CN108505936A - 一种煤矿三轴遥控钻杆车 - Google Patents
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Abstract
一种煤矿用三轴遥控钻杆车，包括设置在底部用于支撑的履带底盘、固定在履带底盘上部的自动钻杆箱、提供动力的泵动力系统和控制模块，所述泵动力系统输出高压油为履带底盘和自动钻杆箱提供动力，所述自动钻杆箱包括带有机械手的机械臂、放置钻杆且两侧横向设有传动机构的钻杆箱和设置在钻杆箱两侧且带有竖向滑轨的滑动机构，所述控制模块实现对自动钻杆箱、履带底盘和泵动力系统的信号控制。本发明所述的一种煤矿三轴遥控钻杆车，把工人从恶劣的施工现场中解放出来或者远离第一施工现场，避免工人受到突发情况下的直接伤害，同时降低工人的劳动强度，工作时性能稳定，操作简便，适于在行业内进行推广。
Description
技术领域
本发明属于井下矿用装备领域，具体为一种煤矿三轴遥控钻杆车。
背景技术
在煤矿资源采掘的过程中，打孔施工作业是必不可少的安全保障措施。为保证巷道施工安全，在进行采掘的过程前需要利用钻孔设备在岩层、煤层内部钻孔。钻孔深度根据工艺要求的不同而不同，在钻孔过程中都需要使用钻杆以及人工来装卸钻杆。井下地质条件复杂，钻孔施工过程中情况更是多变，工人在钻机旁安装、拆卸钻杆，不仅工作量大、劳动强度重，而且一旦出现突发情况，现场施工操作工人往往难以躲闪，这样对工人的身体健康造成极大的安全隐患。
发明内容
为了解决上述问题，把工人从恶劣的施工现场中解放出来或者远离第一施工现场，避免工人受到突发情况下的直接伤害，同时降低工人的劳动强度，本发明研究出一种煤矿用三轴遥控钻杆车。
本发明为了解决上述问题所采取的技术方案为：
一种煤矿用三轴遥控钻杆车，包括设置在底部用于支撑的履带底盘、固定在履带底盘上部的自动钻杆箱、提供动力的泵动力系统和控制模块，所述履带底盘上设置有带转动轴的回转机构，回转机构的上部面与自动钻杆箱的底部固定连接并控制自动钻杆箱绕转动轴转动，所述泵动力系统输出高压油为履带底盘和自动钻杆箱提供动力，所述自动钻杆箱包括带有机械手的机械臂、放置钻杆且两侧横向设有传动机构的钻杆箱和设置在钻杆箱两侧且带有竖向滑轨的滑动机构，机械臂通过传动机构和竖向滑轨位置的配合能够实现对钻杆箱最上层任意位置钻杆的抓取，所述控制模块实现对自动钻杆箱、履带底盘和泵动力系统的信号控制；所述履带底盘包括履带和底盘，所述履带设置在底盘的下部面，所述履带包括一个行走马达和环绕行走马达设置的履带链条，所述行走马达控制履带链条的行走方向，所述回转机构贯穿履带底盘设置，所述回转机构通过螺栓固定设置在底盘上，回转机构内部设置的转动轴下部贯穿底盘后与履带固定连接，上部与设置在底盘上方的自动钻杆箱固定连接，所述回转机构能够带动自动钻杆箱在底盘上绕转动轴水平转动；所述的泵动力系统包括带电机的液压油箱和与液压油箱连接的液压泵，所述电机带动液压泵旋转，使液压泵将液压油箱内部的液压油抽出，经过液压泵输出高压油为履带底盘和自动钻杆箱提供动力；所述钻杆箱与履带平行的两个侧面分别横向设置有两个传动机构，每个所述竖向设置的滑动机构的下端设置在传动机构上且能沿传动机构水平滑行，每个所述的滑动机构均设置有竖向滑轨，机械臂横向设置在钻杆箱的上方且两端分别套设在两个竖向滑轨上，所述机械臂在滑轨油缸的驱动下可沿滑动机构上升或下降，所述机械臂包括横向设置在钻杆箱上方且套设在竖向滑轨上的横臂和滑动套设在横臂上的竖臂，所述竖臂的两端均设置有垂直摆角油缸，竖臂的一端与横臂垂直连接，另一端设置有机械手，两个垂直摆角油缸分别带动竖臂和机械手两个轴向上旋转，机械手与竖臂连接的位置还设置有机械手油缸，机械手油缸驱动机械手的开合，所述钻杆箱的内部包括连接框架和升降底盘，所述连接框架通过螺栓固定设置在钻杆箱的内部以限定钻杆的放置位置及相互之间的距离，所述升降底盘套设在竖向设置的丝杠上，丝杠的底部设置有旋转马达，通过驱动旋转马达转动丝杠从而控制升降底盘的上升或下降，从而实现钻杆层的上升或下降，所述控制模块包括电液控制模块与电气控制模块，所述电液控制模块通过液压泵附带的液压管路与履带底盘、自动钻杆箱沟通，电气控制模块与电液控制模块之间进行电连接。
