CN112360340A - 一种自动锚杆钻车 - Google Patents

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高春芳
胡渊
刘立强
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Abstract

本发明公开了一种自动锚杆钻车，属于机械技术领域，包括锚钻系统、机体部、行走系统、液压系统、水路系统以及电气系统；所述机体部包括底盘以及安装在底盘上的升降装置、操纵台、泵站、油箱和电缆托缆装置；锚钻系统设置在升降装置的平台上；两套行走系统对称设置在底盘的下端两侧；在升降装置的前端安装通过上下旋转实现顶帮支护的支护装置；行走系统带动钻车整机前进、后退或转弯；升降装置的升降能够调整锚钻系统的高度；安装在能够上下升降、向外回转的锚钻系统上的推进部能够水平回转、垂直回转。本发明能够实现巷道内不同高度、角度的锚杆孔、炮眼孔、探测孔的机械化施工，整机结构合理、紧凑，工作灵活，操作方便。

Description

一种自动锚杆钻车
技术领域
本发明涉及机械技术领域，尤其是一种自动锚杆钻车，用于煤矿井下和其他井巷工程中对巷道顶板和侧帮打孔和安装锚杆的支护类设备。
背景技术
在煤的开采过程中，需要对煤层进行钻孔，并通过锚杆进行支护作业，然后铺设顶网，但现有技术中的这些作业均是通过多个设备完成的，其自动化程度不足，使得整个作业过程的时间较长，效率较低。
在煤矿锚杆支护的领域中，各种支护工序基本实现机械化施工，液压锚杆钻车作业时仍然需要大量的体力劳动去完成作业，如铺设锚网，锚杆钻孔、安装锚固剂、安装锚杆、锚杆紧固等，人员安全系数相对较低，施工进程相对较慢，工作效率相对较低。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种自动锚杆钻车，在结构上采用了升降机构，增加了整体升降平台，可以根据巷道高度情况通过平台升降使作业人员进行上下调整，从而很方便的实现巷道内不同高度、不同角度锚杆(索)孔、炮眼孔、探测孔的机械化施工，能实现顶帮同时作业，大大缩短了支护作业时间，提高了支护效率。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种自动锚杆钻车，包括锚钻系统、机体部、行走系统、液压系统、水路系统以及电气系统，其特征在于：所述机体部包括底盘以及安装在底盘上的升降装置、操纵台、泵站、油箱和电缆托缆装置；锚钻系统设置在升降装置的平台上；两套行走系统对称设置在底盘的下端两侧；在升降装置的前端安装通过上下旋转实现顶帮支护的支护装置；行走系统带动钻车整机前进、后退或转弯；升降装置的升降能够调整锚钻系统的高度；安装在能够上下升降、向外回转的锚钻系统上的推进部能够水平回转、垂直回转。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述锚钻系统设置两套，并且左右对称安装在升降装置的平台上；锚钻系统包括推进部、旋转补偿部、钻臂组、钻臂升降油缸、钻臂调整油缸及钻臂连接座；钻臂连接座底部通过螺栓固定安装在升降装置的平台上，并且一端与具有两个钻臂的钻臂组销轴联接；钻臂调整油缸固定安装在下部钻臂的下端，钻臂升降油缸通过销轴安装在两个钻臂之间；钻臂组的前端设置旋转补偿部，旋转补偿部前端设置安装有固定座的钻臂回转座，推进部通过固定座安装在钻臂回转座上。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述升降装置位于机体部的中间，包括支护装置、升降架、连杆机构、翻板和平台；在底盘与平台之间装有升降架、连杆机构以及升降油缸；两个翻板安装在平台的前端两侧；平台前端的中间设置为内凹口结构；支护装置铰接安装在平台前端的内凹口的内部，并且底部与底盘铰接。