CN110671041A - 多功能掘进一体机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了多功能掘进一体机，它包括用于搭载整个装置的底盘系统，所述底盘系统的中间部位倾斜安装有用于渣料输送的输送机构；所述底盘系统的头部并位于输送机构的上方安装有用于岩体破碎的破碎扒渣机构；在底盘系统的顶部通过多级回转臂机构安装有工作臂，在工作臂的末端安装有回转减速装置，所述回转减速装置的转动盘端面同时布置安装有用于钻孔的钻孔装置和用于劈裂岩体的劈裂装置。此一体机能够集成钻孔、劈裂、破碎和扒渣一体化操作，进而大大的提高了工作效率，整个开采工程只需要一台设备，不需要爆破，是一种适用于无爆破的开采设备。

Description

多功能掘进一体机

技术领域

本发明属于矿用工程机械或者隧道工程机械领域，特别是涉及一种多功能掘进一体机。

背景技术

目前，非煤矿山的巷道掘进和采矿均采用“钻爆法”施工，钻爆法具体步骤：1.人工或机械钻凿炮眼 2. 往炮眼里安装炸药，起爆，崩落 3.将崩落得矿石和废渣装车或用皮带等运输出井 。

钻爆法施工存在的缺点是：1.钻爆法施工爆破动大，破坏山体环境；对围岩稳定不利，需进行支护，影响施工安全及周期。2.钻爆法要用炸药爆破，安全风险大。3.爆破后工作面空气混浊，爆炸产生的有害气体对人身体伤害大，不环保，不健康，工人易得职业病，影响社会和谐。4.钻爆法施工，工艺流程长，施工效率低下。5.钻爆法施工所需要的诸如“火工管理人员”“安全管理人员”等辅助人员多，人工成本高，加上火工品的消耗等，综合生产成本高。6.钻爆法开采往往矿石和废渣一起采，矿石品位下降，选矿难度大。

由于钻爆法的缺陷，各方均在寻求非爆破开采的工艺和相关设备，尝试将各种现有的地面开采技术移植到井下施工。目前世面上单独的劈裂设备已经存在，单独的破碎设掘进备较少，单独扒渣清巷设备很多，单独的钻孔设备也很普遍，但是将钻孔设备和劈裂设备集成在一起，能够钻孔后不移机直接进行劈裂、破碎、清渣的设备没有。需要一个设备工作完，退出工作面，再由另一个设备继续作业，很繁琐，影响效率，不能持续掘进。

发明内容

为解决以上技术问题，本发明提供多功能掘进一体机，此一体机能够集成钻孔、劈裂、破碎和扒渣一体化操作，进而大大的提高了工作效率，整个开采工程只需要一台设备，不需要爆破，是一种适用于无爆破的开采设备。

为了实现上述的技术特征，本发明的目的是这样实现的：多功能掘进一体机，它包括用于搭载整个装置的底盘系统，所述底盘系统的中间部位倾斜安装有用于渣料输送的输送机构；所述底盘系统的头部并位于输送机构的上方安装有用于岩体破碎的破碎扒渣机构；在底盘系统的顶部通过多级回转臂机构安装有工作臂，在工作臂的末端安装有回转减速装置，所述回转减速装置的转动盘端面同时布置安装有用于钻孔的钻孔装置和用于劈裂岩体的劈裂装置。

所述钻孔装置包括机架结构，所述机架结构上安装有多根推进梁，所述推进梁上通过滑动配合安装有钻具回转驱动机构，所述钻具回转驱动机构的动力输出端安装有取芯钻具，并驱动其回转进行钻孔取芯作业；所述取芯钻具支撑在钻具保持架上，钻具保持架固定在机架结构上；在机架结构上固定安装有传动丝杆组件，所述传动丝杆组件与推进传动机构构成丝杆传动配合；所述推进传动机构与钻具回转驱动机构固定相连，并驱动其沿着推进梁滑动，进而带动取芯钻具实现轴向推进作业；所述传动丝杆组件的传动丝杆贯穿取芯钻具的钻具筒体。

所述劈裂装置包括固定在回转减速装置的转动盘侧壁上的劈裂棒导轨，所述劈裂棒导轨上通过滑动配合安装有劈裂棒滑移底座，所述劈裂棒滑移底座和转动盘的侧壁之间安装有用于推动其移动的劈裂棒推进油缸，所述劈裂棒滑移底座的另一个侧壁上固定有劈裂棒。

所述输送机构包括输渣槽，所述输渣槽的内部安装有刮渣链条，在其头部安装有前铲，在前铲内部安装有拨渣盘，所述刮渣链条与输送马达相连，并驱动传动输送。

所述破碎扒渣机构包括与底盘系统铰接相连的连接龙头，所述连接龙头上铰接有主臂，所述主臂和连接龙头之间设置有大臂油缸，所述主臂的端头铰接有调节臂，所述调节臂和主臂之间安装有调节油缸，所述调节臂与破碎小臂尾端铰接相连，所述破碎小臂和调节臂之间安装有小臂油缸，在破碎小臂的顶部安装有破碎锤，所述破碎小臂的底部安装有挖斗。

