CN114753774A - 一种凿岩台车及钻臂系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种凿岩台车及钻臂系统，钻臂系统包括伸缩臂架和折叠臂架，所述折叠臂架包括至少两组铰接设置的臂架本体以及驱动相邻级所述臂架本体收叠/张开的驱动连杆机构，所述伸缩臂架与所述折叠臂架最末一级的所述臂架本体连接。本申请所提供的钻臂系统能够降低臂架系统展开和收拢时间，操作方便；减小臂架收拢后的空间，转弯半径更小，周转灵活；降低对伸缩臂架的补偿作业幅度，使得伸缩臂架的末端显著减轻。

Description

一种凿岩台车及钻臂系统

技术领域

本申请涉及工程机械技术领域，特别涉及一种凿岩台车及钻臂系统。

背景技术

凿岩台车也称钻孔台车，是隧道钻爆法施工当中的重要设备，其臂架系统采用类似于汽车起重机上的伸缩臂结构，但不采用多级油缸或者绳排机构的多级伸缩结构，一般为单油缸一级伸缩臂架，这种结构存在以下问题：首先，为满足臂架的作业高度和幅度，臂架一般较长。整车在隧道行驶过程中，由于转弯半径过大，需要保证足够大的行驶空间，致使行驶不便。其次，伸缩臂架的作业高度与幅度相互矛盾，当臂架俯仰角度变大，保证作业高度满足施工要求的同时很难再满足作业幅度的要求；最后，为弥补作业幅度不足，通常在推进机构下部设置大行程的补偿油缸，导致需要更大扭矩和保持力矩的摆缸或减速机，增加了臂架末端重量，整个臂架系统相当笨重。

因此，如何解决臂架系统运转不便的问题成为本领域技术人员需要解决的技术问题。

发明内容

本申请的目的是提供一种钻臂系统，该钻臂系统周转及使用方便，且能显著降低伸缩臂架的补偿作业行程，降低臂架末端重量，提高稳定性。本申请的另一目的是提供一种应用该钻臂系统的凿岩台车。

为实现上述目的，本申请提供一种钻臂系统，包括伸缩臂架和折叠臂架，所述折叠臂架包括至少两组铰接设置的臂架本体以及驱动相邻级所述臂架本体收叠/张开的驱动连杆机构，所述伸缩臂架与所述折叠臂架最末一级的所述臂架本体连接。

可选地，还包括连接座，所述连接座的一端用于连接于底盘车架，所述连接座的另一端用于铰接所述折叠臂架。

可选地，所述臂架本体包括第一臂架，所述第一臂架的预设长度处设置第一十字铰，所述连接座设置第二十字铰，还包括设于所述第一臂架侧部的主偏摆油缸，所述主偏摆油缸的两端分别与所述第一十字铰和所述第二十字铰铰接。

可选地，所述连接座固设俯仰座，所述第一臂架的下方设置俯仰油缸，所述俯仰油缸的两端分别铰接所述俯仰座和所述第一臂架。

可选地，所述臂架本体包括第一臂架和第二臂架，所述第一臂架的末端和所述第二臂架的始端铰接。

可选地，所述臂架本体还包括第三臂架，所述第二臂架的末端和所述第三臂架始端铰接。

可选地，所述驱动连杆机构包括第一展开油缸、第一连杆和第二连杆，所述第一连杆和所述第二连杆均为弧形弯杆，所述第一连杆的第一端与所述第一臂架铰接，所述第二连杆的第一端与所述第二臂架铰接，所述第一展开油缸的第一端与所述第一臂架铰接，所述第一连杆、所述第二连杆和所述第一展开油缸三者的第二端铰接。

可选地，所述驱动连杆机构包括用于驱动所述第二臂架相对所述第一臂架开合且相互连接的第一展开油缸、第一连杆和第二连杆，以及用于驱动所述第三臂架相对所述第二臂架开合且相互连接的第二展开油缸、第三连杆和第四连杆；

所述第一连杆为三角形连杆，所述第二连杆的第一端与所述第二臂架铰接，所述第一展开油缸的第一端与所述第一臂架铰接，所述三角形连杆的三个角分别和所述第一臂架、所述第一展开油缸的第二端、所述第二连杆的第二端铰接。

可选地，所述伸缩臂架包括伸缩油缸、伸缩臂、偏摆座、锚杆油缸、推进梁底座、推进梁补偿油缸、回转座、摆缸/减速机、辅偏摆油缸和推进机构；

所述伸缩油缸设于最末一级的所述臂架本体内，所述伸缩臂的第一端连接所述伸缩油缸，所述伸缩臂的第二端铰接所述偏摆座，所述辅偏摆油缸的两端分别铰接所述偏摆座和最末一级的所述臂架本体的侧部；

