CN108756965A - 一种锚杆钻车 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种锚杆钻车，包括：机架本体、变频调速行走机构、电气控制系统、液压系统、定向巡航控制与步距测量系统、前后稳定装置和锚钻系统，锚钻系统包括:伸缩工作臂、钻架、铺网及临时支护机构和自动喷射药卷系统；变频调速行走机构安装在锚杆钻车的底盘，伸缩工作臂与机架本体销连接，钻架通过伸缩工作臂的旋转液压装置与伸缩工作臂的前端连接，液压系统与旋转液压装置对应设置，定向巡航控制与步距测量系统与变频调速行走机构对应设置，前后稳定装置分别设置在机架本体的前后端。本发明解决了现有技术中采用人工进行安装锚杆、拆装钻杆和药卷作业带来的对操作人员体能消耗大、使操作人员受到粉尘环境和空顶区易冒顶的威胁的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及机械领域，尤其涉及一种锚杆钻车。
背景技术
随着巷道掘进速度的提高和井下操作人员安全性意识加深，对顶板和侧帮维护的操作方式、工序时间以及安全性提出了新的要求。
现有技术中以广泛使用的人工锚杆钻机为例，尽管部分工作实现了液控的自动运行，但是安装锚杆、拆装钻杆和药卷等动作仍需手动作业，不仅对操作人员体能消耗大，而且极为恶劣的粉尘环境和空顶区易冒顶等因素也严重威胁着操作人员的安全。
发明内容
基于以上问题，本发明提出一种锚杆钻车，解决了现有技术中采用人工进行安装锚杆、拆装钻杆和药卷作业带来的对操作人员体能消耗大、使操作人员受到粉尘环境和空顶区易冒顶的威胁的技术问题。
本发明提出一种锚杆钻车，包括：
机架本体、变频调速行走机构、电气控制系统、液压系统、定向巡航控制与步距测量系统、前后稳定装置和锚钻系统，锚钻系统包括:伸缩工作臂、钻架、铺网及临时支护机构和自动喷射药卷系统；
变频调速行走机构安装在锚杆钻车的底盘，伸缩工作臂与机架本体销连接，钻架通过伸缩工作臂的旋转液压装置与伸缩工作臂的前端连接，液压系统与旋转液压装置对应设置，定向巡航控制与步距测量系统与变频调速行走机构对应设置，前后稳定装置分别设置在机架本体的前后端，铺网及临时支护机构设置在锚杆钻车的前端，自动喷射药卷系统固定在伸缩工作臂上，旋转液压装置带动钻架旋转使钻架对顶板打顶锚或对侧壁打侧锚。
此外，锚杆钻车包括两个锚钻系统，两个锚钻系统分别设置在机架本体的两侧，两个锚钻系统同时工作或单独工作，当两个锚钻系统同时工作时，两个锚钻系统同时对同一个顶板或对同一个侧壁打锚或者两个锚钻系统分别对顶板和侧壁打锚。
此外，钻架的调平油缸一端连接伸缩工作臂的工作臂十字块，另一端连接伸缩工作臂的工作臂内套筒，调平油缸的伸缩驱动工作臂十字块，工作臂十字块绕着钻架的回转轴旋转使钻架调平。
此外，钻架通过4个旋转副和1个平移副与机架本体连接。
此外，旋转液压装置为旋转液压马达，伸缩工作臂包括：工作臂侧摆油缸、工作臂回转座、工作臂外套筒、工作臂举升油缸、工作臂内套筒、调平油缸、工作臂十字块、旋转液压马达座和旋转液压马达；
工作臂回转座与机架主体铰接，工作臂外套筒内部安装工作臂内套筒，工作臂内套筒前端铰接工作臂十字块，工作臂十字块与旋转液压马达座铰接，旋转液压马达座与旋转液压马达固定连接，旋转液压马达与钻架连接。
此外，工作臂侧摆油缸推动工作臂回转座左右回转，工作臂举升油缸推动工作臂外套筒上下回转，工作臂内套筒沿工作臂外套筒长度方向由内置油缸推动。