所述多级回转臂机构包括固定在底盘系统顶部的第一回转器，所述第一回转器与回转马达减速器相连，并驱动其转动，所述回转马达减速器的输出端安装有回转弯臂，所述回转弯臂的另一端安装有第二回转器，所述第二回转器；

所述底盘系统包括驾驶室、底盘、控制系统、柴机油泵组、液压油箱、高压水泵和冷却器。

所述工作臂包括与多级回转臂机构的第二回转器固定相连的基座，所述基座的侧壁上通过后主万向节铰接有大臂，所述大臂的底部侧壁和基座之间设置有第一后油缸和第二后油缸，两个后油缸的缸体分别通过后油缸万向节铰接在基座上，其活塞杆末端分别通过后油缸耳座铰接在大臂上；所述大壁的头部通过前主万向节铰接有平移座，所述平移座和固定在大臂顶部的前油缸耳座之间设置有第一前油缸和第二前油缸，所述第一前油缸和第二前油缸的活塞杆末端分别通过前油缸万向节铰接在平移座上。

所述机架结构包括机架底板，所述机架底板的顶部固定有机架箱体，所述推进梁支撑安装在机架箱体的内部，在机架箱体的钻进端通过顶尖支撑板固定安装有定位顶针；

所述钻具回转驱动机构包括回转齿轮箱，所述回转齿轮箱通过多个导向套与推进梁构成滑动配合，所述回转齿轮箱的侧壁上固定有回转驱动马达，所述回转驱动马达的输出轴安装有回转输入轴，所述回转输入轴通过第一轴承支撑在回转齿轮箱的内部，在回转输入轴和回转齿轮箱之间设置有第一油封，所述回转输入轴上安装有回转输入齿轮，所述回转输入齿轮与回转输出齿轮啮合传动，所述回转输出齿轮安装在回转输出轴上，所述回转输出轴通过第二轴承和第二油封支撑在回转齿轮箱的内部，所述回转齿轮箱的顶部固定有顶盖；所述取芯钻具与回转输出轴固定相连。

所述推进传动机构包括推进齿轮箱，所述推进齿轮箱固定安装在钻具回转驱动机构的回转齿轮箱的顶部，所述回转齿轮箱的侧壁上固定有推进驱动马达，所述推进驱动马达的输出轴上安装有推进输入齿轮，所述推进输入齿轮通过第三轴承支撑在推进齿轮箱上，所述推进输入齿轮与安装在丝杆螺母上的推进输出齿轮啮合传动，所述丝杆螺母通过第三油封和第四轴承支撑在推进齿轮箱的内部，所述丝杆螺母的端头通过止口法兰限位在推进齿轮箱上，所述丝杆螺母与传动丝杆构成丝杆传动配合，所述推进输入齿轮的端头位置设置有密封盖。

所述取芯钻具包括钻具筒体，所述钻具筒体的一端安装有钻头，另一端固定有连接板，所述连接板的外端面固定有花键连接筒，所述花键连接筒与钻具回转驱动机构的回转输出轴配合相连，所述花键连接筒上安装有连接法兰，所述连接法兰与回转输出轴上法兰固定相连；

所述传动丝杆组件包括传动丝杆，所述传动丝杆的一端通过丝杆固定法兰固定安装在机架结构的机架箱体上，所述传动丝杆的中心加工有贯穿的丝杆中心孔，传动丝杆的另一端通过丝杆支撑轴承座支撑在取芯钻具的钻具筒体内部；

它还包括喷水结构，所述喷水结构包括进水接头，所述进水接头固定在机架结构的机架箱体的侧壁上，并与传动丝杆组件的丝杆中心孔相连通，所述传动丝杆组件的传动丝杆末端并位于取芯钻具内部的一端安装有分水套，所述分水套上连接有多个用于喷水的喷头；

所述机架结构安装有用于推动其移动的推动底座结构，所述推动底座结构包括推动底座，所述推动底座的顶部固定有滑移导轨，所述滑移导轨上通过滑动配合安装有滑移底座，所述滑移底座固定安装在机架结构的底端，所述推动底座的底端固定有油缸铰接座，所述油缸铰接座上与推进油缸的缸体铰接，所述推进油缸的活塞杆与活塞杆铰接板铰接相连，所述活塞杆铰接板固定在机架结构的前侧壁上；所述推动底座固定安装在回转减速装置的转动盘侧壁上；

所述钻具保持架包括安装在机架结构上的上保持架和下保持架，所述上保持架和下保持架相配合的面采用弧形面，并与取芯钻具的钻具筒体构成滑动配合。

本发明有如下有益效果：

1、此一体机能够用于钻孔，在钻孔之后在不移动机体的情况下通过回转减速装置实现其转向换位，再自动完成其一体化的劈裂作业，进而完成钻孔劈裂一体化作业，大大的提高了工作效率。

2、通过采用上述的回转减速装置能够在不移动整个底盘系统的前提下，实现劈裂装置和钻孔装置之间的换位，

3、通过采用上述结构的钻孔装置，其采用自推进的驱动机构，替代传统的人工推进作业过程，进而保证了其推进的稳定性；而且其推进结构和钻具驱动机构采用集成化的布置方式，大大的降低了整个机构的体积，使其能够适应狭小的作业空间面。

