CN112049656A - 一种带随机支护的曲臂式掘锚一体机及液压控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带随机支护的曲臂式掘锚一体机，包括掘进机主体，掘进机主体的截割臂上设有安装杆、升缩支架和钻锚组件，截割臂上设有回转马达减速机，回转马达减速机的转动输出端连接有连接座，连接座上安装有摆臂油缸，安装杆的一端连接在摆臂油缸的输出端；升缩支架设在安装杆的另一端，钻锚组件连接在安装杆侧壁上；截割臂上还设有支护板和升降机构，升降机构一端与截割臂主体连接，另一端与支护板连接。本发明还公开了一种带随机支护的曲臂式掘锚一体机的液压控制系统。本发明的一种带随机支护的曲臂式掘锚一体机及液压控制系统，既能实现巷道掘进，又能实现钻锚功能，且各个动作控制准确，工作效率高。

Description

一种带随机支护的曲臂式掘锚一体机及液压控制系统

技术领域

本发明涉及掘进机设备技术领域，具体地是一种带随机支护的曲臂式掘锚一体机及液压控制系统。

背景技术

掘进机是煤矿及非煤矿山隧道掘进的大型机械，井下掘进机在施工时，由与掘进臂相连的截割头对岩石进行切削。液压系统是掘进机的主要组成部分,是各个动作机构的主要动力源，按照掘进机工作装置和各个机构的传动要求，把各种液压元件用管路有机地连接起来就组成一个掘进机液压系统。它是以油液为工作介质、利用液压泵将液压能转变为机械能，进而实现掘进机的各种动作。

现有的掘进机功能过于单一，仅能通过截割头进行岩石、矿层的截割耙料；在实际应用环境中，巷道掘进是一个复杂的多工序交替过程，主要由破岩、装运、支护三大工序组成。要实现巷道掘进施工的快速高效，就得使每个工序都能够高效率协调连接。然而，目前支护工序耗时较多，并且在支护时都是采用单独的支护机构进行操作，在支护过程中掘进机停止工作，这种方式严重影响了掘进进尺速度。并且，在巷道掘进过程中，临时支护、钻孔、上锚网和钢带、上锚固剂等工作大多由另外的人工来完成。然而，由人工作业的缺点在于效率低、劳动强度大、作业危险程度高。在整个进尺过程中，掘进时间只有30％，支护时间占到60％以上。

另外的，在巷道掘进过程中，当需要打探水探气的探孔或打锚杆时，工人需要将掘进机停机后，单独用另外的打探水探气孔设备或打锚杆钻机在掘进机前面的岩壁处作业，这样不仅威胁工人的人生安全，而且掘进机停机后单独进行钻锚作业，掘进机的掘进效率低下。

再一方面的，现有的截割头旋转运动所采用的动力源为截割电机配合截割减速机进行驱动，采用这种电动驱动方式后，切割功率在200kw以下的悬臂掘进机的截割头只能适用于硬度f≤3以下的煤巷、半煤岩巷及软岩的巷道施工，而要应用在大中小型煤矿全煤及半煤岩巷道以及岩石硬度f≤8的巷道、隧道、非煤矿山掘进工况时，掘进机的功率要求是截割功率在260kw以上，这样整机的功率在460kw左右，功耗大，能耗成本高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：为了克服现有技术的缺陷，提供一种既能实现巷道掘进，又能实现钻锚功能的一体式的曲臂式掘锚一体机，提高工作效率。

本发明所要解决的另一个技术问题是，提供一种应用于上述曲臂式掘锚一体机的液压系统，其能够控制截割臂部分灵活运动，液压驱动截割头运转，实现高强度的截割、耙料，可以应用于高硬度的工况，且能耗小，节约成本。

本发明所采取的技术方案是：提供一种带随机支护的曲臂式掘锚一体机，包括掘进机主体，所述掘进机主体的前端设有用于旋转截割岩土的截割头以及用于支撑截割头的截割臂，所述的截割臂上还设有至少一个钻锚机构，所述的钻锚机构包括安装杆、升缩支架和钻锚组件，所述的截割臂上设有回转马达减速机，所述回转马达减速机的转动输出端连接有连接座，所述连接座上安装有摆臂油缸，所述安装杆的一端连接在摆臂油缸的输出端，以实现安装杆沿水平方向左右摆动；所述升缩支架可滑动的配装在安装杆的另一端，所述钻锚组件沿轴向可滑动的连接在安装杆侧壁上；所述截割臂上近钻锚机构的位置还设有支护机构，所述的支护机构包括支护板和升降机构，所述升降机构一端与截割臂主体连接，另一端与支护板连接，以实现支护板的高度调节。

