CN113338980B - 凿岩台车机械臂和凿岩台车 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种凿岩台车机械臂和凿岩台车，机械臂包括推进梁、举升臂和两个第一防护气囊，推进梁上设有用于凿岩的钻杆，推进梁与举升臂可滑动地配合，举升臂用于带动推进梁升降；两个第一防护气囊均设于推进梁上且分别位于举升臂与推进梁的连接位置的两侧，两个第一防护气囊的一端分别与推进梁的两端连接，另一端均与举升臂连接，以在推进梁相对于举升臂滑动时，两个第一防护气囊均进行伸缩运动且保持恒压。通过气囊变形吸能，防护效果好，安全性高。

Description

凿岩台车机械臂和凿岩台车

技术领域

本发明涉及防护技术领域，具体而言，涉及一种凿岩台车机械臂和凿岩台车。

背景技术

三臂凿岩台车相比传统的气腿式凿岩机，施工效率高，机械化程度高，因此广泛应用于隧道掘进。在深埋复杂高地应力岩体环境下常常会发生岩爆等地质灾害，而目前的三臂凿岩台车并不具备应对岩爆的能力。岩爆产生的碎石会砸坏推进梁、液压臂等部件，威胁人员安全，造成经济损失。

经发明人研究发现，现有的三臂凿岩台车存在如下缺点：

在岩爆等地质灾害环境下的防护效果差，安全性差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种凿岩台车机械臂和凿岩台车，其能够提高在岩爆等地质灾害环境下的防护效果，安全性高。

本发明的实施例是这样实现的：

第一方面，本发明提供一种凿岩台车机械臂，包括：

推进梁、举升臂和两个第一防护气囊，推进梁上设有用于凿岩的钻杆，推进梁与举升臂可滑动地配合，举升臂用于带动推进梁升降；两个第一防护气囊均设于推进梁上且分别位于举升臂与推进梁的连接位置的两侧，两个第一防护气囊的一端分别与推进梁的两端连接，另一端均与举升臂连接，以在推进梁相对于举升臂滑动时，两个第一防护气囊均进行伸缩运动且保持恒压。

在可选的实施方式中，每个第一防护气囊上均设置有第一进口和第一出口，第一进口处设置有仅在从外部向第一防护气囊内的流动方向上畅通的第一单向阀，第一出口处设置有第一恒阻泄压阀。

在可选的实施方式中，第一防护气囊包括内囊和外囊，外囊套设于内囊外，且二者共同限定出用于储存流体的密闭腔室，内囊同时与推进梁和举升臂连接。

在可选的实施方式中，每个第一防护气囊均设有多个折叠部，多个折叠部在与预设轴线的延伸方向上依次排布，以在推进梁相对于举升臂滑动时，多个折叠部对应进行拉伸或压缩动作，以使第一防护气囊保持恒压；其中，预设轴线沿推进梁的延伸方向延伸。

在可选的实施方式中，多个折叠部共同形成在预设轴线的延伸方向上交替排布的内侧折痕和外侧折痕，每个内侧折痕和外侧折痕上均设有限位圈，限位圈用于使第一防护气囊在内侧折痕和外侧折痕的横截面轮廓保持不变。

在可选的实施方式中，限位圈与第一防护气囊粘接或缝合连接。

在可选的实施方式中，每个第一防护气囊均设置有卡槽，第一防护气囊通过卡槽与推进梁卡接配合。

在可选的实施方式中，每个第一防护气囊的两端分别设置有第一系带和第二系带，第一系带与推进梁连接，第二系带与举升臂连接。

在可选的实施方式中，凿岩台车还包括第二防护气囊，第二防护气囊上设置有第二进口和第二出口，第二进口处设置有仅在从外部向第二防护气囊内的流动方向上畅通的第二单向阀，第二出口处设置有第二恒阻泄压阀；第二防护气囊套设于举升臂外。

