1)下端两侧的可插入环形导槽(2-4)内部的导向装置(3-6)；所述导向装置(3-6)三面固定有摩擦板和调整垫；链轮(3-4)为两个，分别通过花键连接在各自的链轮轴(3-3)上并分别与环形轨道(2-1)上的链条(2-2)齿合，两链轮轴(3-3)相对端通过传动轴(3-5)套接，并且其中一个链轮轴(3-3)的另一端与液压马达(3-2)连接。

2.根据权利要求1所述的一种模块化多功能凿岩台车系统，其特征在于，所述走行平台(1-4)的前端及后端分别设置有折叠翻板(1-3)。

3.根据权利要求1所述的一种模块化多功能凿岩台车系统，其特征在于，环形轨道(2-1)之间设置纵向联接梁(2-5)，环形轨道(2-1)的环形内设置横向联接梁(2-6)。

4.根据权利要求1所述的一种模块化多功能凿岩台车系统，其特征在于，底架(4-1)上带有可调整台车水平度的液压伸缩支腿(4-2)以及旋转操作平台(4-3)。

5.根据权利要求1所述的一种模块化多功能凿岩台车系统，其特征在于，还包括：作业平台(6)，其包括内外柱升降系统(6-2)；所述内外柱升降系统(6-2)上安装有若干个移动平台，其底部设置有支腿总成(6-6)。

6.根据权利要求1所述的一种模块化多功能凿岩台车系统，其特征在于，作业平台(6)还包括：上平台总成(6-1)、内外柱升降系统(6-2)、中间移动平台(6-3)、下移动平台(6-4)、下翻转平台(6-5)、支腿总成(6-6)、走行机构(6-7)、辅助起吊装置(6-8)、下横联(6-9)，其中：所述走行机构(6-7)为作业平台的行走和支撑装置，其按前后左右对称布置在内外柱升降系统(6-2)下端，形成四点支撑，每套走行机构带有独立的转向机构，可以实现多种方式转向，所述上平台总成(6-1)安装于内外柱升降系统(6-2)的上端，所述中间移动平台(6-3)安装于内外柱升降系统(6-2)的中部，所述下移动平台(6-4)安装于下横联(6-9)上部，所述下横联(6-9)安装于内外柱升降系统(6-2)的下部，侧翻转平台(5)安装于下横联(6-9)侧面，所述支腿总成(6-6)安装于内外柱升降系统(6-2)的下部。

7.根据权利要求6所述的一种模块化多功能凿岩台车系统，其特征在于，上平台总成(6-1)上端设置有辅助起吊装置(6-8)，其用于下移动平台(6-4)辅助起吊，所述辅助起吊装置(6-8)包括上支座、电动环链葫芦和下支座，所述上支座固接于上平台总成(6-1)，所述下支座固接于下移动平台(6-4)。