上述结构的曲臂式掘锚一体机与现有技术相比，具有以下优点：

在原有的截割臂基础上，增加了能够实现钻孔、锚杆的钻锚机构，这样当需要在巷道内进行打孔或者锚杆时，掘进机无需停机，也无需工人单独进行钻锚作业，仅需要先停止截割头工作，操作截割臂上的钻锚机工作即可，不仅确保施工安全，而且提高了掘进机的作业效率。并且，在现有的截割臂结构上增加了一个支护板以及用于驱动支护板上下升降运动的升降机构，这样可以使得掘进机在通过截割臂进行截割操作完成后，需要在相应的巷道顶部进行锚杆操作时，为了提高顶面的结构强度，在锚杆时不会发生坍塌，利用截割臂上的支护板支撑在巷道顶面，充分利用了原有的机械臂机构，不需要增加额外的设备就能配合锚杆设备操作，实现现场支护，提高工作便利性；并且在巷道掘进操作过程中，截割头的掘进与支护板的支护切换方便，效率高。

再改进的，所述的安装杆为中空的方型管，所述方型管近摆臂油缸一端的内腔中安装有第一驱动缸，所述方型管的侧壁上沿长度方向设有滑轨，所述的滑轨上配设有滑块，所述第一驱动缸的活塞杆与滑块连接，所述的钻锚组件安装在滑块上。

再改进的，所述的钻锚组件包括安装座、锚杆和锚杆机马达，所述的安装座与滑块连接，所述的锚杆机马达固定在安装座上，所述锚杆机马达的输出轴上连接有转接头，所述锚杆的一端可拆的配装在转接头上；所述伸缩支架上设有锚杆定位架，所述锚杆的另一端滑动配合在锚杆定位架上。

再改进的，所述方型管另一端的内腔中设有第二驱动缸，所述伸缩杆的一端滑动配合在方型管的内腔中，且所述第二驱动缸的活塞杆与伸缩杆的端部连接。

进一步的，所述的升降机构包括支撑座、支撑驱动缸以及支护驱动缸；所述支撑座的一端铰接在截割臂上，另一端与支护板的一端铰接；所述支撑驱动缸的尾端铰接在截割臂上，支撑驱动缸的活塞杆铰接在支撑座近截割臂的一端；所述支护驱动缸的尾端铰接在支撑座近截割臂的一端；支护驱动缸的活塞杆铰接在支护板近支撑座的一端。

再进一步的，所述的截割臂包括连接臂和截割大臂；所述截割大臂的一端与掘进机主体铰接，截割大臂的另一端与连接臂的一端铰接，所述连接臂的另一端与截割头连接；所述的掘进机主体上设有用于驱动截割大臂升降的升降油缸，所述截割大臂上设有容置槽，所述的容置槽内设有连接臂油缸，所述连接臂油缸的活塞杆与连接臂近截割臂大臂的一端铰接；所述钻锚机构安装在截割大臂上。

进一步的，所述掘进机主体的前端设有回转平台以及用于驱动回转平台水平旋转的回转油缸，所述截割大臂远离连接臂的一端铰接在回转平台上；所述升降油缸的尾端与回转平台铰接，升降油缸活塞杆的外端与截割大臂的另一端铰接。

再改进的，所述的截割臂还包括连接小臂，所述连接小臂的一端与截割头固定连接，连接小臂远离截割头的一端沿宽度方向的一侧与连接臂远离截割大臂的一端铰接；所述连接小臂远离截割头一端沿宽度方向的另一侧还铰接有连杆，所述连接臂近连接小臂的一端铰接有摇杆，所述摇杆的另一端与连杆的另一端铰接，且所述连接臂近截割大臂的一端铰接有小臂油缸，所述小臂油缸的另一端与连杆、摇杆的铰接轴实现同轴铰接。此结构中增加了一节连接小臂，并且结合了小臂油缸、连杆、摇杆等结构，实现了截割头能够更加灵活的回转运动，提高截割耙料能力。