第二方面，本发明提供一种凿岩台车，凿岩台车包括：

前述实施方式中任一项的凿岩台车机械臂。

本发明实施例的有益效果是：

综上所述，本实施例提供了一种凿岩台车机械臂，包括推进梁和举升臂，推进梁与举升臂滑动配合，推进梁上设置有用于凿岩的钻杆，在作业过程中，推进梁能够相对于举升臂滑动，且举升臂能够带动推进梁升降，从而配合钻杆进行凿岩。同时，凿岩台车机械臂还包括两个第一防护气囊，两个第一防护气囊分别位于举升臂与推进梁连接位置处的两侧，两个第一防护气囊的一端分别与推进梁的两端连接，另一端与举升臂连接，如此，在推进梁相对于举升臂滑动过程中，两个第一防护气囊均能够适应性地随推进梁进行伸缩运动，也即两个第一防护气囊中的一个在推进梁的带动下被压缩时，另一个被拉伸，使得推进梁在相对于举升臂滑动过程中均能够被两个第一防护气囊覆盖，从而对推进梁起到较好的防护效果。并且第一防护气囊能够随推进梁的滑动进行相应的伸缩运动且保持恒压，也即第一防护气囊不会因为推进梁相对于举升臂滑动时改变内部的压力，提高了防护能力。在岩爆等地质灾害发生时，岩爆产生的碎石砸落在第一防护气囊上，第一防护气囊受压变形吸收碎石的冲击能量以保护推进梁的安全。

本实施例还提供了一种凿岩台车，包括上述的凿岩台车机械臂，防护效果好，安全性高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例的凿岩台车的结构示意图；

图2为本发明实施例的第一防护气囊的结构示意图；

图3为本发明实施例的第一防护气囊和推进梁配合结构的侧向结构示意图；

图4为本发明实施例的第二防护气囊的结构示意图。

图标:

001-台车主体；002-防护件；100-推进梁；200-举升臂；210-滑槽；300-第一防护气囊；301-气囊A；302-气囊B；310-内囊；311-卡槽；320-外囊；321-第一进口；330-第一恒阻泄压阀；340-第一折叠部；341-内侧折痕；342-外侧折痕；350-内圈；360-外圈；500-钻杆；600-第一系带；700-第二系带；800-第二防护气囊；810-第二折叠部；820-第二进口；830-第二恒阻泄压阀；840-第二限位圈。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“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。

请参阅图1-图4，本实施例提供了一种凿岩车机械臂，采用防护气囊受冲击时产生形变以吸收冲击能量的方式保护机械臂的安全，防护气囊不易被损坏，防护效果好，安全性高。

请参阅图1，本实施例中，凿岩车机械臂包括推进梁100、举升臂200和两个第一防护气囊300，推进梁100上设有用于凿岩的钻杆500，推进梁100与举升臂200可滑动地配合，举升臂200用于带动推进梁100升降；两个第一防护气囊300均设于推进梁100上且分别位于举升臂200与推进梁100的连接位置的两侧，两个第一防护气囊300的一端分别与推进梁100的两端连接，另一端均与举升臂200连接，以在推进梁100相对于举升臂200滑动时，两个第一防护气囊300均进行伸缩运动且保持恒压。

请结合图1，为便于描述，两个第一防护气囊300分别为气囊A301和气囊B302，气囊A301和气囊B302分别设于举升臂200的两侧，气囊A301的一端与推进梁100的第一端连接，气囊A301的另一端与举升臂200连接。气囊B302的一端与推进梁100的第二端连接，气囊B302的另一端与举升臂200连接。其中，第一端和第二端为推进梁100长度方向的两端。

本实施例提供的凿岩车机械臂，包括推进梁100和举升臂200，推进梁100与举升臂200滑动配合，推进梁100上设置有用于凿岩的钻杆500，在作业过程中，推进梁100能够相对于举升臂200滑动，且举升臂200能够带动推进梁100升降，从而配合钻杆500进行凿岩。同时，凿岩台车机械臂还包括气囊A301和气囊B302，气囊A301和气囊B302分别位于举升臂200与推进梁100连接位置处的两侧，气囊A301和气囊B302的一端分别与推进梁100的两端连接，另一端与举升臂200连接，如此，在推进梁100相对于举升臂200滑动过程中，气囊A301和气囊B302均能够适应性地随推进梁100进行伸缩运动，也即气囊A301和气囊B302中的一个在推进梁100的带动下被压缩时，另一个被拉伸，使得推进梁100在相对于举升臂200滑动过程中被气囊A301和气囊B302覆盖的面积不会发生改变，从而在推进梁100滑动过程中均能够被有效的防护，提高安全性。并且第一防护气囊300能够随推进梁100的滑动进行相应的伸缩运动且保持恒压，也即第一防护气囊300不会因为推进梁100相对于举升臂200滑动时改变内部的压力，提高了防护能力。在岩爆等地质灾害发生时，岩爆产生的碎石砸落在第一防护气囊300上，第一防护气囊300受压变形吸收碎石的冲击能量以保护推进梁100的安全。