优选的，所述液压油箱为焊接箱体，内部安装有吸油过滤器和回油过滤器，所述液压油箱内储存的液压油经吸油过滤器过滤后进入液压泵，由液压泵输出高压油为履带底盘和自动钻杆箱提供动力，后经回油过滤器过滤后重新回流到液压油箱中循环使用。
优选的，所述履带底盘上还设置有隔爆开关，所述隔爆开关的输入端皆有高压电线，高压电经隔爆开关降压后，隔爆开关将低压电输出给控制模块，实现对控制模块的供电。
优选的，每个所述的传动机构包括横向设置的传动导轨和位于传动导轨一端的驱动马达，所述控制模块中的电液控制模块驱动位于传动导轨一端的驱动马达运动，从而带动设置在传动导轨上的滑动机构水平横向移动。
本发明的有益效果：
第一、本发明所述的一种煤矿三轴遥控钻杆车，通过在钻杆车下方设置履带，降低了井下钻杆运输的困难；
第二、本发明所述的一种煤矿三轴遥控钻杆车，通过钻杆车实现自动上钻杆与自动回收钻杆功能，避免了人工直接安装钻杆，极大降低了工人的劳动强度；
第三、本发明所述的一种煤矿三轴遥控钻杆车，通过PLC和遥控控制可以实现工人与打钻现场有一定的距离，避免受到突发情况的直接伤害；
综上所述，本发明所述的一种煤矿三轴遥控钻杆车，把工人从恶劣的施工现场中解放出来或者远离第一施工现场，避免工人受到突发情况下的直接伤害，同时降低工人的劳动强度，工作时性能稳定，操作简便，适于在行业内进行推广。
附图说明
图1为本发明所述的一种煤矿三轴遥控钻杆车的结构示意图；
图2为本发明所述的一种煤矿三轴遥控钻杆车中履带底盘部分结构示意图；
图3为本发明所述的一种煤矿三轴遥控钻杆车中泵动力系统部分结构示意图；
图4为本发明所述的一种煤矿三轴遥控钻杆车中液压油箱部分结构示意图；
图5为本发明所述的一种煤矿三轴遥控钻杆车中自动钻杆箱部分结构示意图。
图中标记：1、履带底盘，101、履带，102、底盘，103、行走马达，104、回转机构，2、泵动力系统，201、电机，202、液压泵，3、液压油箱，301、吸油过滤器，302、回油过滤器，303、液压油，4、自动钻杆箱，401、机械臂，402、钻杆箱，403、滑动机构，5、控制模块，6、隔爆开关。
具体实施方式
结合以下具体实施例，对本发明作进一步的详细说明，本发明的保护范围不局限于以下实施例。实施本发明的过程、条件、试剂、实验方法等，除以下专门提及的内容之外，均为本领域的普遍知识和公知常识，本发明没有特别限制内容。
一种煤矿用三轴遥控钻杆车，包括设置在底部用于支撑的履带底盘1、固定在履带底盘1上部的自动钻杆箱4、提供动力的泵动力系统2和控制模块5，所述履带底盘1上设置有带转动轴的回转机构104，回转机构104的上部面与自动钻杆箱4的底部固定连接并控制自动钻杆箱4绕转动轴转动，所述泵动力系统2输出高压油为履带底盘1和自动钻杆箱4提供动力，所述自动钻杆箱4包括带有机械手的机械臂401、放置钻杆且两侧横向设有传动机构的钻杆箱402和设置在钻杆箱402两侧且带有竖向滑轨的滑动机构403，机械臂401通过传动机构和竖向滑轨位置的配合能够实现对钻杆箱402最上层任意位置钻杆的抓取，所述控制模块5实现对自动钻杆箱4、履带底盘1和泵动力系统2的信号控制；所述履带底盘1包括履带101和底盘102，所述履带101设置在底盘102的下部面，所述履带101包括一个行走马达103和环绕行走马达103设置的履带链条，所述行走马达103控制履带链条的行走方向，所述回转机构104贯穿履带底盘1设置，所述回转机构104通过螺栓固定设置在底盘102上，回转机构104内部设置的转动轴下部