相应的，本发明所提供的另一个技术方案为：

提供一种上述带有随机支护的钻锚一体机的液压控制系统，它包括：用于控制掘进机的截割头旋转截割以及驱动铲板升降的第一液压系统；用于控制掘进机的截割臂动作以及驱动掘进机行走、支撑座升降的第二液压系统；用于控制掘进机进行输送物料动作、支护机构以及钻锚机构运行的第三液压系统。

进一步的，所述的第一液压系统、第二液压系统以及第三液压系统均包括：恒功率的负载敏感变量泵和负载敏感比例换向阀组，所述比例换向阀组包括多个片阀，每个片阀内设有压力补偿器；各所述比例换向阀组为液压先导式控制阀。

本发明中的此液压控制系统相较于传统的掘进机的控制系统具有以下优点：

相较于从传统的利用截割电机配合截割减速器来驱动截割头运转方式，本发明中对于截割头的运转采用液压系统控制，并且截割头油泵采用负载敏感变量泵，截割头控制阀为进口大流量负载敏感阀，从而使得掘进机的掘进功率120KW，截割头切削强劲有力；适用于大中小型煤矿全煤及半煤岩巷道以及岩石硬度f≤8的巷道、隧道、非煤矿山掘进，经济截割硬度f≤7，可截割硬度f≤9。

控制截割头的液压系统采用负载敏感系统，可根据掘进硬度(负载)的不同，通过油路反馈，实现掘进头0～75转/分无极调速，能保护掘进头免受意外大负载，造成掘进头损坏；该系统同比其它液压系统节能20％。

另外的，此系统中控制截割头的第一液压系统，与第二液压系统、第三液压系统高效复合，能够适应全液压曲臂式掘进机在作业中要求多执行机构复合动作，以保证各动作按要求的轨迹运动，同时，要求此轨迹(掘进头)不受负荷变化所干扰，司机不需频繁调节先导手柄；从而解决了现有液压系统复合效率低、回路复杂及元件成本高等问题。

附图说明

图1是本发明的钻锚一体机在截割状态时的结构图。

图2是本发明的钻锚一体机在收料状态时的结构图。

图3是本发明的钻锚一体机在支护状态时的结构图。

图4是本发明的钻锚一体机中的截割臂、支护机构以及钻锚机构的结构图。

图5是本发明的钻锚一体机中的截割臂、支护机构以及钻锚机构的另一角度结构图。

图6是本发明的钻锚一体机中的截割臂、支护机构以及钻锚机构的另一角度结构图。

图7是本发明中的钻锚机构的结构图。

图8是本发明中的钻锚机构的剖视图。

图9是本发明的钻锚一体机的截割臂的另一实施例结构图。

图10是本发明中的液压控制系统示意图。

其中，1-掘进机主体，01-截割头，02-截割臂，2-连接臂，3-截割大臂，3.1-容置槽，4-升降油缸，5-连接臂油缸，6-回转平台，7-回转油缸，8-安装架，9-伸缩支架，10-连接座，11-摆臂油缸，12-回转马达减速机，13-第一驱动缸，14-滑轨，15-滑块，16-第二驱动缸；17-连接小臂，18-连杆，19-摇杆，20-小臂油缸；21-安装座，22-锚杆，23-锚杆机马达，24-转接头，25-锚杆定位架，26-安装架；27-支护板，28-支撑座，29-支撑驱动缸，30-支护驱动缸；31-盖板，31-挡板。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“前端”、“后端”、“下端”“下方”、“外部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。另外的，本发明的描述中，术语“第一”、“第二”只是为了方便描述，便于区分，并没有特指的含义。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一：

如图3所示，本发明提供的一种曲臂式掘锚机，包括掘进机主体1，掘进机主体1的前端设有可升降、伸缩以及回转的截割部，用于实现岩石、煤矿的截割耙料。

具体的，截割部包括用于旋转截割岩土的截割头01以及用于支撑截割头01的截割臂 02，截割臂02包括连接臂2和截割大臂3；截割大臂3的一端与掘进机主体1铰接，截割大臂3的另一端与连接臂2的一端铰接，连接臂2的另一端与截割头01连接；掘进机主体1上设有用于驱动截割大臂3升降的升降油缸4，截割大臂3上设有用于驱动连接臂2 转动的连接臂油缸5，通过升降油缸4、连接臂油缸5的伸缩动作，以实现截割头01的水平伸出与弯曲回缩。

