CN208749304U - 一种用于凿岩台车的平动伸缩钻臂 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于凿岩台车的平动伸缩钻臂，该平动伸缩钻臂在工作过程中能自动形成相应的外插角，解决了成本高，精度低的问题，同时利用该平动伸缩钻臂不但能使推进凿岩机构跟随钻臂的运动保持快速平动，而且在打周边眼和底板眼时，在平动过程中自动形成所需要的外插角，而不需要操机手手动进行二次调节，因此降低了施工成本，提高了工程进度及施工的安全性。

Description

一种用于凿岩台车的平动伸缩钻臂

技术领域

本实用新型属于凿岩设备技术领域，具体涉及一种用于凿岩台车的平动伸缩钻臂。

背景技术

现有的凿岩台车的臂架根据施工掌子面高度一般由两节臂节组成，臂节之间可以相对伸缩运动，用以调整臂架长度。但是，现有的平动大臂结构复杂，对原件以及液压系统精度的要求较高，且不能自动形成相应的外插角，因此，存在成本高，精度低的问题。

中华人民共和国铁道部发布的《铁路隧道钻爆法施工工序及作业指南》中规定了超欠挖的允许值，见下表：

表1隧道允许超挖值(cm)

表1中所列参数适用于炮眼深度不大于3.0m，炮眼直径为40～50mm,药卷直径为20～25mm。

现有的隧道常用凿岩台车的液压推进器，由于在推进器完全靠帮的情况下，钻杆离帮仍然会有90～180mm左右的距离，不可能将钻杆完全贴隧道轮廓线延伸方向平行切入钻眼，若在离帮一定距离的情况下仍然平行于隧道前进方向钻周边眼，则爆破后会存留很大的欠挖量，所以周边眼钻进方向不能平行于隧道前进方向，常规凿岩台车采用钻爆法施工周边眼时，是以2°～5°的外插角钻进至指定位置，成孔爆破后，离隧道轮廓线会有10～25cm左右的超挖量，但是所需要的外插角需要在推进器平动到孔位附近后再由操机手手动调节，操作不方便，浪费时间。

由于大型凿岩台车液压钻臂在有效举升后，操作人员距离掌子面距离达10m以上，钻进方向需要的2°～5°的外插角由于距离远，视线受阻，通常难以掌握和控制。

虽然在钻爆法隧道掘进中，一定的超欠挖是不可避免的，但过量的超欠挖会影响隧道施工的安全性，增加施工成本，拖延工程进度。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种用于凿岩台车的平动伸缩钻臂，该平动伸缩钻臂能自动形成相应的外插角，解决了成本高，精度低的问题，同时该平动伸缩钻臂不但能使推进凿岩机构跟随钻臂的运动保持快速平动，而且在打周边眼和底板眼时，在平动过程中自动形成所需要的外插角，而不需要操机手手动进行二次调节，因此降低了施工成本，提高了工程进度及施工的安全性。

本实用新型采用的技术方案如下：

一方面，本实用新型提供了一种用于凿岩台车的平动伸缩钻臂，包括臂座、平动座、第一臂节及套设于第一臂节外的第二臂节，且所述第一臂节相对于所述第二臂节可做伸缩运动；所述第二臂节通过第一铰接头与所述臂座铰接，所述臂座和第二臂节之间通过第二铰接头铰接有举臂油缸，且所述举臂油缸、臂座和第二臂节构成三角形；所述平动座通过第三铰接头与所述第一臂节铰接，所述平动座和第一臂节之间通过第四铰接头铰接有平动油缸，且所述平动油缸、平动座和第一臂节构成三角形；

所述举臂油缸、臂座和第二臂节构成的三角形相似于所述平动油缸、平动座和第一臂节构成的三角形；且两相似三角形初始对应边边长的比值为常数K；

所述举臂油缸和平动油缸同时运动时，所述举臂油缸和平动油缸的活塞杆伸长量之比大于或等于常数K。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型提供的平动伸缩钻臂通过举臂油缸、臂座和第二臂节构成的三角形相似于平动油缸、平动座和第一臂节构成的三角形；且两三角形初始对应边边长的比值为常数K；举臂油缸和平动油缸同时运动时，举臂油缸和平动油缸的活塞杆伸长量之比大于或等于常数K，使得钻臂平动之后接近原水平角度，并能自动形成相应的外插角，该平动伸缩钻臂结构简单，成本低，操作简单。