贯穿底盘102后与履带101固定连接，上部与设置在底盘102上方的自动钻杆箱4固定连接，所述回转机构104能够带动自动钻杆箱4在底盘102上绕转动轴水平转动；所述的泵动力系统2包括带电机201的液压油箱3和与液压油箱3连接的液压泵202，所述电机201带动液压泵202旋转，使液压泵202将液压油箱3内部的液压油303抽出，经过液压泵202输出高压油为履带底盘1和自动钻杆箱4提供动力；所述钻杆箱402与履带101平行的两个侧面分别横向设置有两个传动机构，每个所述竖向设置的滑动机构403的下端设置在传动机构上且能沿传动机构水平滑行，每个所述的滑动机构403均设置有竖向滑轨，机械臂401横向设置在钻杆箱402的上方且两端分别套设在两个竖向滑轨上，所述机械臂401在滑轨油缸的驱动下可沿滑动机构403上升或下降，所述机械臂包括横向设置在钻杆箱402上方且套设在竖向滑轨上的横臂和滑动套设在横臂上的竖臂，所述竖臂的两端均设置有垂直摆角油缸，竖臂的一端与横臂垂直连接，另一端设置有机械手，两个垂直摆角油缸分别带动竖臂和机械手两个轴向上旋转，机械手与竖臂连接的位置还设置有机械手油缸，机械手油缸驱动机械手的开合，所述钻杆箱402的内部包括连接框架和升降底盘，所述连接框架通过螺栓固定设置在钻杆箱402的内部以限定钻杆的放置位置及相互之间的距离，所述升降底盘套设在竖向设置的丝杠上，丝杠的底部设置有旋转马达，通过驱动旋转马达转动丝杠从而控制升降底盘的上升或下降，从而实现钻杆层的上升或下降，所述控制模块5包括电液控制模块501与电气控制模块502，所述电液控制模块501通过液压泵202附带的液压管路与履带底盘1、自动钻杆箱4沟通，电气控制模块502与电液控制模块501之间进行电连接。
进一步的，所述液压油箱3为焊接箱体，内部安装有吸油过滤器301和回油过滤器302，所述液压油箱3内储存的液压油303经吸油过滤器301过滤后进入液压泵202，由液压泵202输出高压油为履带底盘1和自动钻杆箱4提供动力，后经回油过滤器302过滤后重新回流到液压油箱3中循环使用。
进一步的，所述履带底盘1上还设置有隔爆开关6，所述隔爆开关6的输入端皆有高压电线，高压电经隔爆开关6降压后，隔爆开关6将低压电输出给控制模块5，实现对控制模块5的供电。
进一步的，每个所述的传动机构包括横向设置的传动导轨和位于传动导轨一端的驱动马达，所述控制模块5中的电液控制模块501驱动位于传动导轨一端的驱动马达运动，从而带动设置在传动导轨上的滑动机构403水平横向移动。
工作原理：
该三轴遥控钻杆车主要包含1履带底盘、2泵动力系统、3液压油箱、4自动钻杆箱、5控制部分以及6隔爆开关等组成。1履带底盘为钢制焊接履带与钢制焊接底盘组成，为其它部分提供支撑以及行走功能，同时内部含有旋转机构，使4钻杆箱可在底盘表面绕轴旋转；2泵动力系统包含隔爆电机、液压泵，通过隔爆电机驱动液压泵旋转，使液压泵从3液压油箱中吸入液压油，经液压泵做功后转换成高压油，驱动其它元件的运动；3液压油箱为用来储备液压油，同时冷却过滤液压油，保证整个设备的正常运转；4自动钻杆箱包含钻杆框以及机械手，钻杆箱在内部升降马达的驱动下，可将内部钻杆抬升或下降，机械手在两个不同方位的摆角油缸的驱动下，可实现机械手的两个轴向旋转，同时结合1履带底盘中的回转机构，实现机械手的三轴旋转功能；5控制部分包含电气控制部分以及电液控制部分，液压油通过2泵动力系统从3液压油箱中吸出，转换成含有能量的高压油，进入电液控制阀组，在经管路进入各执行元件，电液控制阀在电气控制部分的控制下实现对各执行元件动作的控制，同时电气控制部分通过PLC控制系统接收遥控接收装置传递的信号，实现了对各个执行元件的遥控控制功能；6隔爆开关接入高压电缆，为隔爆电机提供电力，同时通过内部变压为隔爆电气控制箱提供电力输入。