另外的，在掘进机主体1的下端设有行走部，主要是履带行走结构，具体的，行走部也是依靠液压系统进行控制、驱动。在掘进机主体1上还设有运送机构，用于将掘进机前端通过截割头01截割下来的物料朝着掘进机后端运送，为了配合运送机构工作，在掘进机主体1前端位于截割臂02的下方还设置有可升降的铲板27，当截割臂02弯曲收料时，铲板27动作，方便物料进入运送机构，整个过程更加的高效、便捷，提高效率。在掘进机主体1后端的下部还设有后支撑脚机构，用于支撑整个掘进机主体1，保证工作的稳定性。

更加具体的，此结构中，在掘进机主体1的前端设有回转平台6以及用于驱动回转平台6水平旋转的回转油缸7，截割大臂3远离连接臂2的一端铰接在回转平台6上；升降油缸4的尾端与回转平台6铰接，升降油缸4活塞杆的外端与截割大臂3的另一端铰接。为了使得整体结构更加的合理化，占用空间小，在截割大臂3的上端设有容置槽3.1，连接臂油缸5在缩回状态时，该连接臂油缸5收纳在所述的容置槽3.1内。

本实施例中，在截割臂上还设置了至少一个钻锚机构，用于实现钻孔或者锚杆。

钻锚机构03包括安装杆8、升缩支架9和钻锚组件，截割壁02上沿前后方向可回转的连接有连接座10，更加具体的，在截割臂02上设有回转马达减速机12，连接座10安装在回转马达减速机12的转动输出端，这样通过回转马达减速机12的运行即可实现连接座10沿着整机的前后方便回转运动；并且在连接座10的另一端安装有可左右摆动的摆臂油缸11，安装杆8的一端连接在摆臂油缸11的输出端，通过摆臂油缸11的水平左右摆动即可实现安装杆8的沿着整机左右方向摆动；升缩支架9沿轴向可滑动的配装在安装杆8 的另一端，钻锚组件沿轴向可滑动的连接在安装杆8侧壁上。此结构中，安装杆8可沿着整机的前后方向回转，并且它在左右方向上也能实现摆动，从而更好的带动钻锚组件精确的运行，实现钻锚位置的准确定位。

截割臂02上近钻锚机构03的位置还设有支护机构04，支护机构04包括支护板27和升降机构，升降机构一端与截割臂主体1连接，另一端与支护板27连接，以实现支护板 27的高度调节。本实施例中，如图4所示，升降机构包括两组伸缩组件，并且两组伸缩组件对称的安装在截割臂02的两侧，两组伸缩组件的上端分别连接在支护板27上。具体的，每一组伸缩组件均包括支撑座28、支撑驱动缸29以及支护驱动缸30；支撑座28的一端铰接在截割臂02上，另一端与支护板27的一端铰接；支撑驱动缸29的尾端铰接在截割臂02上，支撑驱动缸29的活塞杆铰接在支撑座28近截割臂02的一端；支护驱动缸30 的尾端铰接在支撑座28近截割臂02的一端；支护驱动缸30的活塞杆铰接在支护板27近支撑座28的一端。

具体的，为了更好的减小体积，降低占用空间，在支撑座28上设有容置槽28.1，支撑驱动缸29处于收缩状态时，该支撑驱动缸29可以收纳在容置腔28.1内，如图4所示。

具体的，此结构中在截割大臂3的左右两侧对称的焊接有相应的安装架26，回转马达减速机12固定在相应的安装架26上，这样在截割臂02的左右两侧都安装有钻锚机构，提高工作效率。并且上述的驱动元件马达都是采用的液压马达，驱动力更加的稳定、可靠。当然子在其他实施例中，不仅限于液压马达，在动力允许的情况下也可以采用电动马达。

本实施例中，安装杆8优选的为中空的方型管，方型管近摆臂油缸11一端的内腔中安装有第一驱动缸13，方型管的侧壁上沿长度方向设有滑轨14，滑轨14上配设有滑块15，滑块15的另一端延伸至方型管的内腔中，第一驱动缸13的活塞杆与滑块15位于内腔中的部分连接，钻锚组件安装在滑块15上。此结构中，安装杆8也可以是U型管结构，升缩支架9滑动配合在U型管的内腔中。方型管另一端的内腔中设有第二驱动缸16，伸缩杆 9的一端滑动配合在方型管的内腔中，且第二驱动缸16的活塞杆与伸缩杆9的端部连接。此结构中的第一驱动缸13、第二驱动缸16均为液压缸。当然在其他实施例中，不仅限于液压动力源驱动，也可以是其他动力源驱动，例如：气缸、电推缸等。