请参阅图2和图3，本实施例中，可选的，第一防护气囊300设置为双层结构，第一防护气囊300包括内囊310和外囊320，外囊320套设在内囊310外，内囊310设置有卡槽311，外囊320的两端和内囊310的两端密封连接，内囊310和外囊320共同限定出用于储存流体的密闭腔室，流体可以是液体或气体等，本实施例中，以流体为气体进行举例说明。同时，在外囊320上设置有与密闭腔室连通的第一进口321和第一出口，第一进口321设置有第一单向阀，第一单向阀使第一进口321仅在从外部向密闭腔室内的流动方向上畅通，也即通过第一单向阀能够为密闭腔室充气，从而使第一防护气囊300内部具有设定的压力，从而能起到吸能防护的作用。第一出口设置有第一恒阻泄压阀330，当第一防护气囊300内的压力大于设定值时，第一恒阻泄压阀330被打开，第一防护气囊300内的气体排出，从而避免第一防护气囊300因为过载而被损坏，提高安全性，延长使用寿命。例如，在第一防护气囊300防护过程中，当受到较大冲击力时，第一防护气囊300内的压力瞬间增大，且大于第一恒阻泄压阀330设置的排气阈值，第一恒阻泄压阀330自动打开泄气泄压。

应当理解，在第一防护气囊300内部的压力值下降到一定值时，可通过充气泵利用第一进口321向第一防护气囊300内充气加压，保持第一防护气囊300的工作状态。充气过程仅需1～2分钟，不影响施工进度。充气完成后，由于第一单向阀的作用，第一防护气囊300内部压力不会减小，始终保持在设定压力，从而起到较好的防护作用。

需要说明的是，内囊310上的卡槽311数量按需设置，例如本实施例中，卡槽311的数量为两个且相对设置，内囊310覆盖在推进梁100的顶部，两个卡槽311分别与推进梁100底部两侧的两个凸条卡接配合，且凸条与卡槽311滑动配合，以适应第一防护气囊300的伸缩运动。

进一步的，内囊310和外囊320均设置有多个第一折叠部340，内囊310上的多个第一折叠部340在预设轴线上依次排布，外囊320上的多个第一折叠部340在预设轴线上依次排布，预设轴线与推进梁100的延伸方向平行。在推进梁100相对于举升臂200滑动上，内囊310上的多个第一折叠部340和外囊320上的多个第一折叠部340均同步进行压缩折叠或拉伸打开的工作，以实现第一防护气囊300适应性的伸缩。

进一步的，多个第一折叠部340共同形成在预设轴线的延伸方向上交替排布的内侧折痕341和外侧折痕342，也即，内囊310和外囊320上均设有多个交替排布的内侧折痕341和外侧折痕342，其中，内侧折痕341相比外侧折痕342靠近内囊310的沿预设轴线延伸的中线。并且，内囊310上的多个内侧折痕341和外囊320上的多个内侧折痕341一一对应且配对，配对的内侧折痕341位于同一横截面上，内囊310上的多个外侧折痕342和外囊320上的多个外侧折痕342一一对应且配对，配对的外侧折痕342位于同一横截面上，其中，横截面为垂直于预设轴线的平面。每个内侧折痕341和每个外侧折痕342上均设有第一限位圈，第一限位圈用于使第一防护气囊300在内侧折痕341和外侧折痕342的横截面轮廓保持不变。换句话说，第一防护气囊300在推进梁100的滑动过程中沿预设轴线产生相应的伸缩运动时，内囊310和外囊320在压力作用下，内囊310不易横向向内收缩变形，外囊320不易横向向外扩张变形，第一防护气囊300仅在预设轴线上伸缩变形，第一防护气囊300的结构稳定性好，第一防护气囊300的横断面尺寸在第一防护气囊300的周向上始终保持同步变形，不易出现同一横断面下的第一防护气囊300的形变差异大，第一防护气囊300在周向上的不同部位的抗冲击效果保持一致，防护效果好。其中，横向为垂直于预设轴线的方向。第一限位圈可以是金属圈，第一限位圈的形状大小与对应的内侧折痕341或外侧折痕342的形状大小匹配即可。