此外，工作臂十字块通过调平油缸实现在工作臂外套筒上下摆动时保持相对地面平行，工作臂十字块通过其内置油缸伸缩可调整旋转液压马达座与巷道侧壁平行，旋转液压马达使钻架左右90度范围内摆动。
此外，电气控制系统包括CAN总线和内部总线，CAN总线连接钻架、变频调速行走机构和自动喷射药卷系统；内部总线连接煤层硬度分析系统、状态诊断系统和定向巡航控制与步距测量系统。
此外，伸缩工作臂的每个运动关节上均装有传感器，电气控制系统通过传感器实时监控伸缩工作臂的姿态，以得到钻架的空间位置和状态。
此外，定向巡航控制与步距测量系统与电气控制系统电连接，定向巡航控制与步距测量系统用于测量锚杆钻车与巷道相对位置和行走距离，以实现锚杆排距确定。
此外，锚杆钻车还包括驾驶操作与监控系统，驾驶操作与监控系统用于监测电气控制系统，还能够通过驾驶操作与监控系统的操作面板对电气控制系统的参数进行设定。
通过采用上述技术方案，具有如下有益效果：
本发明解决了现有技术中采用人工进行安装锚杆、拆装钻杆和药卷作业带来的对操作人员体能消耗大、使操作人员受到粉尘环境和空顶区易冒顶的威胁的技术问题，本发明采用自动操作的锚杆钻车对顶板和侧壁进行打锚维护，减少了作业人员的工作量，改善了劳动环境，提高了对顶板和侧壁维护的安全系数，降低了施工风险。
附图说明
图1是本发明一个实施例提供的锚杆钻车的结构示意图；
图2是本发明一个实施例提供的锚杆钻车顶板维护示意图；
图3是本发明一个实施例提供的锚杆钻车侧帮壁护示意图；
图4是图1中的锚杆钻车的伸缩工作臂示意图；
图5是图1中的锚杆钻车卷电缆装置示意图。
附图标记表：
1-变频电牵引定步距控制系统 2-电气控制系统 3-伸缩工作臂
4-自动钻架 5-液压系统 6-机架
7-驾驶操作与监控系统 8-定向巡航控制与步距测量系统 9-前后稳定装置
11-铺网及临时支护机构 12-喷药卷箱 13-卷电缆装置
31-工作臂侧摆油缸 32-工作臂回转座 33--工作臂外套筒
34-工作臂举升油缸 35-工作臂内套筒 36-调平油缸
37-工作臂十字块 38-旋转液压马达座 39-旋转液压马达
41-回转轴 42-调平油缸
131-电缆 132-导向口 133-摆线器
134-卷电缆滚筒 135卷缆马达
具体实施方式
以下结合具体实施方案和附图对本发明进行进一步的详细描述。其只意在详细阐述本发明的具体实施方案，并不对本发明产生任何限制，本发明的保护范围以权利要求书为准。
参照图1，本发明提出一种锚杆钻车，包括：
机架本体6、变频调速行走机构1、电气控制系统2、液压系统5、定向巡航控制与步距测量系统8、前后稳定装置9和锚钻系统，锚钻系统包括:伸缩工作臂3、钻架4、铺网及临时支护机构11和自动喷射药卷系统12；
变频调速行走机构1安装在锚杆钻车的底盘，伸缩工作臂3与机架本体6销连接，钻架4通过伸缩工作臂3的旋转液压装置39与伸缩工作臂3的前端连接，液压系统5与旋转液压装置39对应设置，定向巡航控制与步距测量系统8与变频调速行走机构1对应设置，前后稳定装置9分别设置在机架本体6的前后端，铺网及临时支护机构11设置在锚杆钻车的前端，自动喷射药卷系统12固定在伸缩工作臂3上，旋转液压装置39带动钻架4旋转使钻架4对顶板打顶锚或对侧壁打侧锚。
