CN113323578B - 一种顶板锚杆钻机 - Google Patents

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Abstract

一种顶板锚杆钻机，包括钻进补偿液压缸(1)、连接组件(2)、液压马达(3)和操纵臂(4)，钻进补偿液压缸(1)的底部设置有钉柱，钻进补偿液压缸(1)的活塞杆端部与连接组件(2)底部固定连接，液压马达(3)安装在连接组件(2)顶部，液压马达(3)的动力输出轴外壁上活动密封设置有水套(5)，液压马达(3)的动力输出轴端部设置有钻杆接头(6)，操纵臂(4)活动安装在连接组件(2)一侧；优点是：采用水为动力介质，可以直接排放，使矿井内作业更加安全。不需额外设置水辫。

Description

一种顶板锚杆钻机
技术领域
本发明涉及钻机设备领域，具体涉及一种顶板锚杆钻机。
背景技术
目前，现有的锚杆钻机为液压式或气动式，液压式的锚杆钻机多采用液压油或乳化液，在矿井中作业时，如果液压油泄漏会影响矿井开采安全，如采用乳化液时，乳化液内含有一定量的油，直接排放污染环境。且现有的锚杆钻机上需要额外增设水辫，以及专门的供水系统。
发明内容
本发明的目的就是针对上述之不足，而提供一种顶板锚杆钻机。
本发明包括钻进补偿液压缸、连接组件、液压马达和操纵臂，
钻进补偿液压缸的底部设置有钉柱，钻进补偿液压缸的活塞杆端部与连接组件底部固定连接，液压马达安装在连接组件顶部，液压马达的动力输出轴外壁上活动密封设置有水套，液压马达的动力输出轴端部设置有钻杆接头，操纵臂活动安装在连接组件一侧，
操纵臂包括部件安装盒、钻进补偿液压缸升降装置和液压马达启停装置，
部件安装盒底部设置有第一中空杆和第二中空杆，第一中空杆和第二中空杆的底部外壁上分别设置有L形防护杆，部件安装盒内依次排列设置有第一伸缩缸控制球阀、第二伸缩缸控制球阀、第三伸缩缸控制球阀、第四伸缩缸控制球阀和液压马达控制球阀，
第一伸缩缸控制球阀、第二伸缩缸控制球阀、第三伸缩缸控制球阀和第四伸缩缸控制球阀的阀杆上分别设置有第一阀杆驱动齿轮，液压马达控制球阀的阀杆上设置有第二阀杆驱动齿轮，
部件安装盒的顶部设置有一对双耳座，连接组件上设置有一对与双耳座配合使用的单耳座，部件安装盒的一对双耳座通过一对圆锥销轴分别安装在一对单耳座上，圆锥销轴的细径端螺纹安装有圆螺母和止动垫圈，并通过螺母拧紧在双耳座上，圆锥销轴的外壁上依次排列设置有一组密封圈安装槽，每个密封圈安装槽内均设置有密封圈，相邻的两个密封圈之间的圆锥销轴上均开有通水孔；
钻进补偿液压缸升降装置包括齿轮壳体、齿轮组、传动杆、传动套筒和第一推拉杆，
齿轮壳体顶部与第一中空杆底部固定连接，
齿轮组包括第一传动齿轮、第二传动齿轮和第三传动齿轮，第一传动齿轮安装在传动杆上，第二传动齿轮和第三传动齿轮通过转轴活动安装在壳体内壁上，第一传动齿轮与第二传动齿轮相啮合，传动杆通过轴承活动安装在齿轮壳体的侧壁上，传动杆上设置有棱柱传动块，传动套筒内壁为与棱柱传动块配合使用的棱柱孔，传动套筒套在棱柱传动块上，传动杆的端部设置有轴套，L形防护杆的一端与轴套固定连接，