其中，钻锚组件包括安装座21、锚杆22和锚杆机马达23，安装座21与滑块15连接，锚杆机马达23固定在安装座21上，锚杆机马达23的输出轴上连接有转接头24，锚杆22 的一端可拆的配装在转接头24上；伸缩支架9上设有锚杆定位架25，锚杆22的另一端滑动配合在锚杆定位架25上，锚杆定位架25主要实现对锚杆22的径向限位，避免锚杆22 在钻锚过程因振动而造成偏摆。

钻锚工作过程中，当掘进机的截割臂02调整至相应的工作位置后，截割臂02定位，然后第二驱动缸16驱动伸缩支架9往外伸出，直至伸缩支架9的上端面顶靠支撑在需要钻锚的工作面，工作面位置定位后，第一驱动缸13驱动钻锚组件在导向机构的作用下快速的往工作面运动，当钻锚组件运动至锚杆22的上端面顶靠在工作面时，锚杆机马达23 运行，带动锚杆22工作，并且在锚杆25旋转的过程中，第一驱动缸13带动安装杆8朝着工作面逐步进给，从而实现钻孔或者锚杆的过程。

上述结构中，支护机构04在水平位置上位于两个钻锚机构03机构之间，并且，在收纳状态时，支护机构04与两个钻锚机构03处于近似水平的位置，进一步的缩小了空间占用率。

实施例二：

在实施一的基础上，为了进一步的提高截割头01的回转灵活性；本实施例中，如图9 所示，截割臂还包括连接小臂17，连接小臂17的一端与截割头01固定连接，连接小臂 17远离截割头01的一端沿宽度方向的一侧与连接臂2远离截割大臂3的一端铰接；连接小臂17远离截割头01一端沿宽度方向的另一侧还铰接有连杆18，连接臂2近连接小臂 17的一端铰接有摇杆19，摇杆19的另一端与连杆18的另一端铰接，且连接臂2近截割大臂3的一端铰接有小臂油缸20，小臂油缸20的另一端与连杆18、摇杆19的铰接轴实现同轴铰接。这样设置后，截割头01与连接臂2之间又增加了一个连接小臂17，使得截割头01的回转运动过程多了一个转动铰接点，提高了截割头01的回转灵活定性。

本实施例中，在连接臂油缸5上还设有盖板31，并且盖31的一端连接在连接臂2近连接臂油缸5活塞杆铰接点的位置，盖板31的另一端滑动配合在连接臂油缸5的侧壁上；当连接臂油缸5为伸出状态时，盖板31覆盖在连接臂油缸5活塞杆的上方。具体的，在连接臂油缸5的外侧壁上设有相应的连接块(图中未示出)，连接块上开设有滑槽，在盖板31远离连接臂2的一端设有相应的滑块，滑块可滑动的配合在滑槽内。此结构中，当连接臂油缸5处于伸出状态时，盖板31恰好覆盖在连接臂油缸5活塞杆的外部，有效避免了连接臂油缸5活塞杆与碎石的直接接触，在连接臂油缸5回缩时，不会因外表面粘有过多的碎石影响回缩的灵活性，同时也减少了连接臂油缸5活塞杆外壁的损伤，提高使用寿命。

同样的，为了保护小臂油缸20的活塞杆，在小臂油缸20的外部安装有相应的挡板32，挡板32的一端连接在连杆18与摇杆19铰接处的位置，挡板32的另一端滑动配合在小臂油缸20的外侧壁上。

本发明的带随机支护的曲臂式掘锚一体机与现有技术相比，具有以下优点：

该掘进机的截割臂02部分分成了截割大臂3和连接臂2，其中连接臂2的一端与截割大臂3铰接方式转动连接，截割头01安装在连接臂2的另一端，该截割大臂3通过设在掘进机主体1上的升降油缸4进行驱动；并且此结构中通过旋转油缸来驱动回转平台7，从而整个截割大臂3的水平回转，结构稳定，回转平稳；整个过程中，通过升降油缸4的伸缩，带动截割大臂3、连接臂2、连接臂油缸5、截割头01同步上下运动，实现稳定的截割功能；需要收料时，通过截割大臂3上的连接臂油缸5的伸缩实现连接臂2的绕着与截割大臂3的铰接点回转运动，并且小臂油缸20驱动连接小臂17的回转，使得整个截割头的弯曲回转更加的灵活，回转角度控制更加的精准，从而实现更好的收料动作。