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述行走系统包括履带涨紧机构、履带和驱动机构；履带涨紧机构包括涨紧轮组和涨紧油缸；履带包括履带架和安装在履带架上的履带板组；驱动机构包括驱动轮、减速机及行走马达；行走马达通过减速机驱动驱动轮带动履带实现行走；涨紧轮组通过涨紧油缸的伸缩运动调整履带的涨紧程度；履带架通过定位槽及高强度螺栓固定在底盘上；在履带的侧面开有方槽,以便涨紧油缸的拆卸；减速机用高强度螺栓与履带架联接；减速机带动驱动轮旋转并且带动履带直线运动。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述液压系统包括泵站、油箱、油缸组以及相应的油管路，由操纵台统一控制。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述翻板为能够向平台两侧展开的可折叠伸缩结构。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述支护装置包括可伸缩的支护顶板和内部设置油缸的支护套筒；支护套筒的中下部与升降装置的前下部铰接，支护套筒的底部与底盘铰接，支护套筒在油缸的作用下向上抬起和落下，旋转角度为0～60度；支护顶板能够向两侧展开；支护装置能够向前倾斜。
本发明技术方案的进一步改进在于：两套锚钻系统同时工作或单独工作，当两套锚钻系统同时工作时，两套锚钻系统同时对同一个顶板或对同一个侧壁钻杆、锚杆锚索、推送树脂药卷或者两个锚钻系统分别对顶板和侧壁钻杆、锚杆锚索、推送树脂药卷。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述油箱安装于底盘的右下方。
由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：
1、本发明采用整机整体底盘设计，将升降装置、操纵台、泵站、油箱和电缆托缆装置以及行走系统的统一合体布置，尤其是将油箱安装于底盘的右下方，使整机结构更加紧凑合理，机身矮、重心低，提高了钻车的稳定性，更加适应低矮巷道；同时站人平台采用两级升降，提升了工作人员支护时的舒适性，更加稳固、安全可靠。
2、本发明在锚钻系统中采用液压比例控制传动系统，能够依次完成钻孔、装填药卷、锚固锚杆等工序，定位准确，操作方便、舒适，中间过程无需人工干预，减少了人工锚固工序，降低了工人的劳动强度；增设扶钎器，使钻杆钻进更平稳、降低了断杆频率；锚钻系统作业时，操作人员可远离锚杆作业区域，降低了事故风险。
3、本发明设置的两套锚钻系统相互独立，可旋转至不同位置及不同角度独立进行顶、帮锚杆、炮孔及探测孔施工作业；两套锚钻系统可以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钻杆、锚杆锚索、推送树脂药卷或者两个锚钻系统分别对顶板和侧壁钻杆、锚杆锚索、推送树脂药卷，有效的提升了工作效率。
4、本发明设置采用连杆机构及二级油缸来控制的升降装置，操作简便，升降平稳；两套锚钻系统随平台上下升降，以满足不同巷道高度的施工要求，并方便作业人员操作。
5、本发明在升降平台上设置了可左右翻动的翻板装置，增加了升降平台的面积，能够满足不同宽度巷道的施工要求，方便人员的操作。
6、本发明在升降装置上安装的支护装置，在油缸的作用下能够向上抬起和落下，其支护顶板可向两侧展开，能够增大支护面积，在迎头空顶下对作业人员进行保护；当进行支护时，操作手柄使支护套筒在油缸的作用下向上伸出，将锚网等重物顶起，来满足不同巷道高度的使用要求；支护装置还可向前倾斜，方便挂装锚网等重物，有效降低工人的劳动强度。
7、本发明在结构上采用了升降装置，增加了整体升降平台，可以根据巷道高度情况通过平台升降使作业人员进行上下调整，从而很方便的实现巷道内不同高度、不同角度锚杆（索）孔、炮眼孔、探测孔的机械化施工，能实现顶帮同时作业，大大缩短了支护作业时间，提高了支护效率。
8、本发明将电缆托缆装置融入整机设计，使整机的电气系统布置更加规范合理，同时降低了人员劳动强度，提高了安全性。