第一推拉杆的底部设置有与第三传动齿轮配合使用的第一齿条，齿轮壳体的顶部和底部对应位置分别开有矩形齿条导向孔，第一齿条的底部位于齿轮壳体的底部齿条导向孔内，第一齿条的顶部位于齿轮壳体的顶部导向孔内，第一推拉杆位于第一中空杆和部件安装盒内，第一推拉杆的顶部外壁上设置有第二齿条和第一复位弹簧机构，第一复位弹簧机构位于第二齿条下方，第二齿条与第一伸缩缸控制球阀、第二伸缩缸控制球阀、第三伸缩缸控制球阀和第四伸缩缸控制球阀的第一阀杆驱动齿轮相啮合，第一推拉杆的顶端通过滑动轴承活动安装在部件安装盒内；
液压马达启停装置包括手闸、固定杆和第二推拉杆，
固定杆上设置有手闸安装架，手闸通过螺栓活动安装在手闸安装架内，第二推拉杆的底端通过销轴与手闸的一端活动连接，第二中空杆的L形防护杆一端通过螺栓固定在固定杆上，第二推拉杆的顶部外壁上设置有第二复位弹簧机构和第三齿条，第三齿条位于第二复位弹簧机构下方，第三齿条与第二阀杆驱动齿轮相啮合，第二推拉杆通过滑动轴承活动安装在部件安装盒内；
部件安装盒上设置有总进液口和总出液口，总进液口通过一对第一管道分别与钻进补偿液压缸的进液孔和出液孔相连通，第一伸缩缸控制球阀和第四伸缩缸控制球阀分别连接在一对第一管道上，总出液口的一端通过一对第二管道分别与钻进补偿液压缸的出液孔和进液孔相连通，第二伸缩缸控制球阀和第三伸缩缸控制球阀分别连接在一对第二管道上，其中一个第一管道上设置有第四管道，第四管道与液压马达的进液口相连通，总出液口的另一端设置有三通管道接头，总出液口通过三通管道接头、第五管道与水套的进液口相连通，液压马达的排水口通过三通管道接头、第三管道和第五管道与水套的进液口相连通，
液压马达的动力输出轴端部设置有出水孔，且出水孔与钻杆底部进水孔相连通，液压马达的动力输出轴外壁上设置有与出水孔配合使用的一组水套进水孔，水套安装在液压马达的动力输出轴上，水套的出液口与液压马达动力输出轴的一组水套进水孔相连通。
其中一根第一管道上设置有溢流阀。
液压马达是非圆行星齿轮马达。
钻进补偿液压缸是三级液压缸。
液压马达的两侧分别设置有第一扶手。
钻进补偿液压缸的下部设置有第二扶手。
螺栓是六角头铰制孔螺栓。
传动杆位于轴套内旋转，轴套的另一端设置有螺纹孔，L形防护杆的一端通过螺栓安装在轴套的螺纹孔内。
第一伸缩缸控制球阀和第二伸缩缸控制球阀的阀芯通孔的中心线与水平面的夹角为α，α为55-65°，第三伸缩缸控制球阀和第四伸缩缸控制球阀的阀芯的中心线与水平面的夹角为β，β为115-125°。
本发明优点是：采用水为动力介质，可以直接排放，使矿井内作业更加安全。不需额外设置水辫。
附 图 说 明
图1是本发明结构示意图。
图2是本发明结构示意图。
图3是本发明钻进补偿液压缸升降装置结构示意图。
图4是本发明液压马达启停装置的结构示意图。
图5是本发明部件安装盒的结构示意图。
图6是本发明部件安装盒的结构示意图。
图7是本发明液压控制系统的结构示意图。
具体实施方式
如附图所示，本发明包括钻进补偿液压缸1、连接组件2、液压马达3和操纵臂4，
钻进补偿液压缸1的底部设置有钉柱，钻进补偿液压缸1的活塞杆端部与连接组件2底部固定连接，液压马达3安装在连接组件2顶部，液压马达3的动力输出轴外壁上活动密封设置有水套5，液压马达3的动力输出轴端部设置有钻杆接头6，操纵臂4活动安装在连接组件2一侧，
操纵臂4包括部件安装盒10、钻进补偿液压缸升降装置和液压马达启停装置，
部件安装盒10底部设置有第一中空杆11和第二中空杆12，第一中空杆11和第二中空杆12的底部外壁上分别设置有L形防护杆21，部件安装盒10内依次排列设置有第一伸缩缸控制球阀23、第二伸缩缸控制球阀39、第三伸缩缸控制球阀40、第四伸缩缸控制球阀41和液压马达控制球阀24，