如图2和图3所示，伸缩工作臂3能够向外摆，也能够上下摆动，例如伸缩工作臂3可向外摆动47度，并伸长700mm，例如可以上扬60度，伸长700mm，以满足高从2800mm到5200mm巷道的顶板维护。可选地，钻架4具有自动钻孔、自动紧固锚杆和自动喷射药卷的功能；可选地，钻架可以向下摆动20度，向上摆动100度以适应侧壁的角度。前后稳定装置9使在工作状态下的机架本体6稳定。定向巡航控制与步距测量系统8用于测量锚杆钻车与巷道之间的相对位置以及测量行走距离，从而保证每排锚杆间距与设定开采工艺参数一致。
当锚杆钻车工作时，前后稳定装置9伸出，网卷的一端可以由人工或机械操作固定在顶板上，网卷的另一端连接铺网及临时支护机构11，随着锚杆钻车向前行驶，网卷可以顺势被拉开。当对顶板进行维护时，伸缩工作臂3向上伸出以顶住顶板，钻架4的钻箱对顶板打顶锚孔，当打完后，钻架4先移走，使自动喷射药卷系统12将树脂药卷(锚固剂药卷)自动喷射到钻孔内，钻架移回，把锚杆装入钻孔中并搅拌树脂药卷使凝固，用钻箱将锚杆紧固，最后按照设定的程序将防护网所需要的整排锚杆打完。当对侧壁进行维护时，伸缩工作臂3向外伸出，旋转钻架4至于侧壁垂直，伸缩工作臂3顶住侧壁，钻架4的钻箱对侧壁打侧锚孔，自动喷射药卷系统12将树脂药卷(锚固剂药卷)自动喷射到钻孔内，把锚杆装入钻孔中并搅拌树脂药卷使凝固，用钻箱将锚杆紧固，最后按照设定的程序将防护网所需要的整排锚杆打完。当对顶板和侧壁的维护完成后，锚杆钻车自动前移，通过定向巡航控制与步距测量系统8实时测量锚杆钻车与巷道相对位置，以及测量锚杆钻车行走距离，然后电气控制系统2控制锚杆钻车到需要下打一排锚杆的位置自动停车，保证锚杆排距与设定开采工艺参数一致。
本发明实施例解决了现有技术中采用人工进行安装锚杆、拆装钻杆和药卷作业带来的对操作人员体能消耗大、使操作人员受到粉尘环境和空顶区易冒顶的威胁的技术问题，本发明实施例采用自动操作的锚杆钻车对顶板和侧壁进行打锚维护，减少了作业人员的工作量，改善了劳动环境，提高了对顶板和侧壁维护的安全系数，降低了施工风险。
在其中的一个实施例中，锚杆钻车包括两个锚钻系统，两个锚钻系统分别设置在机架本体6的两侧，两个锚钻系统同时工作或单独工作，当两个锚钻系统同时工作时，两个锚钻系统同时对同一个顶板或对同一个侧壁打锚或者两个锚钻系统分别对顶板和侧壁打锚。
在机架本体6的两侧分别设置一个锚钻系统，当施工区域小时，可以只采用一个锚钻系统对顶板或侧壁进行维护，当施工区域大时，可以使两个锚钻系统同时工作，以提高维护效率，也可以使一个锚钻系统对顶板进行维护，另一个锚钻系统对侧壁进行维护。
在其中的一个实施例中，钻架4的调平油缸42一端连接伸缩工作臂3的工作臂十字块37，另一端连接伸缩工作臂3的工作臂内套筒35，调平油缸42的伸缩驱动工作臂十字块37，工作臂十字块37绕着钻架4的回转轴41旋转使钻架4调平。
调平油缸42用于调节钻架4，并使钻架4保持水平，以保证钻架4在工作状态下与顶板或侧壁保持平行，从而保证维护质量。
在其中的一个实施例中，钻架4通过4个旋转副和1个平移副与机架本体6连接。
钻架4通过4个旋转副和1个平移副与机架本体6连接，保证了钻架4可以在不同高度和不同宽度的巷道内实现对巷道进行顶板和侧壁的维护。
参照图4，在其中的一个实施例中，旋转液压装置39为旋转液压马达39，伸缩工作臂3包括：工作臂侧摆油缸31、工作臂回转座32、工作臂外套筒33、工作臂举升油缸34、工作臂内套筒35、调平油缸36、工作臂十字块37、旋转液压马达座38和旋转液压马达39；