履带底盘1包含钢制履带101与钢制底盘102。钢制履带101内部通过螺栓连接有液压行走马达103。行走马达103在液压油303的驱动下旋转，带动履带链的旋转，从而实现履带101的传动。钢制履带101与钢制底盘102焊接到一起，通过履带101传动实现设备的行走功能。底盘102内部安装有回转机构104，回转机构104一端与底盘102螺栓连接、另外一端与自动钻杆箱4螺栓连接，可以实现自动钻杆箱4在底盘102上绕轴旋转。
泵动力系统2主要包含电机201与液压泵202，电机201固定在底盘102上，液压泵202通过螺栓连接在电机201上，电机201在电力的驱动下旋转，带动液压泵202旋转，使液压泵202从液压油箱3内吸出液压油303，经液压泵202做功后输出高压油，供设备元件提供动力。
液压油箱3为焊接箱体，内部安装有吸油过滤器301与回油过滤器302。箱体内储存液压油303，经吸油过滤器301过滤后进入液压泵202，经回油过滤器302过滤后回到液压油箱3。
自动钻杆箱4主要包含机械臂401、钻杆箱402与滑动机构403。机械臂401上安装有两个垂直摆角油缸，在机械臂401上安装有机械手，机械手在两组摆角油缸的带动下可以实现两个轴向的旋转，同时通过液压驱动机械手油缸，实现机械手的开合。同时机械臂401通过两侧导向轴与滑动机构403上的竖向滑轨连接，并且通过与滑轨上的升降油缸连接，可以实现机械臂401的上升与下降。在摆角油缸、机械手油缸与滑轨升降油缸的作用下，机械手可以向下从钻杆箱402中抓取钻杆，然后上升送出至形成范围内任意角度、任意位置。钻杆箱402包含螺栓连接框架与升降底盘。钻杆箱连接框架各门板通过螺栓与止口定位连接到一起，并且在框架内部通过螺栓固定有隔断，用来限制钻杆之间的距离。升降底板安装在框架内部，底部安装升降马达，驱动螺栓丝杠旋转，带动升降底板升降，从而实现钻杆层的上升与下降。滑动机构403通过螺栓将竖向滑轨固定在钻杆箱402两侧，滑块固定在滑轨上，通过连接板与机械臂401连接到一起。通过在钻杆箱402两侧安装有传动机构，通过液压马达驱动传动轮，传动轮带动传动带运动，传动带与滑块连接板连接到一起，实现机械臂401在钻杆箱402两侧的前后滑动。
控制模块5包含电液控制模块501与电气控制模块502，电液控制模块501通过液压管路与各执行元件以及液压泵202沟通，电气控制模块502通过电缆线与电液控制模块501沟通。通过使用遥控器向遥控接收装置发送信号，遥控接收装置将信号输入PLC，经PLC根据指令输出控制信号，控制电液阀的动作，从而实现各液压执行元件的动作。
隔爆开关6通过螺栓固定在钢制底盘102上。在接入高压电后将高压电输出给隔爆电机，通过另外经过降压将低压电输出给控制模块5，实现控制模块5的供电。
以上所述，仅仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做出任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例描述如上，然而并非用以限定本发明，任何实习本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述所述技术内容做出的些许更动或修饰均为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (4)