第一伸缩缸控制球阀23、第二伸缩缸控制球阀39、第三伸缩缸控制球阀40和第四伸缩缸控制球阀41的阀杆上分别设置有第一阀杆驱动齿轮25，液压马达控制球阀24的阀杆上设置有第二阀杆驱动齿轮26，
部件安装盒10的顶部设置有一对双耳座，连接组件2上设置有一对与双耳座配合使用的单耳座，部件安装盒10的一对双耳座通过一对圆锥销轴29分别安装在一对单耳座上，圆锥销轴29的细径端螺纹安装有圆螺母和止动垫圈，并通过螺母拧紧在双耳座上，圆锥销轴29的外壁上依次排列设置有一组密封圈安装槽，每个密封圈安装槽内均设置有密封圈，相邻的两个密封圈之间的圆锥销轴29上均开有通水孔；
钻进补偿液压缸升降装置包括齿轮壳体13、齿轮组、传动杆14、传动套筒15和第一推拉杆16，
齿轮壳体13顶部与第一中空杆11底部固定连接，
齿轮组包括第一传动齿轮17、第二传动齿轮18和第三传动齿轮19，第一传动齿轮17安装在传动杆14上，第二传动齿轮18和第三传动齿轮19通过转轴活动安装在壳体13内壁上，第一传动齿轮17与第二传动齿轮18相啮合，传动杆14通过轴承活动安装在齿轮壳体13的侧壁上，传动杆14上设置有棱柱传动块20，传动套筒15内壁为与棱柱传动块20配合使用的棱柱孔，传动套筒15套在棱柱传动块20上，传动杆14的端部设置有轴套，L形防护杆21的一端与轴套固定连接，
第一推拉杆16的底部设置有与第三传动齿轮19配合使用的第一齿条22，齿轮壳体13的顶部和底部对应位置分别开有矩形齿条导向孔，第一齿条22的底部位于齿轮壳体13的底部齿条导向孔内，第一齿条22的顶部位于齿轮壳体13的顶部导向孔内，第一推拉杆16位于第一中空杆11和部件安装盒10内，第一推拉杆16的顶部外壁上设置有第二齿条27和第一复位弹簧机构28，第一复位弹簧机构28位于第二齿条27下方，第二齿条27与第一伸缩缸控制球阀23、第二伸缩缸控制球阀39、第三伸缩缸控制球阀40和第四伸缩缸控制球阀41的第一阀杆驱动齿轮25相啮合，第一推拉杆16的顶端通过滑动轴承活动安装在部件安装盒10内；
液压马达启停装置包括手闸30、固定杆31和第二推拉杆32，
固定杆31上设置有手闸安装架33，手闸30通过螺栓49活动安装在手闸安装架33内，第二推拉杆32的底端通过销轴与手闸30的一端活动连接，第二中空杆12的L形防护杆21一端通过螺栓固定在固定杆31上，第二推拉杆32的顶部外壁上设置有第二复位弹簧机构34和第三齿条35，第三齿条35位于第二复位弹簧机构34下方，第三齿条35与第二阀杆驱动齿轮26相啮合，第二推拉杆32通过滑动轴承活动安装在部件安装盒10内；
部件安装盒10上设置有总进液口36和总出液口37，总进液口36通过一对第一管道38分别与钻进补偿液压缸1的进液孔和出液孔相连通，第一伸缩缸控制球阀23和第四伸缩缸控制球阀41分别连接在一对第一管道38上，总出液口37的一端通过一对第二管道42分别与钻进补偿液压缸1的出液孔和进液孔相连通，第二伸缩缸控制球阀39和第三伸缩缸控制球阀40分别连接在一对第二管道42上，其中一个第一管道38上设置有第四管道44，第四管道44与液压马达3的进液口相连通，总出液口37的另一端设置有三通管道接头，总出液口37通过三通管道接头、第五管道48与水套5的进液口相连通，液压马达3的排水口通过三通管道接头、第三管道43和第五管道48与水套5的进液口相连通，