4、通过上述的机架结构主要用于支撑整个钻芯机构，而且通过定位顶针在钻孔过程中与岩层固定定位，进而对钻孔位置进行定位。

5、通过上述的钻具回转驱动机构能够提供取芯钻具转动的动力。

6、通过上述的推进传动机构能够用于提供取芯钻具的推进进给动力。

7、通过上述的取芯钻具能够用于进行钻芯。

8、通过上述的的分水套上的喷头用于切削钻孔时喷水排渣降尘。

9、通过上述的推动底座结构能够方便的与其他工程机械配合使用，进而驱动整个取芯机构移动，工作过程中，通过推进油缸能够驱动机架结构压着滑移导轨移动，进而实现其整体移动。

本发明的技术优点：

1、机械化施工，无爆破，不破坏山体结构和巷道围岩，大大降低对支护的要求，可以节约时间和提高安全。

2、不存在爆破需要的炸药雷管等需求，无爆炸伤人伤设备等安全隐患。

3、不存在爆炸产生的有害气体，不会污染巷道，对人体无伤害，降低职业病的发生概率。

4、生产流程短，切割，破碎，出渣可以快速循环，还可以边破碎边出渣，大大提高生产效率，由于不存在爆破等特殊工种，可以连续24小时施工，更大的提高了开采效率。

5、生产成本低，由于减少了大量生产人员和辅助人员，减少了大量设备及配件消耗，一个作业面只需要一套切割，破碎出渣设备可以连续24小时使用，使得生产直接成本和间接成本大大降低。

6、可以分层开采，通过切割等方法可以实现矿石和废石的分别开采，提高矿石品位。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1为本发明的三维结构图。

图2为本发明的俯视图。

图3为本发明的底盘系统三维结构图。

图4为本发明的破碎扒渣机构三维结构图。

图5为本发明的输送机构三维结构图。

图6为本发明的多级回转臂机构及其上结构三维图。

图7为本发明的劈裂装置和钻孔装置第一视角三维图。

图8为本发明的劈裂装置和钻孔装置第二视角三维图。

图9为本发明的工作臂三维结构图。

图10为本发明的钻孔装置第一视角三维结构图。

图11为本发明的钻孔装置第二视角三维结构图。

图12为本发明的钻孔装置主剖视图。

图13为本发明的钻具回转驱动机构三维结构图。

图14为本发明的钻具回转驱动机构主剖视图。

图15为本发明的推进传动机构的主剖视图。

图16为本发明的取芯钻具三维结构图。

图17为本发明的取芯钻具主剖视图。

图18为本发明的图10中钻具回转驱动机构和推进传动机构局部放大图。

图19为本发明的机架结构三维结构图。

图中：机架结构1、钻具回转驱动机构2、推进传动机构3、取芯钻具4、传动丝杆组件5、推动底座结构6、喷水结构7、推进梁8、钻具保持架9、底盘系统10、破碎扒渣机构11、工作臂12、回转减速装置13、劈裂装置14、钻孔装置15、多级回转臂机构16、输送机构17；

机架箱体101、机架底板102、顶尖支撑板103、定位顶针104；

回转驱动马达201、导向套202、第一油封203、第一轴承204、回转齿轮箱205、回转输入齿轮206、回转输入轴207、回转输出轴208、第二油封209、第二轴承210、回转输出齿轮211、顶盖212；

推进驱动马达301、推进齿轮箱302、推进输入齿轮303、第三轴承304、箱体端盖305、密封盖306、止口法兰307、丝杆螺母308、第三油封309、第四轴承310、推进输出齿轮311；

钻头401、钻具筒体402、连接板403、花键连接筒404、连接法兰405；

丝杆固定法兰501、传动丝杆502、丝杆中心孔503、丝杆支撑轴承座504；

滑移底座601、滑移导轨602、油缸铰接座603、推动底座604、活塞杆铰接板605；

进水接头701、喷头702、分水套703；

上保持架901、下保持架902。

驾驶室1001、底盘1002、控制系统1003、柴机油泵组1004、液压油箱1005、高压水泵1006、冷却器1007；

连接龙头1101、主臂1102、调节油缸1103、调节臂1104、小臂油缸1105、破碎小臂1106、大臂油缸1107、破碎锤1108、挖斗1109；

基座1201、后主万向节1202、大臂1203、后油缸万向节1204、第一后油缸1205、后油缸耳座1206、第二后油缸1207、前油缸耳座1208、第一前油缸1209、第二前油缸1210、前油缸万向节1211、前主万向节1212、平移座1213；

劈裂棒推进油缸1401、劈裂棒滑移底座1402、劈裂棒导轨1403、劈裂棒1404；

第一回转器1601、回转马达减速器1602、回转弯臂1603、第二回转器1604；

前铲1701、拨渣盘1702、输渣槽1703、刮渣链条1704、输送马达1705。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。

参见图1-19，多功能掘进一体机，它包括用于搭载整个装置的底盘系统10，所述底盘系统10的中间部位倾斜安装有用于渣料输送的输送机构17；所述底盘系统10的头部并位于输送机构17的上方安装有用于岩体破碎的破碎扒渣机构11；在底盘系统10的顶部通过多级回转臂机构16安装有工作臂12，在工作臂12的末端安装有回转减速装置13，所述回转减速装置13的转动盘端面同时布置安装有用于钻孔的钻孔装置15和用于劈裂岩体的劈裂装置14。上述装置的一体机，在钻孔之后在不移动机体的情况下通过回转减速装置实现其转向换位，再自动完成其一体化的劈裂作业，进而完成钻孔劈裂一体化作业，大大的提高了工作效率。