进一步，所述举臂油缸的有杆腔与平动油缸的无杆腔相连，所述举臂油缸的无杆腔与平动油缸的有杆腔相连。

采用上述进一步方案的有益效果为：控制油路简单，可靠。

进一步，所述举臂油缸为两个，对称铰接于所述第二臂节的下方，所述平动油缸为两个，对称铰接于所述第一臂节的上方。

采用上述进一步方案的有益效果为：将上下平动和左右平动集成于一体，结构更加紧凑。

进一步，所述第一臂节与第二臂节的横截面均呈矩形。

采用上述进一步方案的有益效果为：承载能力更强，加工制造更简便、节省成本。

进一步，所述平动座连接螺旋摆动缸的一端，所述螺旋摆动缸的另一端连接拐臂，所述拐臂铰接推进器托架的一端，所述推进器托架的另一端与拐臂之间铰接有俯仰油缸，所述推进器托架上设置有推进凿岩机构，所述螺旋摆动缸驱动所述拐臂、推进器托架以及推进凿岩机构以螺旋摆动缸为轴线做360°旋转运动。

采用上述进一步方案的有益效果为：该平动伸缩钻臂，保证凿岩台车的凿岩工作机构能跟随钻臂的运动保持快速平动，而且在打周边眼和底板眼时，在平动过程中自动形成所需要的外插角，动作迅速、精度高，避免了人工摆角时的不可控问题。

附图说明

图1为本实用新型的平动伸缩钻臂结构示意图；

图2为本实用新型的液压原理示意图；

图3为本实用新型的平动原理示意图。

其中，图1中：臂座-1、第一铰接头-2、第二铰接头-3、第二臂节-4、举臂油缸-5、第一臂节-6、平动油缸-7、第三铰接头-8、第四铰接头-9、平动座-10、螺旋摆动缸-11、拐臂-12、推进器托架-13、俯仰油缸-14、推进凿岩机构-15、第一操作阀-16、第二操作阀17、第一液压锁-18、第二液压锁-19。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

如图1所示，本实用新型一种用于凿岩台车的平动伸缩钻臂，包括臂座1、平动座10、第一臂节6及套设于第一臂节6外的第二臂节4，所述第一臂节6和第二臂节4可做相对伸缩运动；所述第二臂节4通过第一铰接头2与所述臂座1铰接，所述臂座1和第二臂节4之间通过第二铰接头3铰接有举臂油缸5，且所述举臂油缸5、臂座1和第二臂节4构成三角形；所述平动座10通过第三铰接头8与所述第一臂节6铰接，所述平动座10和第一臂节6之间通过第四铰接头9铰接有平动油缸7，且所述平动油缸7、平动座10和第一臂节6构成三角形。所述举臂油缸5、臂座1和第二臂节4构成的三角形相似于所述平动油缸7、平动座10和第一臂节6构成的三角形；且两相似三角形初始对应边边长的比值为常数K；所述举臂油缸5和平动油缸7同时运动时，所述举臂油缸5和平动油缸7的活塞杆伸长量之比大于或等于所述常数K。

在本实施例中，所述举臂油缸5为两个，对称铰接于所述第二臂节4的下方；所述举臂油缸5的缸体端通过第二铰接头3与臂座1铰接，活塞杆端与第二臂节4铰接；所述平动油缸7为两个，对称铰接于所述第一臂节6的上方，所述平动油缸7的缸体端与第一臂节6铰接，活塞杆端通过第四铰接头9与平动座10铰接。所述举臂油缸5的有杆腔与平动油缸7的无杆腔相连，所述举臂油缸5的无杆腔与平动油缸7的有杆腔相连。

在本实施例中，所述第一臂节6与第二臂节4的横截面呈矩形。所述第一臂节6可以在内置的伸缩油缸的驱动下做相对第二臂节4的伸缩运动，第一臂节6和第二臂节4均制成矩形横截面，并且第二臂节4由两块U型折弯板焊接制成，第一臂节6由四块长钢板焊接制成。

在本实施例中，所述平动座10连接螺旋摆动缸11的一端，所述螺旋摆动缸11的另一端连接拐臂12，所述拐臂12铰接推进器托架13的一端，所述推进器托架13的另一端与拐臂12之间铰接有俯仰油缸14，所述推进器托架13上设置有推进凿岩机构15，所述螺旋摆动缸11驱动所述拐臂12、推进器托架13以及推进凿岩机构15以螺旋摆动缸11为轴线做360°旋转运动，使得推进凿岩机构15可以尽可能的靠帮。

所述俯仰油缸14可以调整推进凿岩机构15与钻臂轴线之间的角度。所述俯仰油缸14和螺旋摆动缸11配合使用，可以使推进凿岩机构15钻凿任意位置，任意角度的炮眼。

如图2所示，为本实施例举臂油缸5和平动油缸7液压控制钻臂实现上升和下降的原理图，其工作过程为：当第一操作阀16向举臂油缸5的无杆腔供油时，举臂油缸5的活塞杆伸出，此时钻臂上升，举臂油缸5的有杆腔的油液被压出，通过已被打开的第一液压锁18去打开第二液压锁19流入平动油缸7的无杆腔，使平动油缸7的活塞杆也伸出，平动油缸7的有杆腔被挤出的油液通过已被打开的第二液压锁19、第一操作阀16流回油箱；

