CN114735096B - 一种煤矿钻机用升降式回转平台及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明属煤矿钻机装备，涉及一种煤矿钻机用升降式回转平台及控制方法，包括履带车体、回转底板、回转机构、升降油缸；回转机构布置于履带车体裆部，具备回转功能，可带动其上部所设置部件一同回转；升降油缸设置于回转机构与履带车体底部之间，带动回转机构在竖直方向滑移；在方位角调节时，升降油缸升起，回转底板与履带车体上表面分离，回转机构可自由回转；待机、运输时，升降油缸收回，回转底板与履带车体上平板压实，施工状态时由于立柱油缸向上顶紧巷道顶部，在油缸反作用力作用下，结合面产生更大的摩擦力矩，保护了回转机构；内藏式设计大大降低了钻机的水平开孔高度；采用液压逻辑控制，液压动作顺序进行，操作方便、可靠。

Description

一种煤矿钻机用升降式回转平台及控制方法

技术领域

本发明属煤矿钻机装备技术领域，具体涉及一种煤矿钻机用升降式回转平台及控制方法。

背景技术

目前，随着煤矿井下钻探装备自动化程度的不断提高，钻机的辅助功能调节，例如主轴倾角、方位角、稳固支撑等的调节均已实现了液压自动化。其中，行业内普遍采用蜗轮蜗杆整体式回转减速器安装于履带平台来实现方位角调节，由于钻机给进起拔能力大，所以往往需要选配抗倾覆力矩较大的大型号涡轮蜗杆回转式减速器。该种方式存在以下问题：1.需用大型号回转式减速器，成本相对较高；2.大型号回转式减速器厚度大，造成了钻机中心开孔高度高，无法适应薄煤层低开孔的要求；3.施工过程中回转式减速器直接承受所有载荷，致使减速器故障率较高，影响钻机连续运行；4.蜗轮蜗杆传动存在不可消除的间隙，钻进过程中的晃动量大，稳定性差。

发明内容

为了解决以上问题，本发明提供了一种煤矿钻机用升降式回转平台及控制方法。

一种煤矿钻机用升降式回转平台，包括立柱油缸、履带车体，其特征在于，还包括回转底板、回转机构、升降油缸、安装箱体、配合卡板；一组立柱油缸安装于所述回转底板上方；所述履带车体裆部设置一开口，所述回转底板水平方向尺寸大于所述履带车体裆部开口尺寸并覆盖于该开口上；所述回转机构布置于所述履带车体裆部空间内，所述回转机构上部、下部分别与所述回转底板、安装箱体固定连接；所述回转机构具备回转功能，可带动所述回转底板与其上部所设置部件一同回转；所述配合卡板布置于所述履带车体裆部沿宽度方向的两侧，并与所述安装箱体滑动配合，所述安装箱体可沿所述配合卡板在竖直方向上下滑动；所述升降油缸设置于所述安装箱体与所述履带车体底部之间，随升降油缸的升起或卸载，安装箱体、回转机构与其上部所有部件可沿所述配合卡板在竖直方向上下滑移。

所述煤矿钻机用升降式回转平台，所述回转机构包括回转支承、所述安装箱体、传动组件；所述回转支承是包括内圈和外圈的标准部件，所述内圈与外圈可相对转动，所述内圈通过螺栓连接于所述安装箱体上表面，所述外圈通过螺栓连接于所述回转底板下表面；所述传动组件包括小齿轮、连接组件、液压马达；所述传动组件通过螺栓连接于所述安装箱体上平板水平延伸部分；所述连接组件为通轴式结构，一端为轴伸，另一端为内孔，所述轴伸与所述小齿轮固定连接，所述内孔与所述液压马达固定相连，所述液压马达通过所述连接组件带动所述小齿轮同步转动，所述小齿轮与所述回转支承外圈齿轮啮合并带动其回转，进而带动所述回转底板及其上部所有部件同步转动。

一种调节升降式回转平台的方法，其特征在于，调节上述任一煤矿钻机用升降式回转平台的方位角，包括：所述升降油缸升起，通过所述安装箱体带动所述回转机构升起，所述回转底板与所述履带车体上表面分离，此时所述回转底板可在所述回转机构驱动下自由回转，以调节到需要的方位角。