工作臂回转座32与机架主体6铰接，工作臂外套筒33内部安装工作臂内套筒35，工作臂内套筒35前端铰接工作臂十字块37，工作臂十字块37与旋转液压马达座38铰接，旋转液压马达座38与旋转液压马达39固定连接，旋转液压马达39与钻架4连接。
伸缩工作臂3为锚杆钻车的重要部件，伸缩工作臂3中的工作臂回转座32与机架7铰接，工作臂侧摆油缸31可推动工作臂回转座32左右回转，工作臂外套筒33与工作臂回转座32铰接，工作臂举升油缸34可推动工作臂外套筒33上下回转，工作臂外套筒33内部安装工作臂内套筒35，工作臂内套筒35可以沿工作臂外套筒33长度方向由内置油缸推动，工作臂内套筒35前端铰接工作臂十字块37，工作臂十字块37通过调平油缸36实现在工作臂外套筒33上下摆动时保持相对地面平行，工作臂十字块37与旋转液压马达座38铰接，通过其内置油缸伸缩可调整旋转液压马达座38与巷道的侧壁平行，旋转液压马达座38与旋转液压马达39固定，旋转液压马达39与钻架4连接，旋转液压马达39能够使钻架4左右90度摆动以实现顶板、侧壁维护切换。
在其中的一个实施例中，工作臂侧摆油缸31推动工作臂回转座32左右回转，工作臂举升油缸34推动工作臂外套筒33上下回转，工作臂内套筒35沿工作臂外套筒33长度方向由内置油缸推动。
在其中的一个实施例中，工作臂十字块37通过调平油缸36实现在工作臂外套筒33上下摆动时保持相对地面平行，工作臂十字块37通过其内置油缸伸缩可调整旋转液压马达座38与巷道侧壁平行，旋转液压马达39使钻架4左右90度范围内摆动。通过使钻架4左右90度范围内摆动，使钻架4能够在顶板和侧壁间交换维护。
在其中的一个实施例中，电气控制系统2包括CAN总线和内部总线，CAN总线连接钻架4、变频调速行走机构1和自动喷射药卷系统12；内部总线连接煤层硬度分析系统、状态诊断系统和定向巡航控制与步距测量系统8。
CAN总线和内部总线通过中控主机连接，成为一体，互相交联。在电气控制系统2的中控主机的统一指挥下，智能的锚杆钻车各个系统协调工作，保证整机功能的实现。
在其中的一个实施例中，伸缩工作臂3的每个运动关节上均装有传感器，电气控制系统2通过传感器实时监控伸缩工作臂3的姿态，以得到钻架4的空间位置和状态。
通过监控伸缩工作臂3得到钻架4的空间位置和状态，使操作人员能够及时根据具体情况对钻架4进行调整和修正。
在其中的一个实施例中，定向巡航控制与步距测量系统8与电气控制系统2电连接，定向巡航控制与步距测量系统8用于测量锚杆钻车与巷道相对位置和行走距离，以实现锚杆排距确定。
在其中的一个实施例中，锚杆钻车还包括驾驶操作与监控系统7，驾驶操作与监控系统7用于监测电气控制系统2，还能够通过驾驶操作与监控系统7的操作面板对电气控制系统2的参数进行设定。
参照图5所示，卷电缆装置13中的电缆131经过四周带有保护滚子的导向口132后，穿过摆线器133缠绕到大容量的卷电缆滚筒装置134，卷电缆滚筒装置134可缠绕160米电缆，卷电缆滚筒134由卷缆马达135控制，当给液压系统的泵电机供电时，卷缆马达135带动卷缆滚筒134会自动张紧所有松弛的电缆。
以上所述的仅是本发明的原理和较佳的实施例。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在本发明原理的基础上，还可以做出若干其它变型，也应视为本发明的保护范围。