另一方面的，该掘锚机结构中在截割臂02上还设置了相应的钻锚机构，在巷道掘进过程中，需要在巷道顶面进行打孔或者锚杆时，掘进机无需停机，也无需工人单独进行钻锚作业，仅需要先停止截割头01工作，操作截割臂02上的钻锚机工作即可，不仅确保施工安全，而且提高了掘进机的作业效率。

再一方面的，巷道掘进过程中，在顶部或侧壁进行钻孔、锚杆操作时，为了提高顶面的结构强度，在钻锚时不会发生坍塌，利用支护板27支撑在巷道顶面，充分利用了原有的机械臂机构，不需要增加额外的设备就能配合锚杆设备操作，实现现场支护，提高工作便利性；并且在巷道掘进操作过程中，截割头01的掘进、支护板27的支护以及钻锚机构 03的钻锚操作都是通过液压系统控制，切换方便，在支护、钻锚过程中的动力源都是通过掘进机主机提供，不需要额外的增压其他设备，操作简单，工作效率高。

另外的，本发明中还公开了一种上述带有随机支护的钻锚一体机的液压控制系统，它包括：

用于控制掘进机的截割头旋转截割以及驱动铲板升降的第一液压系统；此过程中，由于截割头01的运行需要精确调速控制，并且截割头01需要较大的驱动力，第一液压系统包括带有高压切断的恒功率的负载敏感变量泵31以及大流量的负载敏感阀，并且该负载敏感阀为液压先导式控制阀，使得截割头01的运行更加的灵活、省力。具体的，负载敏感阀为具有压力补偿及负载传感功能的多路比例换向阀组32；恒功率负载敏感变量泵31 由变量柱塞泵和齿轮泵组成，柱塞泵自身带有压力补偿器，负载传感器和功率限制器与多路阀配合使用，齿轮泵为先导手柄提供先导液压油。

具体的，比例换向阀组中设置多个片阀并对应的控制各执行机构，第一液压系统中的执行结构为截割头01与铲板结构。每个片阀内部有独立的压力补偿器，可根据操作者的要求(阀芯开度)调整各片阀的输出流量，并反馈到泵输出相应的流量，杜绝系统溢流的功率损失，达到操作舒适、节能高效，也就是说不管负载如何变化，执行元件都能够得到恒定的流量，同时多执行元件可同时工作，压力、流量互相不受影响。

该系统还包括用于控制掘进机的截割臂动作以及驱动掘进机行走、支撑座升降的第二液压系统和用于控制掘进机进行输送物料动作、支护机构以及钻锚机构运行的第三液压系统。与第一液压系统一样的，第二液压系统和第三液压系统均包括恒功率的负载敏感变量泵31和负载敏感比例换向阀组32，比例换向阀组包括多个片阀，每个片阀内设有压力补偿器；各比例换向阀组32为液压先导式控制阀，具体的此处不再赘述。

各个动作机构驱动过程：

第一液压系统通过负载敏感变量泵31及多路比例换向阀组32控制掘进机的截割头01 的旋转运动，以及铲板的上下运动；第二液压系统通过负载敏感变量泵31及多路比例换向阀组32控制掘进机的左右行走、截割头举升、截割头回转、截割头伸缩、后支撑升降；第三液压系统通过负载敏感变量泵31及多路比例换向阀组32控制掘进机的输料机构运行，支护机构的升降以及钻锚机构的升降以及锚杆的运行。

控制阀的工作原理：

当阀芯处于中位时，马达或油缸两腔与回油连通，制动器处于制动状态，马达或油缸不动作。当阀芯处于上或下位(工作位置)时，压力液体进入马达或油缸，制动器解除制动，马达正转或反转，油缸伸出或缩回。以行走马达为例，若左、右行走马达同时朝一个方向转动可使机器前进或后退，若左、右行走马达只有一个转动可使机器大弯，若左、右行走马达一正一反转动可使机器转小弯。为了使各油缸运动平稳，在各油缸的进出油口处都设置了平衡阀，以减少各油缸工作过程中的振动。

本系统中，比例换向阀组32均为LS反馈阀，即，阀的LS口压力信号为每组阀中工作压力通过梭阀进行比较取最大的压力值，各阀的LS口分别接在对应的负载敏感武变量泵的LS 口上。泵的流量～压力控制器可根据执行元件所需流量总和来控制泵的摆角位置。三组负载敏感式比例换向阀组，一个泵配一组阀，系统管路配置简洁、紧凑、清晰，便于组装和维修。