一种调节升降式回转平台的方法，其特征在于，调节上述任一煤矿钻机用升降式回转平台至待机、行走或运输状态，包括：所述升降油缸收回，所述回转机构落下藏于车体裆部，所述回转底板与所述履带车体上表面压实，摩擦力将阻碍所述回转底板回转，所述回转平台则调整至待机、行走或运输状态。

一种调节升降式回转平台的方法，其特征在于，调节上述的煤矿钻机用升降式回转平台至钻孔状态，包括：在钻孔状态下，所述立柱油缸上顶巷道顶部的反作用力进一步作用于所述回转底板和所述履带车体上表面的结合面，所述结合面将产生更大的摩擦阻力矩，阻碍所述回转底板周向转动，同时施工所受所有反作用力都将作用在结合面上，所述回转机构、安装箱体、配合卡板、升降油缸均不受所述反作用力。

上述任一所述的调节升降式回转平台的方法，其特征在于，所述升降油缸无需主动操作，其升降动作是回转平台回转或立柱油缸升起的附联动作；所述附联动作具体为，在回转平台正转或反转前所述回转底板首先升起；所述立柱油缸向上伸出前所述回转底板首先落下。

附图说明

图1，回转平台结构

图中，1-回转底板、2-回转机构、3-立柱油缸、4-履带车体、5-升降油缸、6-配合卡板。

图2，回转机构

图中，7-传动组件、8-安装箱体、9-回转支承、6-配合卡板。

图3，传动组件

图中，10-小齿轮、11-连接组件、12-液压马达。

图4，液压控制原理

13-异步电机、14-液压泵、15-过滤器、16-换向阀I、17-换向阀II、18-梭阀、19-液控换向阀、20-顺序阀I、21-顺序阀II、22-溢流阀、23-顺序阀III、24-节流阀。

具体实施方式

一种煤矿钻机用升降式回转平台，其特征在于：

包括立柱油缸3、履带车体4、回转底板、回转机构2、升降油缸5、安装箱体8、配合卡板6；一组立柱油缸3安装于所述回转底板1上方；所述履带车体4裆部设置一开口，所述回转底板1水平方向尺寸大于所述履带车体4裆部开口尺寸并覆盖于该开口上；所述回转机构2布置于所述履带车体4裆部空间内，所述回转机构2上部、下部分别与所述回转底板1、安装箱体8固定连接；所述回转机构2具备回转功能，可带动所述回转底板1与其上部所设置部件一同回转；所述配合卡板6布置于所述履带车体4裆部沿宽度方向的两侧，并与所述安装箱体8滑动配合，所述安装箱体8可沿所述配合卡板6在竖直方向上下滑动；所述升降油缸5设置于所述安装箱体8与所述履带车体4底部之间，随升降油缸的升起或卸载，安装箱体8、回转机构2与其上部所有部件可沿所述配合卡板6在竖直方向上下滑移。

一种煤矿钻机用升降式回转平台，其特征在于，所述回转机构2包括回转支承9、所述安装箱体8、传动组件7；所述回转支承9是包括内圈和外圈的标准部件，所述内圈与外圈可相对转动，所述内圈通过螺栓连接于所述安装箱体8上表面，所述外圈通过螺栓连接于所述回转底板1下表面；所述传动组件7包括小齿轮10、连接组件11、液压马达12；所述传动组件7通过螺栓连接于所述安装箱体8上平板水平延伸部分；所述连接组件11为通轴式结构，一端为轴伸，另一端为内孔，所述轴伸与所述小齿轮10固定连接，所述内孔与所述液压马达12固定相连，所述液压马达12通过所述连接组件11带动所述小齿轮10同步转动，所述小齿轮10与所述回转支承9外圈齿轮啮合并带动其回转，进而带动所述回转底板1及其上部所有部件同步转动。

一种调节升降式回转平台的方法，其特征在于，调节上述任一煤矿钻机用升降式回转平台的方位角，包括：所述升降油缸5升起，通过所述安装箱体带动所述回转机构2升起，所述回转底板1与所述履带车体4上表面分离，此时所述回转底板1可在所述回转机构2驱动下自由回转，以调节到需要的方位角。