其工作原理为：通过取芯系统先将矿体按巷道界面拱形切割取芯一周，使需要破碎的采掘面与围岩分离，形成一个或若干个自由面，然后在截面钻孔取芯出若干孔位，将取芯劈裂工作机构中的劈裂棒插入孔位中，利用劈裂棒的强力挤压让断面破裂，破坏其整体结构，再用破碎工作臂上的破碎锤将有裂纹的矿体破碎，通过输渣系统收集矿石和将矿石输送到设备尾部，由皮带或矿车等装置将矿石运出井外，整个开采工程只需要一台设备，不需要爆破，是一种适用于无爆破的开采设备。

进一步的，所述钻孔装置15包括机架结构1，所述机架结构1上安装有多根推进梁8，所述推进梁8上通过滑动配合安装有钻具回转驱动机构2，所述钻具回转驱动机构2的动力输出端安装有取芯钻具4，并驱动其回转进行钻孔取芯作业；所述取芯钻具4支撑在钻具保持架9上，钻具保持架9固定在机架结构1上；在机架结构1上固定安装有传动丝杆组件5，所述传动丝杆组件5与推进传动机构3构成丝杆传动配合；所述推进传动机构3与钻具回转驱动机构2固定相连，并驱动其沿着推进梁8滑动，进而带动取芯钻具4实现轴向推进作业；所述传动丝杆组件5的传动丝杆502贯穿取芯钻具4的钻具筒体402。通过采用上述结构的钻孔取芯机构采用自推进的驱动机构，替代传统的人工推进作业过程，进而保证了其推进的稳定性；而且其推进结构和钻具驱动机构采用集成化的布置方式，大大的降低了整个机构的体积，使其能够适应狭小的作业空间面。

在具体工作过程中，钻具回转驱动机构2通过回转驱动马达驱动齿轮转动，最后通过回转输出轴将扭矩传递给取芯钻具4实现钻孔，回转驱动机构2上安装有推进传动机构3，推进传动机构3上安装有推进驱动马达，推进驱动马达驱动齿轮转动，推进输出齿轮与丝杆螺母固定在一起，从而带动丝杆螺母转动，由于与丝杆螺母配合的传动丝杆502固定在机架结构1上，既不可以转动，也不可以轴向运动，所以，丝杆螺母转动将驱动推进传动机构3做轴向运动，使与推进传动机构3连接在一起的回转驱动机构2及连接在其前方的取芯钻具4沿着推进梁的四根导杆做轴向运动，钻具的回转和轴向运动相配合完成切削钻孔的工作。

进一步的，所述机架结构1包括机架底板102，所述机架底板102的顶部固定有机架箱体101，所述推进梁8支撑安装在机架箱体101的内部，在机架箱体101的钻进端通过顶尖支撑板103固定安装有定位顶针104。通过上述的机架结构1主要用于支撑整个钻芯机构，而且通过定位顶针104在钻孔过程中与岩层固定定位，进而对钻孔位置进行定位。

进一步的，所述劈裂装置14包括固定在回转减速装置13的转动盘侧壁上的劈裂棒导轨1403，所述劈裂棒导轨1403上通过滑动配合安装有劈裂棒滑移底座1402，所述劈裂棒滑移底座1402和转动盘的侧壁之间安装有用于推动其移动的劈裂棒推进油缸1401，所述劈裂棒滑移底座1402的另一个侧壁上固定有劈裂棒1404。

其中，所述的劈裂装置14主要用于岩石的劈裂作业，此劈裂装置可以采用现有的劈裂装置。

进一步的，所述输送机构17包括输渣槽1703，所述输渣槽1703的内部安装有刮渣链条1704，在其头部安装有前铲1701，在前铲1701内部安装有拨渣盘1702，所述刮渣链条1704与输送马达1705相连，并驱动传动输送。

此输送机构17用于收集破碎后的矿石。前铲上安装有两个扒渣用的星轮装置，里面安装有扒渣马达，扒渣马达转动，星轮将矿石扒至输送槽输往后方。输送槽如图包括输送链和刮板，输送槽尾部安装有用来调节输送链松紧的张紧装置。输送槽尾部安装有输送马达，输送马达转动，通过输送链和刮板将前铲收集的矿石输往后方。

进一步的，所述破碎扒渣机构11包括与底盘系统10铰接相连的连接龙头1101，所述连接龙头1101上铰接有主臂1102，所述主臂1102和连接龙头1101之间设置有大臂油缸1107，所述主臂1102的端头铰接有调节臂1104，所述调节臂1104和主臂1102之间安装有调节油缸1103，所述调节臂1104与破碎小臂1106尾端铰接相连，所述破碎小臂1106和调节臂1104之间安装有小臂油缸1105，在破碎小臂1106的顶部安装有破碎锤1108，所述破碎小臂1106的底部安装有挖斗1109。