附图说明
图1是本发明整体结构示意图；
图2是本发明锚钻系统结构示意图；
图3是本发明推进部示意简图；
图4是本发明升降装置结构示意图；
图5是本发明平台结构俯视图；
图6是本发明行行走系统主视图；
图7是本发明行走系统俯视图。
其中，1、锚钻系统，1-1、推进部、 1-1-1、旋转架，1-1-2、钻杆，1-1-3、锚杆，1-1-4、锚固剂，1-2、旋转补偿部，1-3、钻臂组，1-4、钻臂升降油缸，1-5、钻臂调整油缸， 1-6、钻臂连接座，2、升降装置，2-1、支护装置，2-1-1、支护顶板，2-1-2，支护套筒，2-2、升降架，2-3、连杆机构，2-4、翻板，2-5、平台，3、行走系统，3-1、涨紧轮组， 3-2、涨紧油缸，3-3、履带架，3-4、驱动轮，3-5、履带板组，3-6、减速机，3-7、行走马达，3-8、履带，4、底盘，5、操纵台，6、泵站，7、油箱，8、电缆托缆装置。
具体实施方式
本发明是针对煤矿井下和其他井巷工程中对巷道顶板和侧帮打孔和安装锚杆而设计的一种自动锚杆钻车，在结构上采用了升降装置，增加了整体升降平台，可以根据巷道高度情况通过平台升降使作业人员进行上下调整，从而很方便的实现巷道内不同高度、不同角度锚杆(索)孔、炮眼孔、探测孔的机械化施工，能实现顶帮同时作业，大大缩短了支护作业时间，提高了支护效率。
下面结合图1～7对本发明做进一步详细说明：
如图1所示，一种自动锚杆钻车，包括锚钻系统1、机体部、行走系统3、液压系统、水路系统以及电气系统；
所述机体部包括底盘4以及安装在底盘4上的升降装置2、操纵台5、泵站6、油箱7和电缆托缆装置8，机体部是本钻车进行巷道支护作业的重要部件，位于钻车的中间位置，是以高强度合金钢板为主材焊接、机械加工而成的结构件，将电缆托缆装置融入整机设计，使整机的电气系统布置更加规范合理，同时降低了人员劳动强度，提高了安全性；升降装置2、操纵台5、泵站6、油箱7和电缆托缆装置8统一整体设置，油箱7安装于底盘4的右下方，使机体的重心更低，使钻车的整体结构更加紧凑合理；
锚钻系统1设置在升降装置2的平台2-5上；两套行走系统3对称设置在底盘4的下端两侧；在升降装置2的前端安装通过上下旋转实现顶帮支护的支护装置2-1；行走系统3带动钻车整机前进、后退或转弯；升降装置2的升降能够调整锚钻系统1的高度；安装在能够上下升降、向外回转的锚钻系统1上的推进部1-1能够水平回转、垂直回转；在操纵台（5）的操控下，推进部（1-1）自动完成打钻杆、锚杆锚索、推送树脂药卷，实现巷道内不同高度、不同角度锚杆孔、炮眼孔、探测孔的机械化施工。
如图2所示，所述锚钻系统1设置两套，并且左右对称安装在升降装置2的平台2-5上；锚钻系统1包括推进部1-1、旋转补偿部1-2、钻臂组1-3、钻臂升降油缸1-4、钻臂调整油缸1-5及钻臂连接座1-6；钻臂连接座1-6底部通过螺栓固定安装在升降装置2的平台2-5上，并且一端与具有两个钻臂的钻臂组1-3销轴联接；钻臂调整油缸1-5固定安装在下部钻臂的下端，钻臂升降油缸1-4通过销轴安装在两个钻臂之间；钻臂组1-3的前端设置旋转补偿部1-2，旋转补偿部1-2前端设置安装有固定座的钻臂回转座，推进部1-1通过固定座安装在钻臂回转座上；推进部1-1还可以设置摆臂铰装于钻臂回转座上，不管用哪种联接方式，需保证推进部1-1能够水平回转、垂直回转；其中摆臂用于带动钻臂回转座和推进部1-1在垂直面上垂直回转，钻臂回转座直接带动推进部1-1在水平面上水平回转。锚钻系统1是钻车进行锚杆支护作业的核心部位，钻臂组1-3与推进部1-1连接，通过二者的共同配合，来完成该钻车的钻孔及紧固锚杆锚索动作，它的主要功能有：臂身上下升降；臂身向外回转；钻臂回转座整体前后伸缩，钻臂组1-3整体前后伸缩；推进部1-1水平回转、垂直回转。锚钻系统1中采用液压比例控制传动系统，能够依次完成钻孔、装填药卷、锚固锚杆等工序，定位准确，操作方便、舒适，中间过程无需人工干预，减少了人工锚固工序，降低了工人的劳动强度；在推进部1-1增设扶钎器，能够使钻杆钻进更平稳、降低了断杆频率；锚钻系统作业时，操作人员可远离锚杆作业区域，降低了事故风险。