一种调节升降式回转平台的方法，其特征在于，调节上述任一煤矿钻机用升降式回转平台至待机、行走或运输状态，包括：所述升降油缸5收回，所述回转机构2落下藏于车体裆部，所述回转底板1与所述履带车体4上表面压实，摩擦力将阻碍所述回转底板1回转，所述回转平台则调整至待机、行走或运输状态。

一种调节升降式回转平台的方法，其特征在于，调节上述的煤矿钻机用升降式回转平台至钻孔状态，包括：

在钻孔状态下，所述立柱油缸3上顶巷道顶部的反作用力进一步作用于所述回转底板1和所述履带车体4上表面的结合面，所述结合面将产生更大的摩擦阻力矩，阻碍所述回转底板1周向转动，同时施工所受所有反作用力都将作用在结合面上，所述回转机构2、安装箱体8、配合卡板6、升降油缸5均不受所述反作用力。

上述任一所述的调节升降式回转平台的方法，其特征在于，所述升降油缸7无需主动操作，其升降动作是回转平台回转或立柱油缸3升起的附联动作；所述附联动作具体为，在回转平台正转或反转前所述回转底板1首先升起；所述立柱油缸3向上伸出前所述回转底板1首先落下。

一种液压系统运行方法，其特征在于，用于实现上述任一调节升降式回转平台的方法，包括异步电机13、液压泵14、过滤器15、换向阀I16、换向阀II17、顺序阀I20、顺序阀II21、顺序阀III23、液控换向阀19、溢流阀22、梭阀18、节流阀24、所述液压马达12、所述升降油缸5、所述立柱油缸3；

所述异步电机13驱动所述液压泵14，输出的高压油经诉述过滤器15过滤后同时进入所述换向阀I16、换向阀II17，推动所述换向阀I16置于平行换向位；高压油先经所述梭阀18并打开所述液控换向阀19后进入所述升降油缸5无杆腔，当缸杆完全伸出时油缸憋压，当压力超过所述顺序阀I20设定值时，高压油经过所述顺序阀I20进入所述液压马达12正转油口，一部分油液通过所述节流阀24返回油箱，该设置实现了对所述液压马达12转速的调节；所述溢流阀22可保护马达在额定压力下工作；表现为所述回转底板1首先升起，随后正转转动；

推动所述多路阀换向阀I16置于交叉换向位，高压油先经所述梭阀18并打开所述液控换向阀19进入所述升降油缸5无杆腔，当缸杆完全伸出时油缸憋压，当压力超过所述顺序阀II21设定值时，高压油经过所述顺序阀II21进入所述液压马达12反转油口，一部分油液通过所述节流阀24返回油箱，这样设置实现了对所述液压马达12转速的调节，所述溢流阀22可保护所述液压马达12在额定压力下工作；表现为所述回转底板1首先升起，随后反转转动；

推动所述多路阀换向阀II17置于平行换向位，高压油先进入所述升降油缸5有杆腔，无杆腔油液通过所述液控换向阀19返回油箱，当缸杆完全收回时油缸憋压，当压力超过所述顺序阀III23设定值时，高压油经过所述顺序阀III23进入所述立柱油缸3无杆腔；表现为所述回转底板1首先落下，随后立柱油缸3向上伸出。

推动多路阀换向阀II17置于交叉换向位位，高压油直接进入立柱油缸3有杆腔，无杆腔油液通过顺序阀III23的单向阀泄出，现象为立柱油缸3收回。

工作原理：

1.调节回转平台方位角时：升降油缸5升起，缸杆带动安装箱体8沿配合卡板6滑动槽整体上升，当油缸完全伸出时，回转底板1与履带车体4上表面分离；液压马达12在高压油的驱动下回转，并带动小齿轮10旋转，与小齿轮10相啮合的回转支承9外圈带动回转底板1及以上部件一同回转，进而实现了钻机方位角的调节。

2.在回转平台待机、行走或运输时：升降油缸5收回，缸杆带动安装箱体8沿配合卡板6滑动槽整体下降，当油缸完全收回时，受上部部件重力作用，回转底板1与履带车体4上表面压实，摩擦力将保证钻机在待机、行走或运输过程中回转底板1及以上部件不发生转动或晃动。