1.一种煤矿用三轴遥控钻杆车，包括设置在底部用于支撑的履带底盘（1）、固定在履带底盘（1）上部的自动钻杆箱（4）、提供动力的泵动力系统（2）和控制模块（5），其特征在于：所述履带底盘（1）上设置有带转动轴的回转机构（104），回转机构（104）的上部面与自动钻杆箱（4）的底部固定连接并控制自动钻杆箱（4）绕转动轴转动，所述泵动力系统（2）输出高压油为履带底盘（1）和自动钻杆箱（4）提供动力，所述自动钻杆箱（4）包括带有机械手的机械臂（401）、放置钻杆且两侧横向设有传动机构的钻杆箱（402）和设置在钻杆箱（402）两侧且带有竖向滑轨的滑动机构（403），机械臂（401）通过传动机构和竖向滑轨位置的配合能够实现对钻杆箱（402）最上层任意位置钻杆的抓取，所述控制模块（5）实现对自动钻杆箱（4）、履带底盘（1）和泵动力系统（2）的信号控制；所述履带底盘（1）包括履带（101）和底盘（102），所述履带（101）设置在底盘（102）的下部面，所述履带（101）包括一个行走马达（103）和环绕行走马达（103）设置的履带链条，所述行走马达（103）控制履带链条的行走方向，所述回转机构（104）贯穿履带底盘（1）设置，所述回转机构（104）通过螺栓固定设置在底盘（102）上，回转机构（104）内部设置的转动轴下部贯穿底盘（102）后与履带（101）固定连接，上部与设置在底盘（102）上方的自动钻杆箱（4）固定连接，所述回转机构（104）能够带动自动钻杆箱（4）在底盘（102）上绕转动轴水平转动；所述的泵动力系统（2）包括带电机（201）的液压油箱（3）和与液压油箱（3）连接的液压泵（202），所述电机（201）带动液压泵（202）旋转，使液压泵（202）将液压油箱（3）内部的液压油（303）抽出，经过液压泵（202）输出高压油为履带底盘（1）和自动钻杆箱（4）提供动力；所述钻杆箱（402）与履带（101）平行的两个侧面分别横向设置有两个传动机构，每个所述竖向设置的滑动机构（403）的下端设置在传动机构上且能沿传动机构水平滑行，每个所述的滑动机构（403）均设置有竖向滑轨，机械臂（401）横向设置在钻杆箱（402）的上方且两端分别套设在两个竖向滑轨上，所述机械臂（401）在滑轨油缸的驱动下可沿滑动机构（403）上升或下降，所述机械臂包括横向设置在钻杆箱（402）上方且套设在竖向滑轨上的横臂和滑动套设在横臂上的竖臂，所述竖臂的两端均设置有垂直摆角油缸，竖臂的一端与横臂垂直连接，另一端设置有机械手，两个垂直摆角油缸分别带动竖臂和机械手两个轴向上旋转，机械手与竖臂连接的位置还设置有机械手油缸，机械手油缸驱动机械手的开合，所述钻杆箱（402）的内部包括连接框架和升降底盘，所述连接框架通过螺栓固定设置在钻杆箱（402）的内部以限定钻杆的放置位置及相互之间的距离，所述升降底盘套设在竖向设置的丝杠上，丝杠的底部设置有旋转马达，通过驱动旋转马达转动丝杠从而控制升降底盘的上升或下降，从而实现钻杆层的上升或下降，所述控制模块（5）包括电液控制模块（501）与电气控制模块（502），所述电液控制模块（501）通过液压泵202附带的液压管路与履带底盘（1）、自动钻杆箱（4）沟通，电气控制模块（502）与电液控制模块（501）之间进行电连接。
2.如权利要求1所述的一种煤矿用三轴遥控钻杆车，其特征在于：所述液压油箱（3）为焊接箱体，内部安装有吸油过滤器（301）和回油过滤器（302），所述液压油箱（3）内储存的液压油（303）经吸油过滤器（301）过滤后进入液压泵（202），由液压泵（202）输出高压油为履带底盘（1）和自动钻杆箱（4）提供动力，后经回油过滤器（302）过滤后重新回流到液压油箱（3）中循环使用。
3.如权利要求1所述的一种煤矿用三轴遥控钻杆车，其特征在于：所述履带底盘（1）上还设置有隔爆开关（6），所述隔爆开关（6）的输入端皆有高压电线，高压电经隔爆开关（6）降压后，隔爆开关（6）将低压电输出给控制模块（5），实现对控制模块（5）的供电。
4.如权利要求1所述的一种煤矿用三轴遥控钻杆车，其特征在于：每个所述的传动机构包括横向设置的传动导轨和位于传动导轨一端的驱动马达，所述控制模块（5）中的电液控制模块（501）驱动位于传动导轨一端的驱动马达运动，从而带动设置在传动导轨上的滑动机构（403）水平横向移动。
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