Claims (11)
1.一种锚杆钻车，其特征在于，包括：
机架本体、变频调速行走机构、电气控制系统、液压系统、定向巡航控制与步距测量系统、前后稳定装置和锚钻系统，锚钻系统包括:伸缩工作臂、钻架、铺网及临时支护机构和自动喷射药卷系统；
变频调速行走机构安装在锚杆钻车的底盘，伸缩工作臂与机架本体销连接，钻架通过伸缩工作臂的旋转液压装置与伸缩工作臂的前端连接，液压系统与旋转液压装置对应设置，定向巡航控制与步距测量系统与变频调速行走机构对应设置，前后稳定装置分别设置在机架本体的前后端，铺网及临时支护机构设置在锚杆钻车的前端，自动喷射药卷系统固定在伸缩工作臂上，旋转液压装置带动钻架旋转使钻架对顶板打顶锚或对侧壁打侧锚。
2.根据权利要求1所述的锚杆钻车，其特征在于，
锚杆钻车包括两个锚钻系统，两个锚钻系统分别设置在机架本体的两侧，两个锚钻系统同时工作或单独工作，当两个锚钻系统同时工作时，两个锚钻系统同时对同一个顶板或对同一个侧壁打锚或者两个锚钻系统分别对顶板和侧壁打锚。
3.根据权利要求1所述的锚杆钻车，其特征在于，
钻架的调平油缸一端连接伸缩工作臂的工作臂十字块，另一端连接伸缩工作臂的工作臂内套筒，调平油缸的伸缩驱动工作臂十字块，工作臂十字块绕着钻架的回转轴旋转使钻架调平。
4.根据权利要求1所述的锚杆钻车，其特征在于，
钻架通过4个旋转副和1个平移副与机架本体连接。
5.根据权利要求1所述的锚杆钻车，其特征在于，
旋转液压装置为旋转液压马达，伸缩工作臂包括：工作臂侧摆油缸、工作臂回转座、工作臂外套筒、工作臂举升油缸、工作臂内套筒、调平油缸、工作臂十字块、旋转液压马达座和旋转液压马达；
工作臂回转座与机架主体铰接，工作臂外套筒内部安装工作臂内套筒，工作臂内套筒前端铰接工作臂十字块，工作臂十字块与旋转液压马达座铰接，旋转液压马达座与旋转液压马达固定连接，旋转液压马达与钻架连接。
6.根据权利要求5所述的锚杆钻车，其特征在于，
工作臂侧摆油缸推动工作臂回转座左右回转，工作臂举升油缸推动工作臂外套筒上下回转，工作臂内套筒沿工作臂外套筒长度方向由内置油缸推动。
7.根据权利要求5所述的锚杆钻车，其特征在于，
工作臂十字块通过调平油缸实现在工作臂外套筒上下摆动时保持相对地面平行，工作臂十字块通过其内置油缸伸缩可调整旋转液压马达座与巷道侧壁平行，旋转液压马达使钻架左右90度范围内摆动。
8.根据权利要求1所述的锚杆钻车，其特征在于，
电气控制系统包括CAN总线和内部总线，CAN总线连接钻架、变频调速行走机构和自动喷射药卷系统；内部总线连接煤层硬度分析系统、状态诊断系统和定向巡航控制与步距测量系统。
9.根据权利要求1所述的锚杆钻车，其特征在于，
伸缩工作臂的每个运动关节上均装有传感器，电气控制系统通过传感器实时监控伸缩工作臂的姿态，以得到钻架的空间位置和状态。
10.根据权利要求1所述的锚杆钻车，其特征在于，
定向巡航控制与步距测量系统与电气控制系统电连接，定向巡航控制与步距测量系统用于测量锚杆钻车与巷道相对位置和行走距离，以实现锚杆排距确定。
11.根据权利要求1至10任一项所述的锚杆钻车，其特征在于，
锚杆钻车还包括驾驶操作与监控系统，驾驶操作与监控系统用于监测电气控制系统，还能够通过驾驶操作与监控系统的操作面板对电气控制系统的参数进行设定。
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