如图3所示，所述推进部1-1包括旋转板、底座、旋转架1-1-1、推进机构及滑轨座；安装有旋转板和推进机构的旋转架1-1-1与底座铰接，旋转架1-1-1由驱动部件驱动绕滑轨座旋转和进退，旋转架1-1-1上还安装钻杆1-1-2、锚杆1-1-3和锚固剂1-1-4。具体的推进部1-1的工作原理及工作方式在申请号为201911102527.4的发明专利申请有详细记载，在此是将推进部1-1应用在本专利申请的自动锚杆作业车上。
两套锚钻系统1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钻杆、锚杆锚索、推送树脂药卷或者两个锚钻系统分别对顶板和侧壁钻杆、锚杆锚索、推送树脂药卷。如图4、5所示，所述升降装置2位于机体部的中间，包括支护装置2-1、升降架2-2、连杆机构2-3、翻板2-4和平台2-5；在底盘4与平台2-5之间装有升降架2-2、连杆机构2-3以及升降油缸；两个翻板2-4安装在平台2-5的前端两侧；平台2-5前端的中间设置为内凹口结构；支护装置2-1铰接安装在平台2-5前端的内凹口的内部，并且底部与底盘4铰接。所述翻板2-4为能够向平台两侧展开的可折叠伸缩结构，能够增大平台2-5的面积。
升降装置2带动两套锚钻系统1作上下升降作业，能很好的满足不同高度的支护要求，同时平台2-5两侧翻板展开后宽度可达，使得操作人员的作业环境及作业空间大大提高；升降装置2采用连杆机构及二级油缸来控制，操作简便，升降平稳。
如图4所示，所述支护装置2-1包括可伸缩的支护顶板2-1-1和内部设置油缸的支护套筒2-1-2；支护套筒2-1-2的中下部与升降装置2的前下部铰接，支护套筒2-1-2的底部与底盘4铰接，支护套筒2-1-2在油缸的作用下向上抬起和落下，旋转角度为0～60度；支护顶板2-1-1能够向两侧展开以增大支护面积；支护装置2-1能够向前倾斜，方便挂装锚网等重物。
在升降装置2的前部中间装有支护装置2-1，左右侧分别装有两套锚钻系统1，互不干涉，可各自独立操作；当进行支护时，操作手柄使支护套筒2-1-2在油缸的作用下向上伸出，将锚网等重物顶起，来满足不同巷道高度的使用要求；支护装置2-1还可向前倾斜，方便挂装锚网等重物，降低工人的劳动强度。支护装置2-1的主要作用是起到临时支护的目的，因此支护作业前务必将支护装置2-1升起，防止顶板塌陷，保护操作者的安全。
如图6、7所示，所述行走系统3包括履带涨紧机构、履带3-8和驱动机构；履带涨紧机构包括涨紧轮组3-1和涨紧油缸3-2；履带3-8包括履带架3-3和安装在履带架上的履带板组3-5；驱动机构包括驱动轮3-4、减速机3-6及行走马达3-7；行走马达3-7通过减速机3-6驱动驱动轮3-4带动履带3-8实现行走；涨紧轮组3-1通过涨紧油缸3-2的伸缩运动调整履带3-8的涨紧程度；履带架3-3通过定位槽及高强度螺栓固定在底盘4上；在履带3-8的侧面开有方槽,以便涨紧油缸3-2的拆卸；减速机3-6用高强度螺栓与履带架3-3联接；减速机3-6带动驱动轮3-4旋转并且带动履带3-8直线运动，从而实现整机的前进、后退或转弯。
所述液压系统包括泵站6、油箱7、油缸组以及相应的油管路，由操纵台5统一控制。所述水路系统以及电气系统均整体部薯，由操纵台5集中调控。
综上所述，本发明通过设置锚钻系统，升降装置、支护装置以及底盘的整体设计，使钻车整体结构紧凑合理、工作灵活，操作方便，是实现巷道掘进支护快速、高效、机械化的一种首选装备，将本发明与与掘进机配合使用，更加适用于中低型矿山巷道掘进工作面机械化作业。

Claims (9)