需要说明的是，与内侧折痕341匹配的第一限位圈设于内侧折痕341的外侧，该第一限位圈可以称作外圈360，与外侧折痕342匹配的第一限位圈设于外侧折痕342的内侧，该第一限位圈可以称作内圈350。外圈360套设在内侧折痕341外，内圈350套设在外侧折痕342外，如此，内圈350和外圈360均被在预设轴线上相邻两个第一折叠部340夹持，内圈350和外圈360的位置稳定，不易移位。显然，在其他实施例中，第一限位圈的位置可以不限于上述描述，第一限位圈可以均位于密闭腔室内部，不暴露在外部环境中，不易被腐蚀损坏。

此外，第一限位圈与第一防护气囊300可以采用粘接、缝合连接等方式固定。

本实施例中，可选的，外囊320的两端分别固定连接有第一系带600和第二系带700，第一系带600与推进梁100的一端连接，第二系带700与举升臂200连接。

需要说明的是，外囊320可以采用橡胶材料制成，外囊320的外表面可以设置聚氨酯层、喷涂聚脲材料或玄武岩纤维，提高耐磨性能。内囊310可以采用橡胶材料制成，外囊320和内囊310均具有一定的弹性形变能力。

本实施例中，可选的，举升臂200的顶部设置有滑槽210，推进梁100与滑槽210滑动配合。气囊A301和气囊B302分别位于滑槽210的两侧。

请结合图1和图4，进一步的，举升臂200外套设有第二防护气囊800，第二防护气囊800设置为双层气囊，且双层气囊之间形成储气腔。第二防护气囊800上设置有与储气腔连通的第二进口820和第二出口，第二进口820处设置有仅在从外部向第二防护气囊800内的流动方向上畅通的第二单向阀，第二出口处设置有第二恒阻泄压阀830；第二防护气囊800的内层囊体套设于举升臂200外。应当理解，第二恒阻泄压阀830的阈值按需设置，当第二防护气囊800内的压力大于设定值时，第二恒阻泄压阀830被打开，第二防护气囊800内的气体排出，从而避免第二防护气囊800因为过载而被损坏，提高安全性，延长使用寿命。例如，在第二防护气囊800防护过程中，当受到较大冲击力时，第二防护气囊800内的压力瞬间增大，且大于第二恒阻泄压阀830设置的排气阈值，第二恒阻泄压阀830自动打开泄气泄压。

应当理解，在第二防护气囊800内部的压力值下降到一定值时，可通过充气泵利用第二进口820向第二防护气囊800内充气加压，保持第二防护气囊800的工作状态。充气过程仅需1～2分钟，不影响施工进度。充气完成后，由于第二单向阀的作用，第二防护气囊800内部压力不会减小，始终保持在设定压力，从而起到较好的防护作用。

在其他实施例中，第二防护气囊800可以设置为可伸缩式气囊，第二防护气囊800上设置有多个第二折叠部810，多个第二折叠部810在举升臂200的长度方向上依次排布，相邻折叠部之间形成有折痕，在折痕处设置有第二限位圈840，第二限位圈840用于使第二防护气囊800在折痕处的横断面轮廓保持不变，从而提高第二防护气囊800的结构稳定性，提高防护效果。

应当理解，第二防护气囊800上可以设置系带或拉索，利用系带或拉索与举升臂200连接。

本实施例提供的凿岩台车机械臂，利用气囊进行冲击防护，防护效果好，安全性高，事故率低。

本实施例还提供了一种凿岩台车，包括上述实施例的凿岩台车机械臂，机械臂设于台车主体001上，凿岩台车防冲击能力强，防护效果好。

在其他实施例中，在台车主体001的顶部设置有防护件002，防护件002可以设置为与第二防护气囊800的结构相同，显然，防护件的结构还可以是其他结构，能够起到防护台车主体001顶部即可，并且，防护件002的数量按需设置，本实施例中不进行具体限定。

本实施例提供的凿岩台车的作业过程例如，包括：

1、在凿岩台车开始工作前，将气囊A301和气囊B302利用其上的卡口卡接在推进梁100上，且均利用第一系带600和第二系带700将气囊A301和气囊B302固定在推进梁100和举升臂200上，使气囊A301和气囊B302能够覆盖推进梁100较大的面积。将第二防护气囊800直接套在举升臂200上，利用系带或拉索将第二防护气囊800的两端与举升臂200固定连接。防护气囊固定完成后，向气囊内充气。气囊充气的空间大小可根据岩爆等级确定。