液压马达3的动力输出轴端部设置有出水孔，且出水孔与钻杆底部进水孔相连通，液压马达3的动力输出轴外壁上设置有与出水孔配合使用的一组水套进水孔，水套5安装在液压马达3的动力输出轴上，水套5的出液口与液压马达3动力输出轴的一组水套进水孔相连通；
其中一根第一管道38上设置有溢流阀45。
液压马达3是非圆行星齿轮马达。
钻进补偿液压缸1是三级液压缸。
液压马达3的两侧分别设置有第一扶手46。
钻进补偿液压缸1的下部设置有第二扶手47。
螺栓49是六角头铰制孔螺栓。
传动杆14位于轴套内旋转，轴套的另一端设置有螺纹孔，L形防护杆21的一端通过螺栓安装在轴套的螺纹孔内。
第一伸缩缸控制球阀23和第二伸缩缸控制球阀39的阀芯通孔的中心线与水平面的夹角为α，α为55-65°，第三伸缩缸控制球阀40和第四伸缩缸控制球阀41的阀芯的中心线与水平面的夹角为β，β为115-125°。
工作方式：当使用锚杆钻机钻孔时，工作人员将锚杆钻机抬到指定钻孔位置下方，使锚杆钻机竖直立起，通过钻进补偿液压缸1的底部的钉柱插入地面，将锚杆钻机固定，将钻杆固定在钻杆接头6上，使钻杆的端部对准顶板待钻孔位置，将总进液口36接入高压水，
工作人员将操纵臂4绕一对圆锥销轴29旋转至水平位置，操纵臂4与钻进补偿液压缸1呈90°夹角。工作人员双手分别握住固定杆31和传动套筒15。
需要钻进时，工作人员握住固定杆31的手将手闸30压下，第二推拉杆32上升，使第三齿条35带着第二阀杆驱动齿轮26旋转，第二阀杆驱动齿轮26带着液压马达控制球阀24开启，高压水通过第四管道44进入液压马达3内，驱动液压马达3运行，液压马达3带着钻杆开始旋转，液压马达3排出的水通过钻杆中心的通水孔喷出，到达钻头切岩部位。
工作人员握住传动套筒15的手向开启方向拧传动套筒15，传动套筒15通过棱柱传动块20带动传动杆14旋转，传动杆14带着第一传动齿轮17旋转，第一传动齿轮17带着第二传动齿轮18旋转，第二传动齿轮18通过轴带动第三传动齿轮19旋转，第三传动齿轮19带动第一齿条22下降，第一齿条22通过第一推拉杆16带着第二齿条27下降，驱动四个第一阀杆驱动齿轮25旋转，第一伸缩缸控制球阀23、第二伸缩缸控制球阀39、第三伸缩缸控制球阀40和第四伸缩缸控制球阀41的阀杆顺时针转动60°，第一伸缩缸控制球阀23和第二伸缩缸控制球阀39开启，第三伸缩缸控制球阀40和第四伸缩缸控制球阀41仍然闭合，钻进补偿液压缸1的活塞杆伸出，钻杆开始钻进，钻进补偿液压缸1排出的水经过第二伸缩缸控制球阀39由第二管道42排出到总出液口37内，总出液口37流出的水经过第三管道43排出到水套5内，水套5将水排入钻杆内，最后由钻杆喷出，钻杆开始钻进，直到钻孔完成。
当钻进过程中需要暂停时，工作人员松开手闸30和传动套筒15，在第二复位弹簧机构34和第一复位弹簧机构28的作用下，第三齿条35和第二齿条27回位到初始位置，所有阀门均关闭。
当钻杆钻孔完成需要回退时，工作人员反转传动套筒15，第一伸缩缸控制球阀23、第二伸缩缸控制球阀39、第三伸缩缸控制球阀40和第四伸缩缸控制球阀41的阀杆逆时针转动60°，使第三伸缩缸控制球阀40和第四伸缩缸控制球阀41开启，使钻进补偿液压缸1的活塞杆收回即可，在收回过程中，开启液压马达3使钻杆回退更加顺利。
溢流阀45起到防止水压过高的作用。