1.一种自动锚杆钻车，包括锚钻系统（1）、机体部、行走系统（3）、液压系统、水路系统以及电气系统，其特征在于：所述机体部包括底盘（4）以及安装在底盘（4）上的升降装置（2）、操纵台（5）、泵站（6）、油箱（7）和电缆托缆装置（8）；锚钻系统（1）设置在升降装置（2）的平台（2-5）上；两套行走系统（3）对称设置在底盘（4）的下端两侧；在升降装置（2）的前端安装通过上下旋转实现顶帮支护的支护装置（2-1）；行走系统（3）带动钻车整机前进、后退或转弯；升降装置（2）的升降能够调整锚钻系统（1）的高度；安装在能够上下升降、向外回转的锚钻系统（1）上的推进部（1-1）能够水平回转、垂直回转。
2.根据权利要求1所述的一种自动锚杆钻车，其特征在于：所述锚钻系统（1）设置两套，并且左右对称安装在升降装置（2）的平台（2-5）上；锚钻系统（1）包括推进部（1-1）、旋转补偿部（1-2）、钻臂组（1-3）、钻臂升降油缸（1-4）、钻臂调整油缸（1-5）及钻臂连接座（1-6）；钻臂连接座（1-6）底部通过螺栓固定安装在升降装置（2）的平台（2-5）上，并且一端与具有两个钻臂的钻臂组（1-3）销轴联接；钻臂调整油缸（1-5）固定安装在下部钻臂的下端，钻臂升降油缸（1-4）通过销轴安装在两个钻臂之间；钻臂组（1-3）的前端设置旋转补偿部（1-2），旋转补偿部（1-2）前端设置安装有固定座的钻臂回转座，推进部（1-1）通过固定座安装在钻臂回转座上。
3.根据权利要求1所述的一种自动锚杆钻车，其特征在于：所述升降装置（2）位于机体部的中间，包括支护装置（2-1）、升降架（2-2）、连杆机构（2-3）、翻板（2-4）和平台（2-5）；在底盘（4）与平台（2-5）之间装有升降架（2-2）、连杆机构（2-3）以及升降油缸；两个翻板（2-4）安装在平台（2-5）的前端两侧；平台（2-5）前端的中间设置为内凹口结构；支护装置（2-1）铰接安装在平台（2-5）前端的内凹口的内部，并且底部与底盘（4）铰接。
4.根据权利要求1所述的一种自动锚杆钻车，其特征在于：所述行走系统（3）包括履带涨紧机构、履带（3-8）和驱动机构；履带涨紧机构包括涨紧轮组（3-1）和涨紧油缸（3-2）；履带（3-8）包括履带架（3-3）和安装在履带架上的履带板组（3-5）；驱动机构包括驱动轮（3-4）、减速机（3-6）及行走马达（3-7）；行走马达（3-7）通过减速机（3-6）驱动驱动轮（3-4）带动履带（3-8）实现行走；涨紧轮组（3-1）通过涨紧油缸（3-2）的伸缩运动调整履带（3-8）的涨紧程度；履带架（3-3）通过定位槽及高强度螺栓固定在底盘（4）上；在履带（3-8）的侧面开有方槽,以便涨紧油缸（3-2）的拆卸；减速机（3-6）用高强度螺栓与履带架（3-3）联接；减速机（3-6）带动驱动轮（3-4）旋转并且带动履带（3-8）直线运动。
5.根据权利要求1所述的一种自动锚杆钻车，其特征在于：所述液压系统包括泵站（6）、油箱（7）、油缸组以及相应的油管路，由操纵台（5）统一控制。
6.根据权利要求3所述的一种自动锚杆钻车，其特征在于：所述翻板（2-4）为能够向平台两侧展开的可折叠伸缩结构。
7.根据权利要求1或3所述的一种自动锚杆钻车，其特征在于：所述支护装置（2-1）包括可伸缩的支护顶板（2-1-1）和内部设置油缸的支护套筒（2-1-2）；支护套筒（2-1-2）的中下部与升降装置（2）的前下部铰接，支护套筒（2-1-2）的底部与底盘（4）铰接，支护套筒（2-1-2）在油缸的作用下向上抬起和落下，旋转角度为0～60度；支护顶板（2-1-1）能够向两侧展开；支护装置（2-1）能够向前倾斜。
8.根据权利要求2所述的一种自动锚杆钻车，其特征在于：两套锚钻系统（1）同时工作或单独工作，当两套锚钻系统（1）同时工作时，两套锚钻系统（1）同时对同一个顶板或对同一个侧壁钻杆、锚杆锚索、推送树脂药卷或者两个锚钻系统（1）分别对顶板和侧壁钻杆、锚杆锚索、推送树脂药卷。
9.根据权利要求1所述的一种自动锚杆钻车，其特征在于：所述油箱（7）安装于底盘（4）的右下方。
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