通过上述结构的破碎扒渣机构11，通过在龙门架与连接龙头1101间安装有摆臂油缸，连接龙头1101相对于龙门架可以左右摆动，调整破碎的宽度。连接龙头1101前方连接有主臂1102，通过大臂油缸1107可以调整主臂1102的俯仰角度。主臂1102前方连接有调节臂1104，通过调节油缸1103可以调整调节臂1104的角度，调节臂1104前方连接有破碎小臂1106，通过小臂油缸1105可以调整破碎小臂1106的俯仰角度，破碎小臂1106包括滑槽梁，上滑板，上滑板和滑槽梁件安装有锤伸缩油缸，可以相对滑动，上滑板上安装有大功率破碎锤，所以破碎锤可以沿着滑槽梁前后移动，实现破碎的推进。挖斗1109铰接在滑槽梁的前端，挖斗油缸分别铰接在滑槽梁和挖斗1109上，挖斗1109缸伸缩实现挖斗1109的伸缩挖渣。

进一步的，所述多级回转臂机构16包括固定在底盘系统10顶部的第一回转器1601，所述第一回转器1601与回转马达减速器1602相连，并驱动其转动，所述回转马达减速器1602的输出端安装有回转弯臂1603，所述回转弯臂1603的另一端安装有第二回转器1604，所述第二回转器1604。

通过上述结构的多级回转臂机构16可以使回转座以及连接在其前方的取芯劈裂工作部分相对回转弯臂转动。

进一步的，所述底盘系统10包括驾驶室1001、底盘1002、控制系统1003、柴机油泵组1004、液压油箱1005、高压水泵1006和冷却器1007。底盘系统10是整机的承载装置，也是动力操作机构的安装载体，如图，底盘装置包括履带底盘：行走和承载机构；电动机及电气系统；电动机泵组：连接在电动机前方，电动机驱动电动机泵组工作为整车工作提供液压动力；液压油箱存储液压油；后支撑装置提高工作时的稳定性；发动机系统为行走提供动力；柴油机泵组安装在柴油机前方，柴油机驱动柴油机泵组工作，为行走和辅助工作提供液压动力；水泵为散热和钻孔时喷雾降尘和排渣提供水源；座椅、操作机构用于行走，钻孔，劈裂的操作装置；液压系统包括液压控制阀，液压管路等；散热器用于液压系统散热；劈裂装置动力源为劈裂装置提供动力。

进一步的，所述工作臂12包括与多级回转臂机构16的第二回转器1604固定相连的基座1201，所述基座1201的侧壁上通过后主万向节1202铰接有大臂1203，所述大臂1203的底部侧壁和基座1201之间设置有第一后油缸1205和第二后油缸1207，两个后油缸的缸体分别通过后油缸万向节1204铰接在基座1201上，其活塞杆末端分别通过后油缸耳座1206铰接在大臂1203上；所述大壁1203的头部通过前主万向节1212铰接有平移座1213，所述平移座1213和固定在大臂1203顶部的前油缸耳座1208之间设置有第一前油缸1209和第二前油缸1210，所述第一前油缸1209和第二前油缸1210的活塞杆末端分别通过前油缸万向节1211铰接在平移座1213上。

其工作原理为：该工作臂12为一个多自由度的灵巧工作臂，安装在多级回转臂机构16上。工作臂具有如下功能：当通过液压系统控制第一后油缸1205、第二后油缸1207和第一前油缸1209和第二前油缸1210，四根缸的伸出和缩回时，通过不同的控制，可以使平移座及连接在平移座上的结构实现平行上升，平行下降，平行左移，平行右移，俯仰，左右摆动，是一个多自由度的工作臂。

进一步的，所述钻具回转驱动机构2包括回转齿轮箱205，所述回转齿轮箱205通过多个导向套202与推进梁8构成滑动配合，所述回转齿轮箱205的侧壁上固定有回转驱动马达201，所述回转驱动马达201的输出轴安装有回转输入轴207，所述回转输入轴207通过第一轴承204支撑在回转齿轮箱205的内部，在回转输入轴207和回转齿轮箱205之间设置有第一油封203，所述回转输入轴207上安装有回转输入齿轮206，所述回转输入齿轮206与回转输出齿轮211啮合传动，所述回转输出齿轮211安装在回转输出轴208上，所述回转输出轴208通过第二轴承210和第二油封209支撑在回转齿轮箱205的内部，所述回转齿轮箱205的顶部固定有顶盖212；所述取芯钻具4与回转输出轴208固定相连。通过上述的钻具回转驱动机构2能够提供取芯钻具4转动的动力。

其工作原理为：工作过程中，通过回转驱动马达201将驱动回转输入轴207，再由回转输入轴207驱动回转输入齿轮206，回转输入齿轮206将与回转输出齿轮211啮合，进而通过回转输出齿轮211驱动回转输出轴208，最终通过回转输出轴208驱动取芯钻具4转动。