所述摆缸/减速机连接于所述偏摆座和所述回转座之间，所述推进梁底座与所述回转座铰接，所述锚杆油缸的两端分别铰接所述推进梁底座和所述回转座；

所述推进机构滑动连接所述推进梁底座，所述推进梁补偿油缸分别连接所述推进机构和所述推进梁底座。

本申请还提供一种凿岩台车，包括上述任一项所述钻臂系统。

相对于上述背景技术，本申请所提供的钻臂系统采用折叠臂架+伸缩臂架的结构，只需将推进机构设置在伸缩臂架上，与传统伸缩臂架伸缩时始终保持在一条直线上不一样，每节折叠臂间的角度不局限于180°，根据施工要求设计驱动连杆机构，一般可使臂架本体间的角度在0～270°范围内变化，显著降低折叠时的尺寸和转向半径，提高周转使用的灵活性。折叠臂架+伸缩臂架具有折叠臂架大范围的角度变化优势，伸缩臂架架上的推进机构的推进梁摆动油缸行程无需再用来弥补臂架作业幅度，只需考虑钻孔工作循环对行程的要求，油缸行程可大幅缩短，对摆缸/减速机的输出扭矩及制动力矩大小要求更低，同时使臂架末端重量大幅减轻，提高钻臂系统的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请第一种实施例所提供的钻臂系统展开状态的示意图；

图2为图1中钻臂系统收折状态下的示意图；

图3为图2的俯视图；

图4为本申请第二种实施例所提供的钻臂系统收折状态下的示意图；

图5为图4的俯视图；

图6为本申请第三种实施例所提供的钻臂系统的局部示意图；

图7为本申请第四种实施例所提供的钻臂系统展开状态的示意图；

图8为图7中钻臂系统收折状态的示意图；

图9为图8的俯视图；

图10为本申请第五种实施例所提供的钻臂系统收折状态的示意图；

图11为图10的仰视图。

其中：

1-第一臂架、2-第一十字铰、3-主偏摆油缸、4-第二十字铰、5-连接座、6-俯仰座、7-俯仰油缸、8-第一展开油缸、9-第一连杆、10-第二连杆、11-第二臂架、12-第二展开油缸、13-第三连杆、14-第四连杆、15-伸缩油缸、16-第三臂架、17-伸缩臂、18-偏摆座、19-锚杆油缸、20-推进梁底座、21-推进梁补偿油缸、22-回转座、23-摆缸/减速机、24-辅偏摆油缸、25-推进机构。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本申请方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步的详细说明。

本申请提供一种钻臂系统，该钻臂系统采用伸缩臂架和折叠臂架相结合的形式，折叠臂架包括多个逐次铰接相连的臂架本体和设置在相邻级的臂架本体之间的驱动连杆机构，伸缩臂架连接在最末一级的臂架本体上，利用驱动连杆机构驱动折叠臂架快速收折，显著缩小收折后钻臂系统的尺寸和应用该钻臂系统的凿岩台车的转向半径，提高周转使用的灵活度；利用折叠臂架可满足系统作业高度及部分作业幅度的补偿需求，使得设置在伸缩臂架上的推进机构25的推进梁补偿油缸21无需补偿作业幅度，行程可以显著缩小，减轻了系统末端的重量，提高了钻臂系统的稳定性。

实施例1

本实施例以伸缩臂架采用三级的臂架本体为例说明其收折展开方式。参考图1至图3，该钻臂系统包括连接座5、第一臂架1、第二臂架11和第三臂架16，第一臂架1、第二臂架11和第三臂架16呈“Z”收折。驱动连杆机构包括第一连杆9、第二连杆10、第三连杆13、第四连杆14、第一展开油缸8和第二展开油缸12；第一连杆9、第二连杆10和第一展开油缸8用来驱动第二臂架11相对第一臂架1收折及展开，第三连杆13、第四连杆14和第二展开油缸12用来驱动第三臂架16相对第二臂架11收折展开，伸缩臂架连接在第三臂架16上。

具体来说，第一展开油缸8的第一端或缸筒一端铰接在第一臂架1的中部下端；第一连杆9为三角形连杆，三角形连杆的三个角处开孔，第二连杆10为直杆，第一连杆9的一角与第一臂架1的末端铰接，第一连杆9的另一角与第一展开油缸8的第二端也即活塞杆一端铰接；第二连杆10的第一端与第二臂架11的始端铰接，第二连杆10的第二端与第一连杆9的第三个角连接。通过驱动第一展开油缸8伸缩，带动第一连杆9和第二连杆10转动，实现第二臂架11相对第一臂架1收折后，第一展开油缸8位于第一臂架1的下方。

第三连杆13采用三角形连杆，第四连杆14采用直杆，第三连杆13、第四连杆14、第二臂架11、第三臂架16和第二展开油缸12的连接可参考第一连杆9、第二连杆10、第一臂架1、第二臂架11及第二展开油缸12设置，使得第三臂架16相对第二臂架11收折后，第二展开油缸12位于第二臂架11的上方。