本发明中的全液压控制系统的曲臂式掘进机适用于大中小型煤矿全煤及半煤岩巷道以及岩石硬度f≤8的巷道、隧道、非煤矿山掘进，经济截割硬度f≤7，可截割硬度f≤9。该机的特点是：结构紧凑、体积小、工作平稳、使用灵活。尤其是截割臂结构型式是国内首创曲臂式，具有很强的耙料能力，这是其它掘进机所做不到的。

动力部分是采用电机33通过分动箱34带动三组液压系统相应的主泵运转，采用单电机驱动，降低了电耗。其中第一液压系统由分动箱34的一个动力输出端单独提供动力源；分动箱34的另一个动力输出端为第二液压系统与第三液压系统同时提供动力源。

另外的，本发明的液压系统中的截割头油泵为进口柱塞变量泵，截割头控制阀为进口大流量负载敏感阀，掘进功率达120KW，系统设定压力32Mpa，截割头切削强劲有力；掘进操作为液压先导控制，操作灵活省力；液压系统采用负载敏感系统，可根据掘进硬度(负载)的不同，通过油路反馈，实现掘进头0～75转/分无极调速，能保护掘进头免受意外大负载，造成掘进头损坏。截割头01采用德国原装进口的艾卡特ER1500-3掘进，液压系统工作稳定，质量可靠。

我国传统的悬臂掘进机普遍存在机身重、体积庞大、两套动力系统(掘进一套、行走一套)能耗高、施工时普遍存在超挖现象，而且切割功率在200kw以下的悬臂掘进机(整机功率总在310kw)，仅能用于f≤3以下的煤巷、半煤岩巷及软岩的巷道施工，爬坡能力也仅在18°左右，切割功率在260kw才能满足f≤8以下的岩巷的掘进(其装机功率在 460kw)。

本发明的全液压控制的曲臂式掘进机采用先进的恒功率+负载敏感系统，该系统具有如下优点：

1、能适应全液压曲臂式掘进机在作业中要求多执行机构复合动作，以保证各动作按要求的轨迹运动，同时，要求此轨迹(掘进头)不受负荷变化所干扰，司机不需频繁调节先导手柄。

2、压力补偿阀接往变量泵的信号油压，可控制主泵变量机构使主泵按需供油。由于多路阀前后压差恒定，即使在重载时,阀芯动作起点也不受影响，使调速稳定而均匀。

3、有效减少传动功率损耗，降低能耗。

以上就本发明较佳的实施例作了说明，但不能理解为是对权利要求的限制。本发明不仅局限于以上实施例，其具体结构允许有变化，凡在本发明独立要求的保护范围内所作的各种变化均在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种带随机支护的曲臂式掘锚一体机，包括掘进机主体(1)，所述掘进机主体(1)的前端设有用于旋转截割岩土的截割头(01)以及用于支撑截割头(01)的截割臂(02)，其特征在于：所述的截割臂(02)上还设有至少一个钻锚机构(03)，所述的钻锚机构(03)包括安装杆(8)、伸缩支架(9)和钻锚组件，所述的截割臂(02)上设有回转马达减速机(12)，所述回转马达减速机(12)的转动输出端连接有连接座(10)，所述连接座(10)上安装有摆臂油缸(11)，所述安装杆(8)的一端连接在摆臂油缸(11)的输出端，以实现安装杆(8)沿水平方向左右摆动；所述伸缩支架(9)沿轴向可滑动的配装在安装杆(8)的另一端，所述钻锚组件沿轴向可滑动的连接在安装杆(8)侧壁上；

所述截割臂(02)上近钻锚机构(03)的位置还设有支护机构(04)，所述的支护机构(04)包括支护板(27)和升降机构，所述升降机构一端与截割臂主体(1)连接，另一端与支护板(27)连接，以实现支护板(27)的高度调节。

2.根据权利要求1所述的带随机支护的曲臂式掘锚一体机，其特征在于：所述的安装杆(8)为中空的方型管，所述方型管近摆臂油缸(11)一端的内腔中安装有第一驱动缸(13)，所述方型管的侧壁上沿长度方向设有滑轨(14)，所述的滑轨(14)上配设有滑块(15)，所述第一驱动缸(13)的活塞杆与滑块(14)连接，所述的钻锚组件安装在滑块(15)上。