3.在回转平台施工时，升降油缸5收回，缸杆带动安装箱体8沿配合卡板6滑动槽整体下降，回转底板1与履带车体4上表面紧贴。同时立柱油缸3也向上伸出顶紧巷道顶板，由于立柱油缸3反作用力的叠加作用，此时结合面摩擦力激增，可克服钻进过程中孔内反作用载荷对转盘形成的转矩，保持钻进过程中方位角不发生偏斜。另外，由于回转底板1与履带车体4表面紧贴，在施工中过程中孔内反作用载荷不再作用在回转机构2上，从而起到了保护作用。

本发明的优势：

1.采用双作用油缸进行升降，在安装上述回转平台的钻机待机、行走或运输状态，油缸收回，回转底板与车体紧贴，确保回转机构不发生转动，保障行走、运输安全；

2.在同样钻进能力下，采用小规格回转支承替代大型号回转式减速器，成本仅为原来的30％；

3.将回转机构由布置于履带车体上表面改为内藏于车体裆部，消除了原回转式减速器的厚度影响，大大降低的钻机的最低水平开孔高度，大大提高了钻机的适用性，尤其是薄煤层矿区对于低开孔的要求；

4.施工过程中，由于立柱油缸与升降油缸的共同作用，回转底板与履带车体上表面压实，施工中的作用力全部作用于回转底板与履带车体的结合面上，保护了回转机构，提高了设备的使用可靠性；

5.施工过程中，由于立柱油缸与升降油缸的共同作用，回转底板紧贴履带车体上表面，消除了常规钻机因回转齿轮间隙而造成的晃动，整机稳定性好，提高了钻孔精度及延长了钻具寿命；

6.配套旋转控制系统，操作简便，升降动作无需单独操作，在顶紧及回转的过程中实现附联动升降，操作方便。

Claims (7)

1.一种煤矿钻机用升降式回转平台，其特征在于，包括立柱油缸(3)、履带车体(4)、回转底板(1)、回转机构(2)、升降油缸(5)、安装箱体(8)、配合卡板(6)；

一组立柱油缸(3)安装于所述回转底板(1)上方；

所述履带车体(4)裆部设置一开口，所述回转底板(1)水平方向尺寸大于所述履带车体(4)裆部开口尺寸并覆盖于该开口上；所述回转机构(2)布置于所述履带车体(4)裆部空间内，所述回转机构(2)上部、下部分别与所述回转底板(1)、安装箱体(8)固定连接；所述回转机构(2)具备回转功能，可带动所述回转底板(1)与其上部所设置部件一同回转；

所述配合卡板(6)布置于所述履带车体(4)裆部沿宽度方向的两侧，并与所述安装箱体(8)滑动配合，所述安装箱体(8)可沿所述配合卡板(6)在竖直方向上下滑动；

所述升降油缸(5)设置于所述安装箱体(8)与所述履带车体(4)底部之间，随所述升降油缸(5)的升起或卸载，所述安装箱体(8)、回转机构(2)与其上部所有部件可沿所述配合卡板(6)在竖直方向上下滑移；在回转平台施工时，所述升降油缸(5)收回，带动所述安装箱体(8)沿配合所述卡板(6)滑动槽整体下降，所述回转底板(1)与所述履带车体(4)上表面紧贴。

2.根据权利要求1所述的一种煤矿钻机用升降式回转平台，其特征在于，所述回转机构(2)包括回转支承(9)、所述安装箱体(8)、传动组件(7)；

所述回转支承(9)是包括内圈和外圈的标准部件，所述内圈与外圈可相对转动，所述内圈通过螺栓连接于所述安装箱体(8)上表面，所述外圈通过螺栓连接于所述回转底板(1)下表面；

所述传动组件(7)包括小齿轮(10)、连接组件(11)、液压马达(12)；所述传动组件(7)通过螺栓连接于所述安装箱体(8)上平板水平延伸部分；

所述连接组件(11)为通轴式结构，一端为轴伸，另一端为内孔，所述轴伸与所述小齿轮(10)固定连接，所述内孔与所述液压马达(12)固定相连，所述液压马达(12)通过所述连接组件(11)带动所述小齿轮(10)同步转动，所述小齿轮(10)与所述回转支承(9)外圈齿轮啮合并带动其回转，进而带动所述回转底板(1)及其上部所有部件同步转动。