本实施例中，连接座5的一端用来连接于凿岩台车的底盘车架，第一臂架1距离其始端预设长度处设有第一十字铰2，连接座5的另一端设置第二十字铰4，第一臂架1的侧部设置主偏摆油缸3，主偏摆油缸3的两端分别和第一十字铰2及第二十字铰4铰接，主偏摆油缸3可根据需要设置在第二臂架11的单侧或对称设置在双侧，当主偏摆油缸3设置在第一臂架1的两侧时，两侧的主偏摆油缸3的工作状态相反，也即一者伸出时，另一者收缩。利用主偏摆油缸3调节钻臂系统的末端的作业位置，补偿作业幅度，同时可以将收折后的钻臂系统收折贴合车身。连接座5的底端设置俯仰座6，第一臂架1的底部和俯仰座6之间还设置俯仰油缸7，利用俯仰油缸7配合实现调节钻臂系统末端的作业位置并补偿作业幅度。

本实施例中，伸缩臂架的结构及与折叠臂架的连接继续参考图1，伸缩臂架包括伸缩油缸15和伸缩臂17，还包括通过伸缩臂17连接折叠臂架的偏摆座18、锚杆油缸19、推进梁底座20、推进梁补偿油缸21、回转座22、摆缸/减速机23、辅偏摆油缸24和推进机构25。其中，伸缩油缸15设置在折叠臂架最末一级的臂架本体内，也即本实施例中的第三臂架16内，伸缩臂17一端连接伸缩油缸15，另一端和偏摆座18铰接；辅偏摆油缸24设置在伸缩臂17的侧部，其一端铰接第三臂架16，另一端铰接偏摆座18，通过辅偏摆油缸24、主偏摆油缸3及折叠臂架配合，实现调节推进机构25的作业位置和作业幅度。

偏摆座18连接摆缸/减速机23，摆缸减速机连接回转座22；推进梁底座20与回转座22铰接，锚杆油缸19的一端铰接推进梁底座20，另一端铰接回转座22，驱动推进梁底座20俯仰。推进机构25通过滑动副连接推进梁底座20的上方，推进梁补偿油缸21的两端分别连接推进机构25和推进梁底座20，利用推进梁补偿油缸21驱动推进机构25运动。由于折叠臂架的设置，一定程度补偿了推进机构25的作业幅度，使得推进梁补偿油缸21的行程显著缩小，相对于传统的钻臂系统，推进梁补偿油缸21的行程可由2.4米缩短至1.5米以下，对摆缸/减速机23的力矩要求更低，显著减轻了钻臂系统末端的重量，提高系统稳定性。

实施例2

参考图4和图5，本实施例所提供的钻臂系统，其折叠臂架仍然采用第一臂架1、第二臂架11和第二臂架11依次铰接的形式，驱动连杆机构包括第一连杆9、第二连杆10、第三连杆13、第四连杆14、第一展开油缸8和第二展开油缸12；第一连杆9、第二连杆10和第一展开油缸8用来驱动第二臂架11相对第一臂架1收折及展开，第三连杆13、第四连杆14和第二展开油缸12用来驱动第三臂架16相对第二臂架11收折展开，伸缩臂架连接在第三臂架16上。第一连杆9和第三连杆13均采用三角形连杆，有所不同的是，第一连杆9铰接第二臂架11，第二连杆10铰接第一臂架1，第一展开油缸8铰接在二臂架上，使得折叠臂架收折后，第一展开油缸8和第二展开油缸12均位于第二臂架11的上方。伸缩臂架及伸缩臂架与第三臂架16的连接可参考实施例1。

实施例3

参考图6，本实施例在实施例1的基础上对驱动第二臂架11和第三臂架16收折及展开的第三连杆13、第四连杆14及第二展开油缸12的位置调整，使得折叠臂架收折后，第二展开油缸12位于第二臂架11的下方。

实施例4

参考图7-图9，本实施例在实施例1的基础上对驱动折叠臂架收折和展开的驱动连杆机构进行改进。本实施例中，驱动连杆机构包括第一连杆9、第二连杆10、第三连杆13、第四连杆14、第一展开油缸8和第二展开油缸12；第一连杆9、第二连杆10和第一展开油缸8用来驱动第二臂架11相对第一臂架1收折及展开，第三连杆13、第四连杆14和第二展开油缸12用来驱动第三臂架16相对第二臂架11收折展开，伸缩臂架连接在第三臂架16上。有所不同的是，第一连杆9、第二连杆10、第三连杆13和第四连杆14均为弧形弯杆，大体为四分之一圆滑状的弯杆。第一连杆9的第一端铰接第一臂架1，第二连杆10的第一端铰接第二臂架11，第一连杆9和第二连杆10的第二端相互铰接，第一展开油缸8的一端铰接在第一臂架1的上方，第一展开油缸8的另一端与第一连杆9及第二连杆10的第二端铰接，使得折叠臂架收折后，第一展开油缸8位于第一臂架1的上方。第三连杆13的第一端铰接第二臂架11，第四连杆14的第一端铰接第三臂架16，第三连杆13和第四连杆14的第二端铰接，第二展开油缸12的一端铰接第二臂架11，第二展开油缸12的另一端与第三连杆13和第四连杆14的第二端铰接，使得折叠臂架收折后，第二展开油缸12位于第二臂架11的上方。