3.根据权利要求1或2所述的带随机支护的曲臂式掘锚一体机，其特征在于：所述的钻锚组件包括安装座(21)、锚杆(22)和锚杆机马达(23)，所述的安装座(21)与滑块(15)连接，所述的锚杆机马达(23)固定在安装座(21)上，所述锚杆机马达(23)的输出轴上连接有转接头(24)，所述锚杆(22)的一端可拆的配装在转接头(24)上；所述伸缩支架(9)上设有锚杆定位架(25)，所述锚杆(22)的另一端滑动配合在锚杆定位架(25)上。

4.根据权利要求2所述的带随机支护的曲臂式掘锚一体机，其特征在于：所述方型管另一端的内腔中设有第二驱动缸(16)，所述伸缩支架(9)的一端滑动配合在方型管的内腔中，且所述第二驱动缸(16)的活塞杆与伸缩支架(9)的端部连接。

5.根据权利要求1所述的带随机支护的曲臂式掘锚一体机，其特征在于：所述的升降机构包括支撑座(28)、支撑驱动缸(29)以及支护驱动缸(30)；所述支撑座(28)的一端铰接在截割臂(02)上，另一端与支护板(27)的一端铰接；所述支撑驱动缸(29)的尾端铰接在截割臂(02)上，支撑驱动缸(29)的活塞杆铰接在支撑座(28)近截割臂(02)的一端；所述支护驱动缸(30)的尾端铰接在支撑座(28)近截割臂(02)的一端；支护驱动缸(30)的活塞杆铰接在支护板(27)近支撑座(28)的一端。

6.根据权利要求1所述的带随机支护的曲臂式掘锚一体机，其特征在于：所述的截割臂(02)包括连接臂(2)和截割大臂(3)；所述截割大臂(3)的一端与掘进机主体(1)铰接，截割大臂(3)的另一端与连接臂(2)的一端铰接，所述连接臂(2)的另一端与截割头(01)连接；所述的掘进机主体(1)上设有用于驱动截割大臂(3)升降的升降油缸(4)，所述截割大臂(3)上设有容置槽(3.1)，所述的容置槽(3.1)内设有连接臂油缸(5)，所述连接臂油缸(5)的活塞杆与连接臂(2)近截割臂大臂(3)的一端铰接；所述钻锚机构(03)安装在截割大臂(3)上。

7.根据权利要求6所述的带随机支护的曲臂式掘锚一体机，其特征在于：所述掘进机主体(1)的前端设有回转平台(6)以及用于驱动回转平台(6)水平旋转的回转油缸(7)，所述截割大臂(3)远离连接臂(2)的一端铰接在回转平台(6)上；所述升降油缸(4)的尾端与回转平台(6)铰接，升降油缸(4)活塞杆的外端与截割大臂(3)的另一端铰接。

8.根据权利要求6或7所述的带随机支护的曲臂式掘锚一体机，其特征在于：所述的截割臂还包括连接小臂(17)，所述连接小臂(17)的一端与截割头(01)固定连接，连接小臂(17)远离截割头(01)的一端沿宽度方向的一侧与连接臂(2)远离截割大臂(3)的一端铰接；所述连接小臂(17)远离截割头(01)一端沿宽度方向的另一侧还铰接有连杆(18)，所述连接臂(2)近连接小臂(17)的一端铰接有摇杆(19)，所述摇杆(19)的另一端与连杆(18)的另一端铰接，且所述连接臂(2)近截割大臂(3)的一端铰接有小臂油缸(20)，所述小臂油缸(20)的另一端与连杆(18)、摇杆(19)的铰接轴实现同轴铰接。

9.一种基于权利要求1至8任意一项所述的带随机支护的曲臂式掘锚一体机的液压控制系统，其特征在于，包括：

用于控制掘进机的截割头(01)旋转截割以及驱动铲板(8)升降的第一液压系统；

用于控制掘进机的截割臂(02)动作以及驱动掘进机行走、支撑座升降的第二液压系统；

用于控制掘进机进行输送物料动作、支护机构以及钻锚机构运行的第三液压系统。

10.根据权利要求9所述的液压控制系统，其特征在于：所述的第一液压系统、第二液压系统以及第三液压系统均包括：恒功率的负载敏感变量泵(31)和负载敏感比例换向阀组(32)，所述比例换向阀组包括多个片阀，每个片阀内设有压力补偿器；各所述比例换向阀组(32)为液压先导式控制阀。

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