3.一种调节升降式回转平台的方法，其特征在于，调节权利要求1或2所述的煤矿钻机用升降式回转平台的方位角，包括：

所述升降油缸(5)升起，带动所述回转机构(2)升起，所述回转底板(1)与所述履带车体(4)上表面分离，此时所述回转底板(1)可在所述回转机构(2)驱动下自由回转，以调节到需要的方位角。

4.一种调节升降式回转平台的方法，其特征在于，调节权利要求1或2所述的煤矿钻机用升降式回转平台至待机、行走或运输状态，包括：

所述升降油缸(5)收回，所述回转机构(2)落下藏于车体裆部，所述回转底板(1)与所述履带车体(4)上表面压实，摩擦力将阻碍所述回转底板(1)回转，所述回转平台则调整至待机、运输状态。

5.一种调节升降式回转平台的方法，其特征在于，调节权利要求1或2所述的煤矿钻机用升降式回转平台至钻孔状态，包括：

在钻孔状态下，所述立柱油缸(3)上顶巷道顶部的反作用力进一步作用于所述回转底板(1)和所述履带车体(4)上表面的结合面，所述结合面将产生更大的摩擦阻力矩，阻碍所述回转底板(1)周向转动，同时施工所受所有反作用力都将作用在结合面上，所述回转机构(2)、安装箱体(8)、配合卡板(6)、升降油缸(5)均不受所述反作用力。

6.根据权利要求3、4或5任一所述的调节升降式回转平台的方法，其特征在于，升降油缸(7)无需主动操作，其升降动作是回转平台回转或立柱油缸(3)升起的附联动作；

所述附联动作具体为，在回转平台正转或反转前所述回转底板(1)首先升起；所述立柱油缸(3)向上伸出前所述回转底板(1)首先落下。

7.一种液压系统运行方法，其特征在于，用于实现权利要求3、4、5或6的任一调节升降式回转平台的方法，

包括异步电机(13)、液压泵(14)、过滤器(15)、换向阀I(16)、换向阀II(17)、顺序阀I(20)、顺序阀II(21)、顺序阀III(23)、液控换向阀(19)、溢流阀(22)、梭阀(18)、节流阀(24)、所述液压马达(12)、所述升降油缸(5)、所述立柱油缸(3)；

所述异步电机(13)驱动所述液压泵(14)，输出的高压油经诉述过滤器(15)过滤后同时进入所述换向阀I(16)、换向阀II(17)，推动所述换向阀I(16)置于平行换向位；高压油先经所述梭阀(18)并打开所述液控换向阀(19)后进入所述升降油缸(5)无杆腔，当缸杆完全伸出时油缸憋压，当压力超过所述顺序阀I(20)设定值时，高压油经过所述顺序阀I(20)进入所述液压马达(12)正转油口，一部分油液通过所述节流阀(24)返回油箱，该设置实现了对所述液压马达(12)转速的调节；所述溢流阀(22)可保护马达在额定压力下工作；表现为所述回转底板(1)首先升起，随后正转转动；

推动多路换向阀I(16)置于交叉换向位，高压油先经所述梭阀(18)并打开所述液控换向阀(19)进入所述升降油缸(5)无杆腔，当缸杆完全伸出时油缸憋压，当压力超过所述顺序阀II(21)设定值时，高压油经过所述顺序阀II(21)进入所述液压马达(12)反转油口，一部分油液通过所述节流阀(24)返回油箱，这样设置实现了对所述液压马达(12)转速的调节，所述溢流阀(22)可保护所述液压马达(12)在额定压力下工作；表现为所述回转底板(1)首先升起，随后反转转动；

推动多路阀换向阀II(17)置于平行换向位，高压油先进入所述升降油缸(5)有杆腔，无杆腔油液通过所述液控换向阀(19)返回油箱，当缸杆完全收回时油缸憋压，当压力超过所述顺序阀III(23)设定值时，高压油经过所述顺序阀III(23)进入所述立柱油缸(3)无杆腔；表现为所述回转底板(1)首先落下，随后立柱油缸(3)向上伸出；

推动多路阀换向阀II(17)置于交叉换向位，高压油直接进入立柱油缸(3)有杆腔，无杆腔油液通过顺序阀III(23)的单向阀泄出，现象为立柱油缸(3)收回。