进一步的，所述推进传动机构3包括推进齿轮箱302，所述推进齿轮箱302固定安装在钻具回转驱动机构2的回转齿轮箱205的顶部，所述回转齿轮箱205的侧壁上固定有推进驱动马达301，所述推进驱动马达301的输出轴上安装有推进输入齿轮303，所述推进输入齿轮303通过第三轴承304支撑在推进齿轮箱302上，所述推进输入齿轮303与安装在丝杆螺母308上的推进输出齿轮311啮合传动，所述丝杆螺母308通过第三油封309和第四轴承310支撑在推进齿轮箱302的内部，所述丝杆螺母308的端头通过止口法兰307限位在推进齿轮箱302上，所述丝杆螺母308与传动丝杆502构成丝杆传动配合，所述推进输入齿轮303的端头位置设置有密封盖306。通过上述的推进传动机构3主要用于提供取芯钻具4的推进进给动力。

其工作原理为：工作过程中，通过推进驱动马达301驱动推进输入齿轮303，再由推进输入齿轮303驱动推进输出齿轮311，进而通过推进输出齿轮311驱动丝杆螺母308转动，最终通过丝杆螺母308与传动丝杆组件5的传动丝杆502构成丝杆传动配合，进而带动整个推进传动机构3沿着传动丝杆502推进移动。

进一步的，所述取芯钻具4包括钻具筒体402，所述钻具筒体402的一端安装有钻头401，另一端固定有连接板403，所述连接板403的外端面固定有花键连接筒404，所述花键连接筒404与钻具回转驱动机构2的回转输出轴208配合相连，所述花键连接筒404上安装有连接法兰405，所述连接法兰405与回转输出轴208上法兰固定相连。通过上述的取芯钻具4主要用于进行钻芯。

其工作原理为：工作过程中，通过回转输出轴208驱动花键连接筒404和连接法兰405，进而驱动整个钻具筒体402转动，再由钻具筒体402驱动其头部的钻头401与岩层之间的接触，实现钻孔操作。通过上述的花键连接筒404能够传递扭矩。

进一步的，所述传动丝杆组件5包括传动丝杆502，所述传动丝杆502的一端通过丝杆固定法兰501固定安装在机架结构1的机架箱体101上，所述传动丝杆502的中心加工有贯穿的丝杆中心孔503，传动丝杆502的另一端通过丝杆支撑轴承座504支撑在取芯钻具4的钻具筒体402内部。通过上述的传动丝杆组件5主要用于和推进传动机构3相配合，最终实现推进动作。

进一步的，它还包括喷水结构7，所述喷水结构7包括进水接头701，所述进水接头701固定在机架结构1的机架箱体101的侧壁上，并与传动丝杆组件5的丝杆中心孔503相连通，所述传动丝杆组件5的传动丝杆502末端并位于取芯钻具4内部的一端安装有分水套703，所述分水套703上连接有多个用于喷水的喷头702。通过上述的的分水套703上的喷头用于切削钻孔时喷水排渣降尘。

进一步的，所述机架结构1安装有用于推动其移动的推动底座结构6，所述推动底座结构6包括推动底座604，所述推动底座604的顶部固定有滑移导轨602，所述滑移导轨602上通过滑动配合安装有滑移底座601，所述滑移底座601固定安装在机架结构1的底端，所述推动底座604的底端固定有油缸铰接座603，所述油缸铰接座603上与推进油缸的缸体铰接，所述推进油缸的活塞杆与活塞杆铰接板605铰接相连，所述活塞杆铰接板605固定在机架结构1的前侧壁上。通过上述的推动底座结构6能够方便的驱动整个取芯机构移动，工作过程中，通过推进油缸能够驱动机架结构1压着滑移导轨602移动，进而实现其整体移动。

进一步的，所述钻具保持架9包括安装在机架结构1上的上保持架901和下保持架902，所述上保持架901和下保持架902相配合的面采用弧形面，并与取芯钻具4的钻具筒体402构成滑动配合。通过上述的钻具保持架9能够对取芯钻具4的头部进行一定的周向支撑。

进一步的，所述后支撑装置11包括铰接在底盘系统10尾部的后支撑座1102，所述后支撑座1102和底盘系统10之间安装有后支撑油缸1101。通过上述结构的后支撑装置11能够保证在工作过程中，对整个车体进行固定，工作过程中，通过后支撑油缸1101驱动后支撑座1102伸出，进而对台车进行支撑。

本发明的工作过程和原理：

通过钻孔装置先将矿体按巷道界面拱形切割取芯一周，使需要破碎的采掘面与围岩分离，形成一个或若干个自由面，然后在截面钻孔取芯出若干孔位，将劈裂装置中的劈裂棒插入孔位中，利用劈裂棒的强力挤压让断面破裂，破坏其整体结构，再用破碎扒渣机构11上的破碎锤将有裂纹的矿体破碎，通过输送机构17收集矿石和将矿石输送到设备尾部，由皮带或矿车等装置将矿石运出井外，整个开采工程只需要一台设备，不需要爆破，是一种适用于无爆破的开采设备。

之所以采用本发明的一体机主要原因在于：若直接使用破碎设备直接掘进，没有自由面，需要面对的是坚固的整体岩体，直接破碎掘进需要大功率的破碎设备，在破碎岩体的同时会对设备造成很大的破坏，影响设备强度和寿命，能耗高效率低。若能先将需要破碎的岩体按巷道的轮廓切割分离，形成必要的自由面，且由劈裂设备将分离后的大体积岩块劈裂出裂纹，破坏整体结构，再由破碎设备进行破碎时仅需要较小功率破碎锤即可高效完成破碎任务，最后由清渣输送机构将碎渣清扫输送出断面。由一台设备即可完成掘进所有任务，可以直接持续掘进。