2、在凿岩台车钻孔过程中，推进梁100向前滑动时，气囊A301拉伸、气囊B302收缩；推进梁100向后滑动时，气囊A301压缩、气囊B302拉伸。

3、当开挖过程中岩体发生岩爆时，岩爆产生的块石会冲击推进梁100、举升臂200。这时，块石首先砸向第一防护气囊300和第二防护气囊800，气囊受压变形。气囊的压力瞬间升高，当达到恒阻泄压阀设定的阈值时，恒阻泄压阀自动打开泄气泄压。压力低于阈值时，恒阻泄压阀自动关闭。气囊发生变形从而吸收块石的冲击能，保护了推进梁100、举升臂200的安全。

4、岩爆过后，或者防护气囊内压力下降到一定值时，可通过充气泵向防护气囊充气加压，保持气囊的工作状态。充气过程仅需1～2分钟，不影响施工进度。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种凿岩台车机械臂，其特征在于，包括：

推进梁（100）、举升臂（200）和两个第一防护气囊（300），所述推进梁（100）上设有用于凿岩的钻杆（500），所述推进梁（100）与所述举升臂（200）可滑动地配合，所述举升臂（200）用于带动所述推进梁（100）升降；所述两个第一防护气囊（300）均设于所述推进梁（100）上且分别位于所述举升臂（200）与所述推进梁（100）的连接位置的两侧，两个所述第一防护气囊（300）的一端分别与所述推进梁（100）的两端连接，另一端均与所述举升臂（200）连接，以在所述推进梁（100）相对于所述举升臂（200）滑动时，所述两个第一防护气囊（300）均进行伸缩运动且保持内部压力为恒压；

每个所述第一防护气囊（300）上均设置有第一进口（321）和第一出口，所述第一进口（321）处设置有仅在从外部向所述第一防护气囊（300）内的流动方向上畅通的第一单向阀，所述第一出口处设置有第一恒阻泄压阀（330）。

2.根据权利要求1所述的凿岩台车机械臂，其特征在于：

所述第一防护气囊（300）包括内囊（310）和外囊（320），所述外囊（320）套设于所述内囊（310）外，且二者共同限定出用于储存流体的密闭腔室，所述内囊（310）同时与所述推进梁（100）和所述举升臂（200）连接。

3.根据权利要求1-2中任一项所述的凿岩台车机械臂，其特征在于：

每个所述第一防护气囊（300）均设有多个折叠部，所述多个折叠部在与预设轴线的延伸方向上依次排布，以在所述推进梁（100）相对于所述举升臂（200）滑动时，所述多个折叠部对应进行拉伸或压缩动作，以使所述第一防护气囊（300）保持恒压；其中，所述预设轴线沿所述推进梁（100）的延伸方向延伸。

4.根据权利要求3所述的凿岩台车机械臂，其特征在于：

所述多个折叠部共同形成在所述预设轴线的延伸方向上交替排布的内侧折痕（341）和外侧折痕（342），每个所述内侧折痕（341）和所述外侧折痕（342）上均设有限位圈，所述限位圈用于使所述第一防护气囊（300）在所述内侧折痕（341）和所述外侧折痕（342）的横截面轮廓保持不变。

5.根据权利要求4所述的凿岩台车机械臂，其特征在于：

所述限位圈与所述第一防护气囊（300）粘接或缝合连接。

6.根据权利要求1所述的凿岩台车机械臂，其特征在于：

每个所述第一防护气囊（300）均设置有卡槽（311），所述第一防护气囊（300）通过所述卡槽（311）与所述推进梁（100）卡接配合。

7.根据权利要求1所述的凿岩台车机械臂，其特征在于：

每个所述第一防护气囊（300）的两端分别设置有第一系带（600）和第二系带（700），所述第一系带（600）与所述推进梁（100）连接，所述第二系带（700）与所述举升臂（200）连接。

8.根据权利要求1所述的凿岩台车机械臂，其特征在于：

所述凿岩台车机械臂还包括第二防护气囊（800），所述第二防护气囊（800）上设置有第二进口（820）和第二出口，第二进口（820）处设置有仅在从外部向所述第二防护气囊（800）内的流动方向上畅通的第二单向阀，所述第二出口处设置有第二恒阻泄压阀（830）；所述第二防护气囊（800）套设于所述举升臂（200）外。

9.一种凿岩台车，其特征在于，所述凿岩台车包括：

权利要求1-8中任一项所述的凿岩台车机械臂。