一对第一扶手46起到在钻机安装时，扶正作用。
一对第二扶手47使钻机方便搬运。
α优选为60°，β优选为120°。
当圆锥销轴29上的密封圈出现松动时，工作人员通过扳手旋钮圆螺母，圆螺母带着圆锥销轴29向内收紧，使密封圈密封更加严密。

Claims (9)

1.一种顶板锚杆钻机，包括钻进补偿液压缸(1)、连接组件(2)、液压马达(3)和操纵臂(4)，
钻进补偿液压缸(1)的底部设置有钉柱，钻进补偿液压缸(1)的活塞杆端部与连接组件(2)底部固定连接，液压马达(3)安装在连接组件(2)顶部，液压马达(3)的动力输出轴外壁上活动密封设置有水套(5)，液压马达(3)的动力输出轴端部设置有钻杆接头(6)，操纵臂(4)活动安装在连接组件(2)一侧，
其特征在于操纵臂(4)包括部件安装盒(10)、钻进补偿液压缸升降装置和液压马达启停装置，
部件安装盒(10)底部设置有第一中空杆(11)和第二中空杆(12)，第一中空杆(11)和第二中空杆(12)的底部外壁上分别设置有L形防护杆(21)，部件安装盒(10)内依次排列设置有第一伸缩缸控制球阀(23)、第二伸缩缸控制球阀(39)、第三伸缩缸控制球阀(40)、第四伸缩缸控制球阀(41)和液压马达控制球阀(24)，
第一伸缩缸控制球阀(23)、第二伸缩缸控制球阀(39)、第三伸缩缸控制球阀(40)和第四伸缩缸控制球阀(41)的阀杆上分别设置有第一阀杆驱动齿轮(25)，液压马达控制球阀(24)的阀杆上设置有第二阀杆驱动齿轮(26)，
部件安装盒(10)的顶部设置有一对双耳座，连接组件(2)上设置有一对与双耳座配合使用的单耳座，部件安装盒(10)的一对双耳座通过一对圆锥销轴(29)分别安装在一对单耳座上，圆锥销轴(29)的细径端螺纹安装有圆螺母和止动垫圈，并通过螺母拧紧在双耳座上，圆锥销轴(29)的外壁上依次排列设置有一组密封圈安装槽，每个密封圈安装槽内均设置有密封圈，相邻的两个密封圈之间的圆锥销轴(29)上均开有通水孔；
钻进补偿液压缸升降装置包括齿轮壳体(13)、齿轮组、传动杆(14)、传动套筒(15)和第一推拉杆(16)，
齿轮壳体(13)顶部与第一中空杆(11)底部固定连接，
齿轮组包括第一传动齿轮(17)、第二传动齿轮(18)和第三传动齿轮(19)，第一传动齿轮(17)安装在传动杆(14)上，第二传动齿轮(18)和第三传动齿轮(19)通过转轴活动安装在壳体(13)内壁上，第一传动齿轮(17)与第二传动齿轮(18)相啮合，传动杆(14)通过轴承活动安装在齿轮壳体(13)的侧壁上，传动杆(14)上设置有棱柱传动块(20)，传动套筒(15)内壁为与棱柱传动块(20)配合使用的棱柱孔，传动套筒(15)套在棱柱传动块(20)上，传动杆(14)的端部设置有轴套，L形防护杆(21)的一端与轴套固定连接，
第一推拉杆(16)的底部设置有与第三传动齿轮(19)配合使用的第一齿条(22)，齿轮壳体(13)的顶部和底部对应位置分别开有矩形齿条导向孔，第一齿条(22)的底部位于齿轮壳体(13)的底部齿条导向孔内，第一齿条(22)的顶部位于齿轮壳体(13)的顶部导向孔内，第一推拉杆(16)位于第一中空杆(11)和部件安装盒(10)内，第一推拉杆(16)的顶部外壁上设置有第二齿条(27)和第一复位弹簧机构(28)，第一复位弹簧机构(28)位于第二齿条(27)下方，第二齿条(27)与第一伸缩缸控制球阀(23)、第二伸缩缸控制球阀(39)、第三伸缩缸控制球阀(40)和第四伸缩缸控制球阀(41)的第一阀杆驱动齿轮(25)相啮合，第一推拉杆(16)的顶端通过滑动轴承活动安装在部件安装盒(10)内；