相反地，钻臂下降时，第一操作阀16使压力油打开第二液压锁19向平动油缸7的有杆腔供油，平动油缸7的无杆腔的油液通过已被打开的第二液压锁19去打开第一液压锁18流入举臂油缸5的有杆腔，使举臂油缸5的活塞杆收缩，从而使钻臂下降，举臂油缸5的无杆腔的油通过已被打开的第一液压锁18和第一操作阀16流回油箱。

本实施例中，为了使推进凿岩机构15能打不同倾角的其他炮眼，只需操作第二操作阀17单独向平动油缸7有杆腔或无杆腔供油即可实现。

在本实施例中，如图3所示，其中，CD对应表示所述举臂油缸5，AC对应表示所述臂座1，AD对应表示所述第二臂节4，BF对应表示所述平动座10，BE对应表示所述第一臂节6，EF对应表示所述平动油缸7。在初始位置时，所述举臂油缸5、臂座1、第二臂节4三者构成的三角形△ACD相似于所述平动油缸7、平动座10、第一臂节6三者构成的三角形△BEF；其对应边边长的比值为一个常数K；只要保证所述钻臂在上升或下降过程中举臂油缸5和平动油缸7的活塞杆伸长量之比大于或等于常数K，所述举臂油缸5、臂座1、第二臂节4三者构成的三角形△ACD仍然相似于所述平动油缸7、平动座10、第一臂节6三者构成的三角形△BEF，则仍然保持和初始位置平行，其原理如下：

举臂油缸5举升钻臂至α仰角时，伸长量CD1-CD＝△a，平动油缸7随之伸长E₁F₁，其伸长量为E₁F₁-EF＝△b，上述CD＝K·EF，因为举臂油缸5和平动油缸7两缸伸长量之比也为常数K，即△a＝K·△b，则：CD+△a＝K·EF+K·△b，转化为：

因此，匹配适当的举臂油缸5的缸径、杆径和平动油缸7的缸径、杆径，使举臂油缸5和平动油缸7的活塞杆在运动过程中的长度增量比值保持与上述的相似三角形对应边边长比值大于或等于常数K，此时钻臂举升过程中，水平位置和初始位置将逐渐产生微小的角度偏差β1，根据所需要的钻眼深度与超挖量即可确定上述举臂油缸5和平动油缸7的活塞杆增量的比值△a/△b的数值，使此时的β1接近所需要的外插角2°～5°，从而实现了自动形成外插角的平动钻臂的结构形式。

本实用新型提供的平动伸缩钻臂不但能够快速准确的钻凿平行孔，更能自动形成周边孔的外插角β1、底板孔外插角β2，省略了调整外插角的时间，超欠挖量小，节约资源，缩短时间，降低成本。

以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本实用新型的限制，本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种用于凿岩台车的平动伸缩钻臂，其特征在于，包括臂座、平动座、第一臂节及套设于第一臂节外的第二臂节，且所述第一臂节相对于所述第二臂节可伸缩；所述第二臂节通过第一铰接头与所述臂座铰接，所述臂座和第二臂节之间通过第二铰接头铰接有举臂油缸，且所述举臂油缸、臂座和第二臂节构成三角形；所述平动座通过第三铰接头与所述第一臂节铰接，所述平动座和第一臂节之间通过第四铰接头铰接有平动油缸，且所述平动油缸、平动座和第一臂节构成三角形；

所述举臂油缸、臂座和第二臂节构成的三角形相似于所述平动油缸、平动座和第一臂节构成的三角形；且两相似三角形初始对应边边长的比值为常数K；

所述举臂油缸和平动油缸同时运动时，所述举臂油缸和平动油缸的活塞杆伸长量之比大于或等于所述常数K。

2.如权利要求1所述的用于凿岩台车的平动伸缩钻臂，其特征在于，所述举臂油缸为两个，对称铰接于所述第二臂节的下方，所述平动油缸为两个，对称铰接于所述第一臂节的上方。

3.如权利要求1所述的用于凿岩台车的平动伸缩钻臂，其特征在于，所述举臂油缸的有杆腔与平动油缸的无杆腔相连，所述举臂油缸的无杆腔与平动油缸的有杆腔相连。

4.如权利要求1所述的用于凿岩台车的平动伸缩钻臂，其特征在于，所述第一臂节与第二臂节的横截面均呈矩形。

5.如权利要求1所述的用于凿岩台车的平动伸缩钻臂，其特征在于，所述平动座连接螺旋摆动缸的一端，所述螺旋摆动缸的另一端连接拐臂，所述拐臂铰接推进器托架的一端，所述推进器托架的另一端与拐臂之间铰接有俯仰油缸，所述推进器托架上设置有推进凿岩机构，所述螺旋摆动缸驱动所述拐臂、推进器托架以及推进凿岩机构以螺旋摆动缸为轴线做360°旋转运动。