实施例5

参考图10和图11，本实施例中，折叠臂架的臂架本体设置两级，包括第一臂架1和第二臂架11，驱动连杆机构则包括第一连杆9、第二连杆10和第一展开油缸8，具体设置参考实施例4。伸缩臂架连接第二臂架11，其它部分的结构可参考上述实施例灵活设置，本实施例不再赘述。

本申请还提供一种凿岩台车，包括底盘车架和如上实施例记载的钻臂系统，钻臂系统通过连接座5固定在凿岩台车的底盘车架上，凿岩台车的其它部分可参考现有技术，此处不再赘述。

需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上对本申请所提供的凿岩台车及钻臂系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种钻臂系统，其特征在于，包括伸缩臂架和折叠臂架，所述折叠臂架包括至少两组铰接设置的臂架本体以及驱动相邻级所述臂架本体收叠/张开的驱动连杆机构，所述伸缩臂架与所述折叠臂架最末一级的所述臂架本体连接。

2.根据权利要求1所述的钻臂系统，其特征在于，还包括连接座，所述连接座的一端用于连接于底盘车架，所述连接座的另一端用于铰接所述折叠臂架。

3.根据权利要求2所述的钻臂系统，其特征在于，所述臂架本体包括第一臂架，所述第一臂架的预设长度处设置第一十字铰，所述连接座设置第二十字铰，还包括设于所述第一臂架侧部的主偏摆油缸，所述主偏摆油缸的两端分别与所述第一十字铰和所述第二十字铰铰接。

4.根据权利要求3所述的钻臂系统，其特征在于，所述连接座固设俯仰座，所述第一臂架的下方设置俯仰油缸，所述俯仰油缸的两端分别铰接所述俯仰座和所述第一臂架。

5.根据权利要求1所述的钻臂系统，其特征在于，所述臂架本体包括第一臂架和第二臂架，所述第一臂架的末端和所述第二臂架的始端铰接。

6.根据权利要求5所述的钻臂系统，其特征在于，所述臂架本体还包括第三臂架，所述第二臂架的末端和所述第三臂架始端铰接。

7.根据权利要求5所述的钻臂系统，其特征在于，所述驱动连杆机构包括第一展开油缸、第一连杆和第二连杆，所述第一连杆和所述第二连杆均为弧形弯杆，所述第一连杆的第一端与所述第一臂架铰接，所述第二连杆的第一端与所述第二臂架铰接，所述第一展开油缸的第一端与所述第一臂架铰接，所述第一连杆、所述第二连杆和所述第一展开油缸三者的第二端铰接。

8.根据权利要求6所述的钻臂系统，其特征在于，所述驱动连杆机构包括用于驱动所述第二臂架相对所述第一臂架开合且相互连接的第一展开油缸、第一连杆和第二连杆，以及用于驱动所述第三臂架相对所述第二臂架开合且相互连接的第二展开油缸、第三连杆和第四连杆；

所述第一连杆为三角形连杆，所述第二连杆的第一端与所述第二臂架铰接，所述第一展开油缸的第一端与所述第一臂架铰接，所述三角形连杆的三个角分别和所述第一臂架、所述第一展开油缸的第二端、所述第二连杆的第二端铰接。

9.根据权利要求1-8任一项所述的钻臂系统，其特征在于，所述伸缩臂架包括伸缩油缸、伸缩臂、偏摆座、锚杆油缸、推进梁底座、推进梁补偿油缸、回转座、摆缸/减速机、辅偏摆油缸和推进机构；

所述伸缩油缸设于最末一级的所述臂架本体内，所述伸缩臂的第一端连接所述伸缩油缸，所述伸缩臂的第二端铰接所述偏摆座，所述辅偏摆油缸的两端分别铰接所述偏摆座和最末一级的所述臂架本体的侧部；

所述摆缸/减速机连接于所述偏摆座和所述回转座之间，所述推进梁底座与所述回转座铰接，所述锚杆油缸的两端分别铰接所述推进梁底座和所述回转座；

所述推进机构滑动连接所述推进梁底座，所述推进梁补偿油缸分别连接所述推进机构和所述推进梁底座。

10.一种凿岩台车，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的钻臂系统。

Images