矿车取料装置的制作方法

本发明属于井下矿车取料作业技术领域，具体涉及一种矿车取料装置。

背景技术：

目前国内各个煤矿，在地下巷道壁面上喷浆所用的矿石、砂石都是用矿车运输到喷浆地点，由于巷道宽度、高度有限，要想从矿车内将物料取出，采用机械化设备完成矿车取料，往往设计好的设备体积较大型，在巷道内发挥的作用就受到环境的限制，不是效率低，就是设备因体积大而满足不了现场作业使用。几十年或上百年来，矿车取料还是停留在人工拿着铁锨或其它辅助工具（采用较原始的方式）从矿车内取出物料临时存放到巷道导轨两侧的空地面上或固定料仓内，整个取料过程劳动强度大，效率低，操作环境差（粉尘多）。有些隧道喷浆作业也类似于上述情况。

国内一些大型企业或专业厂家或研究院也曾经开发过类似矿车取料设备，如：1.将矿车整体翻转一个角度直接将物料倒出。2.采用螺旋传动将物料取出。3.采用液压开合斗抓取物料的形式将物料取出，等等。这些研发设备到了地下煤矿巷道内实际运用过程中，要么设备较大，操作不方便，要么使用效率低，维护困难等原因而放弃使用。

技术实现要素：

本发明目的是针对上述存在的问题和不足，提供一种矿车取料装置，其能够实现矿车内物料的连续取出，不仅能够提高作业效率，而且能够适用于狭小空间作业，具有稳定性好，适应范围广的特点。

为实现上述目的，所采取的技术方案是：

一种矿车取料装置，包括：机架；设置在所述机架上的水平导轨，所述水平导轨上设置有支撑座，所述支撑座上设置有主动链轮和驱动所述主动链轮的第一驱动部；上支撑架，其设置在所述机架的第一端部；下支撑架，其与所述上支撑架竖向相对设置，在所述上支撑架和所述下支撑架之间设置有伸缩架，所述上支撑架和所述下支撑架上均设置有导向链轮；输送链条，所述输送链条盘设在所述主动链轮和导向链轮上，在所述输送链条上设置有取料斗；第二驱动部，所述第二驱动部驱动所述支撑座在所述水平导轨内滑移动作；第三驱动部，其设置在所述上支撑架与所述伸缩架之间，用于实现所述伸缩架在伸出和缩回时保持涨紧状态；以及集料斗，所述集料斗设置在所述机架的第二端部，并与所述输送链条的落料端对应。

根据发明矿车取料装置，优选地，所述支撑座上设置有行走轮，所述行走轮匹配设置在水平导轨内；所述上支撑架或/和所述下支撑架上设置有弧形的导向板。

根据发明矿车取料装置，优选地，所述输送链条为左右对应设置的两组，所述输送链条呈直角环状，所述取料斗布设在两组所述输送链条之间。

根据发明矿车取料装置，优选地，单条直角环状的所述输送链条包括上层输送链条和下层输送链条，在所述支撑座的端部设置有托链板，所述托链板撑托在对应的所述上层输送链条下部。

根据发明矿车取料装置，优选地，所述上支撑架为相对设置的两上支撑板，两所述上支撑板上均设置有导向链轮；所述下支撑架包括两相对设置的下支撑板，所述下支撑板呈弧形结构，在两所述下支撑板上均设置有导向链轮。

根据发明矿车取料装置，优选地，所述上支撑板上设置有导向链轮和导向板，所述导向链轮与所述上层输送链条对应，所述导向板呈弧形，并与所述下层输送链条对应；所述下支撑板上设置有多个呈弧形排布的导向链轮。

根据发明矿车取料装置，优选地，所述第二驱动部为多级液压油缸，所述多级液压油缸的两端分别与上支撑架和支撑座连接，所述多级液压油缸驱动所述支撑座滑移动作。

根据发明矿车取料装置，优选地，所述伸缩架为菱形伸缩连杆机构，两组所述菱形伸缩连杆机构左右对应设置；所述菱形伸缩连杆机构包括多组通过第一销轴首尾依次铰接的连杆组，所述连杆组包括呈x型布置的两连杆和设置在两所述连杆之间的第二销轴。

根据发明矿车取料装置，优选地，在所述上支撑架和所述下支撑架上均设置有水平滑移槽，所述菱形伸缩连杆机构的上下端部的第一销轴滑动设置在水平滑移槽；所述第三驱动部为顶推油缸，所述顶推油缸固定设置在所述上支撑架上，所述上支撑架上设置有竖直滑移槽，在所述顶推油缸的动作端设置有与所述第二销轴对应的推板，所述菱形伸缩连杆机构最上部的第二销轴或所述推板匹配滑动设置在所述竖直滑移槽内，且所述顶推油缸对所述第二销轴持续保持顶推力。

根据发明矿车取料装置，优选地，两所述输送链条上设置有循环托带。

采用上述技术方案，所取得的有益效果是：

本申请针对地下煤矿巷道环境的特点，实现从矿车内直接小流量连续取出物料，通过上支撑架、下支撑架和伸缩架的结构设计，配合第二驱动部和第三驱动部能够使得整体运行平稳，输送链条能够保持足够的张紧力，从而克服取料过程中竖直方向的重力变化对控制系统所造成的影响。