本发明所述设备的底盘系统是整个设备的承重部分，龙门架与底盘通过销轴铰接连接，抬槽油缸两端分别连接在底盘和龙门架上，随着抬槽油缸伸缩，龙门架相对底盘可以转动，龙门架框架内安装有矿渣输送机构，输送槽伸缩油缸两端分别连接在输渣槽和龙门架上，随着该油缸的伸缩，输渣槽在龙门架内可以前后滑动。龙门架上方铰接安装有破碎工作装置。龙门架后方安装有回转支撑，回转支撑上方连接有回转转盘，回转转盘和切割弯臂焊接在一起，旋转弯臂以及安装在旋转弯臂前端的回转基座，液压平移伸缩臂，取芯劈裂等构成取芯劈裂工作系统。

Claims (10)

1.多功能掘进一体机，它包括用于搭载整个装置的底盘系统（10），其特征在于：所述底盘系统（10）的中间部位倾斜安装有用于渣料输送的输送机构（17）；所述底盘系统（10）的头部并位于输送机构（17）的上方安装有用于岩体破碎的破碎扒渣机构（11）；在底盘系统（10）的顶部通过多级回转臂机构（16）安装有工作臂（12），在工作臂（12）的末端安装有回转减速装置（13），所述回转减速装置（13）的转动盘端面同时布置安装有用于钻孔的钻孔装置（15）和用于劈裂岩体的劈裂装置（14）。

2.根据权利要求1所述多功能掘进一体机，其特征在于：所述钻孔装置（15）包括机架结构（1），所述机架结构（1）上安装有多根推进梁（8），所述推进梁（8）上通过滑动配合安装有钻具回转驱动机构（2），所述钻具回转驱动机构（2）的动力输出端安装有取芯钻具（4），并驱动其回转进行钻孔取芯作业；所述取芯钻具（4）支撑在钻具保持架（9）上，钻具保持架（9）固定在机架结构（1）上；在机架结构（1）上固定安装有传动丝杆组件（5），所述传动丝杆组件（5）与推进传动机构（3）构成丝杆传动配合；所述推进传动机构（3）与钻具回转驱动机构（2）固定相连，并驱动其沿着推进梁（8）滑动，进而带动取芯钻具（4）实现轴向推进作业；所述传动丝杆组件（5）的传动丝杆（502）贯穿取芯钻具（4）的钻具筒体（402）。

3.根据权利要求1所述多功能掘进一体机，其特征在于：所述劈裂装置（14）包括固定在回转减速装置（13）的转动盘侧壁上的劈裂棒导轨（1403），所述劈裂棒导轨（1403）上通过滑动配合安装有劈裂棒滑移底座（1402），所述劈裂棒滑移底座（1402）和转动盘的侧壁之间安装有用于推动其移动的劈裂棒推进油缸（1401），所述劈裂棒滑移底座（1402）的另一个侧壁上固定有劈裂棒（1404）。

4.根据权利要求1所述多功能掘进一体机，其特征在于：所述输送机构（17）包括输渣槽（1703），所述输渣槽（1703）的内部安装有刮渣链条（1704），在其头部安装有前铲（1701），在前铲（1701）内部安装有拨渣盘（1702），所述刮渣链条（1704）与输送马达（1705）相连，并驱动传动输送。

5.根据权利要求1所述多功能掘进一体机，其特征在于：所述破碎扒渣机构（11）包括与底盘系统（10）铰接相连的连接龙头（1101），所述连接龙头（1101）上铰接有主臂（1102），所述主臂（1102）和连接龙头（1101）之间设置有大臂油缸（1107），所述主臂（1102）的端头铰接有调节臂（1104），所述调节臂（1104）和主臂（1102）之间安装有调节油缸（1103），所述调节臂（1104）与破碎小臂（1106）尾端铰接相连，所述破碎小臂（1106）和调节臂（1104）之间安装有小臂油缸（1105），在破碎小臂（1106）的顶部安装有破碎锤（1108），所述破碎小臂（1106）的底部安装有挖斗（1109）。

6.根据权利要求1所述多功能掘进一体机，其特征在于：所述多级回转臂机构（16）包括固定在底盘系统（10）顶部的第一回转器（1601），所述第一回转器（1601）与回转马达减速器（1602）相连，并驱动其转动，所述回转马达减速器（1602）的输出端安装有回转弯臂（1603），所述回转弯臂（1603）的另一端安装有第二回转器（1604），所述第二回转器（1604）；

所述底盘系统（10）包括驾驶室（1001）、底盘（1002）、控制系统（1003）、柴机油泵组（1004）、液压油箱（1005）、高压水泵（1006）和冷却器（1007）。