液压马达启停装置包括手闸(30)、固定杆(31)和第二推拉杆(32)，
固定杆(31)上设置有手闸安装架(33)，手闸(30)通过螺栓(49)活动安装在手闸安装架(33)内，第二推拉杆(32)的底端通过销轴与手闸(30)的一端活动连接，第二中空杆(12)的L形防护杆(21)一端通过螺栓固定在固定杆(31)上，第二推拉杆(32)的顶部外壁上设置有第二复位弹簧机构(34)和第三齿条(35)，第三齿条(35)位于第二复位弹簧机构(34)下方，第三齿条(35)与第二阀杆驱动齿轮(26)相啮合，第二推拉杆(32)通过滑动轴承活动安装在部件安装盒(10)内；
部件安装盒(10)上设置有总进液口(36)和总出液口(37)，总进液口(36)通过一对第一管道(38)分别与钻进补偿液压缸(1)的进液孔和出液孔相连通，第一伸缩缸控制球阀(23)和第四伸缩缸控制球阀(41)分别连接在一对第一管道(38)上，总出液口(37)的一端通过一对第二管道(42)分别与钻进补偿液压缸(1)的出液孔和进液孔相连通，第二伸缩缸控制球阀(39)和第三伸缩缸控制球阀(40)分别连接在一对第二管道(42)上，其中一个第一管道(38)上设置有第四管道(44)，第四管道(44)与液压马达(3)的进液口相连通，总出液口(37)的另一端设置有三通管道接头，总出液口(37)通过三通管道接头、第五管道(48)与水套(5)的进液口相连通，液压马达(3)的排水口通过三通管道接头、第三管道(43)和第五管道(48)与水套(5)的进液口相连通，
液压马达(3)的动力输出轴端部设置有出水孔，且出水孔与钻杆底部进水孔相连通，液压马达(3)的动力输出轴外壁上设置有与出水孔配合使用的一组水套进水孔，水套(5)安装在液压马达(3)的动力输出轴上，水套(5)的出液口与液压马达(3)动力输出轴的一组水套进水孔相连通。
2.根据权利要求1所述的一种顶板锚杆钻机，其特征在于其中一根第一管道(38)上设置有溢流阀(45)。
3.根据权利要求1所述的一种顶板锚杆钻机，其特征在于液压马达(3)是非圆行星齿轮马达。
4.根据权利要求1所述的一种顶板锚杆钻机，其特征在于钻进补偿液压缸(1)是三级液压缸。
5.根据权利要求1所述的一种顶板锚杆钻机，其特征在于液压马达(3)的两侧分别设置有第一扶手(46)。
6.根据权利要求1所述的一种顶板锚杆钻机，其特征在于钻进补偿液压缸(1)的下部设置有第二扶手(47)。
7.根据权利要求1所述的一种顶板锚杆钻机，其特征在于螺栓(49)是六角头铰制孔螺栓。
8.根据权利要求1所述的一种顶板锚杆钻机，其特征在于传动杆(14)位于轴套内旋转，轴套的另一端设置有螺纹孔，L形防护杆(21)的一端通过螺栓安装在轴套的螺纹孔内。
9.根据权利要求1所述的一种顶板锚杆钻机，其特征在于第一伸缩缸控制球阀(23)和第二伸缩缸控制球阀(39)的阀芯通孔的中心线与水平面的夹角为α，α为55-65°，第三伸缩缸控制球阀(40)和第四伸缩缸控制球阀(41)的阀芯的中心线与水平面的夹角为β，β为115-125°。
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