7.根据权利要求1所述多功能掘进一体机，其特征在于：所述工作臂（12）包括与多级回转臂机构（16）的第二回转器（1604）固定相连的基座（1201），所述基座（1201）的侧壁上通过后主万向节（1202）铰接有大臂（1203），所述大臂（1203）的底部侧壁和基座（1201）之间设置有第一后油缸（1205）和第二后油缸（1207），两个后油缸的缸体分别通过后油缸万向节（1204）铰接在基座（1201）上，其活塞杆末端分别通过后油缸耳座（1206）铰接在大臂（1203）上；所述大壁（1203）的头部通过前主万向节（1212）铰接有平移座（1213），所述平移座（1213）和固定在大臂（1203）顶部的前油缸耳座（1208）之间设置有第一前油缸（1209）和第二前油缸（1210），所述第一前油缸（1209）和第二前油缸（1210）的活塞杆末端分别通过前油缸万向节（1211）铰接在平移座（1213）上。

8.根据权利要求2所述多功能掘进一体机，其特征在于：所述机架结构（1）包括机架底板（102），所述机架底板（102）的顶部固定有机架箱体（101），所述推进梁（8）支撑安装在机架箱体（101）的内部，在机架箱体（101）的钻进端通过顶尖支撑板（103）固定安装有定位顶针（104）；

所述钻具回转驱动机构（2）包括回转齿轮箱（205），所述回转齿轮箱（205）通过多个导向套（202）与推进梁（8）构成滑动配合，所述回转齿轮箱（205）的侧壁上固定有回转驱动马达（201），所述回转驱动马达（201）的输出轴安装有回转输入轴（207），所述回转输入轴（207）通过第一轴承（204）支撑在回转齿轮箱（205）的内部，在回转输入轴（207）和回转齿轮箱（205）之间设置有第一油封（203），所述回转输入轴（207）上安装有回转输入齿轮（206），所述回转输入齿轮（206）与回转输出齿轮（211）啮合传动，所述回转输出齿轮（211）安装在回转输出轴（208）上，所述回转输出轴（208）通过第二轴承（210）和第二油封（209）支撑在回转齿轮箱（205）的内部，所述回转齿轮箱（205）的顶部固定有顶盖（212）；所述取芯钻具（4）与回转输出轴（208）固定相连。

9.根据权利要求2所述多功能掘进一体机，其特征在于：所述推进传动机构（3）包括推进齿轮箱（302），所述推进齿轮箱（302）固定安装在钻具回转驱动机构（2）的回转齿轮箱（205）的顶部，所述回转齿轮箱（205）的侧壁上固定有推进驱动马达（301），所述推进驱动马达（301）的输出轴上安装有推进输入齿轮（303），所述推进输入齿轮（303）通过第三轴承（304）支撑在推进齿轮箱（302）上，所述推进输入齿轮（303）与安装在丝杆螺母（308）上的推进输出齿轮（311）啮合传动，所述丝杆螺母（308）通过第三油封（309）和第四轴承（310）支撑在推进齿轮箱（302）的内部，所述丝杆螺母（308）的端头通过止口法兰（307）限位在推进齿轮箱（302）上，所述丝杆螺母（308）与传动丝杆（502）构成丝杆传动配合，所述推进输入齿轮（303）的端头位置设置有密封盖（306）。

10.根据权利要求2所述多功能掘进一体机，其特征在于：所述取芯钻具（4）包括钻具筒体（402），所述钻具筒体（402）的一端安装有钻头（401），另一端固定有连接板（403），所述连接板（403）的外端面固定有花键连接筒（404），所述花键连接筒（404）与钻具回转驱动机构（2）的回转输出轴（208）配合相连，所述花键连接筒（404）上安装有连接法兰（405），所述连接法兰（405）与回转输出轴（208）上法兰固定相连；

所述传动丝杆组件（5）包括传动丝杆（502），所述传动丝杆（502）的一端通过丝杆固定法兰（501）固定安装在机架结构（1）的机架箱体（101）上，所述传动丝杆（502）的中心加工有贯穿的丝杆中心孔（503），传动丝杆（502）的另一端通过丝杆支撑轴承座（504）支撑在取芯钻具（4）的钻具筒体（402）内部；

它还包括喷水结构（7），所述喷水结构（7）包括进水接头（701），所述进水接头（701）固定在机架结构（1）的机架箱体（101）的侧壁上，并与传动丝杆组件（5）的丝杆中心孔（503）相连通，所述传动丝杆组件（5）的传动丝杆（502）末端并位于取芯钻具（4）内部的一端安装有分水套（703），所述分水套（703）上连接有多个用于喷水的喷头（702）；

所述机架结构（1）安装有用于推动其移动的推动底座结构（6），所述推动底座结构（6）包括推动底座（604），所述推动底座（604）的顶部固定有滑移导轨（602），所述滑移导轨（602）上通过滑动配合安装有滑移底座（601），所述滑移底座（601）固定安装在机架结构（1）的底端，所述推动底座（604）的底端固定有油缸铰接座（603），所述油缸铰接座（603）上与推进油缸的缸体铰接，所述推进油缸的活塞杆与活塞杆铰接板（605）铰接相连，所述活塞杆铰接板（605）固定在机架结构（1）的前侧壁上；所述推动底座（604）固定安装在回转减速装置（13）的转动盘侧壁上；

所述钻具保持架（9）包括安装在机架结构（1）上的上保持架（901）和下保持架（902），所述上保持架（901）和下保持架（902）相配合的面采用弧形面，并与取芯钻具（4）的钻具筒体（402）构成滑动配合。

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