本申请改变了目前煤矿行业地下煤矿巷道内的矿车取料方式，从人工取料方式实现半自动的取料方式，解放了地下作业的高强度劳动，提高了作业效率，通过调整取料速度满足地下矿车取料效率，满足生产需要，为煤矿巷道矿车取料提供了良好的作业环境和取料速度保证，降低作业成本和提高作业效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下文中将对本发明实施例的附图进行简单介绍。其中，附图仅仅用于展示本发明的一些实施例，而非将本发明的全部实施例限制于此。

图1为根据本发明实施例的矿车取料装置的结构示意图之一。

图2为根据本发明实施例的矿车取料装置的结构示意图之二。

图3为图2的侧视结构示意图。

图4为根据本发明实施例的矿车取料装置的结构示意图之三。

图5为根据本发明实施例的的菱形伸缩连杆机构与上支撑架的装配结构示意图之一。

图6为根据本发明实施例的的菱形伸缩连杆机构与上支撑架的装配结构示意图之二。

图中序号：

200为机架、201为输送链条、202为水平导轨、203为支撑座、204为第一驱动部、205为集料斗、206为主动链轮、207为第二驱动部、208为循环托带、209为托链板；

310为上支撑架、311为导向链轮、312为导向板、313为水平滑移槽、314为竖直滑移槽、315为推板、320为下支撑架、330为菱形伸缩连杆机构、331为连杆、332为第一销轴、333为第二销轴、340为取料斗、350为第三驱动部。

具体实施方式

下文中将结合本发明具体实施例的附图，对本发明实施例的示例方案进行清楚、完整地描述。除非另作定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。

在本发明的描述中，需要理解的是，“第一”、“第二”的表述用来描述本发明的各个元件，并不表示任何顺序、数量或者重要性的限制，而只是用来将一个部件和另一个部件区分开。

应注意到，当一个元件与另一元件存在“连接”、“耦合”或者“相连”的表述时，可以意味着其直接连接、耦合或相连，但应当理解的是，二者之间可能存在中间元件；即涵盖了直接连接和间接连接的位置关系。

应当注意到，使用“一个”或者“一”等类似词语也不必然表示数量限制。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。

应注意到，“上”、“下”、“左”、“右”等指示方位或位置关系的术语，仅用于表示相对位置关系，其是为了便于描述本发明，而不是所指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；当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应的改变。

参见图1-图6，本申请一种矿车取料装置，包括机架200、设置在机架200上的水平导轨202、上支撑架310、下支撑架320、输送链条201、第二驱动部207、第三驱动部350和集料斗205，水平导轨202上设置有支撑座203，支撑座203上设置有主动链轮206和驱动主动链轮的第一驱动部204；上支撑架设置在机架的第一端部；下支撑架320与上支撑架310竖向相对设置，在上支撑架310和下支撑架320之间设置有伸缩架，上支撑架310和下支撑架320上均设置有导向链轮311；输送链条201盘设在主动链轮206和导向链轮311上，在输送链条201上设置有取料斗340；第二驱动部207驱动支撑座在水平导轨202内滑移动作；第三驱动部350设置在上支撑架310与伸缩架之间，用于实现伸缩架在伸出和缩回时保持涨紧状态；集料斗205设置在机架的第二端部，并与输送链条的落料端对应。

上述结构中，第一驱动部204为防爆电机或液压电机，其能够应用于煤矿井下作业，保障施工的安全；第二驱动部207采用多级液压油缸，多级液压油缸的两端分别与机架和支撑座链接，第三驱动部350采用顶推油缸，由于伸缩架的结构，因此顶推油缸的行程无需很大，故不需要采用多级液压油缸。

支撑座203上设置有行走轮，行走轮匹配设置在水平导轨202内，便于减少摩擦力，便于进行稳定性控制。

本实施例中，输送链条201为左右对应设置的两组，输送链条201呈直角环状，取料斗布设在两组输送链条201之间；单条直角环状的输送链条包括上层输送链条和下层输送链条，在支撑座203的端部设置有托链板209，托链板209撑托在对应的上层输送链条下部，上支撑架310、下支撑架320、或/和机架200上设置有导向板312，具体的导向板312设置位置和设置数量如图所示，本实施例中的弧形导向板312与下层输送链条对应设置，在下层输送链条由水平方向转向竖直方向的位置设置，即在机架200的端部（或上支撑架上）设置导向板312，用于实现该位置的输送链条的变向，在上支撑架310和下支撑架320上可以通过导向板和导向链轮的配合实现输送链条的的导向和支撑，如当取料时需要较大的作用力时，可以在下支撑架上设置弧形导向板，用于对输送链条提供足够的向下支撑力，同时导向链轮311能够保障输送链条201的循环转动和稳定限位，下支撑架320上设置有多个呈弧形排布的导向链轮311。

第二驱动部207为多级液压油缸，多级液压油缸的两端分别与上支撑架310和支撑座203连接，多级液压油缸驱动支撑座203滑移动作。为了减少支撑座203在动作过程中的摩擦力，本实施例中的支撑座203底部设置有行走轮，行走轮匹配设置在水平导轨202内；两输送链条201上设置有循环托带208，其能够避免取料斗在取料后由竖直状态运动转化为水平状态运动后物料洒落，提高输料效率。

伸缩架为菱形伸缩连杆机构330，两菱形伸缩连杆机构330左右对应设置；菱形伸缩连杆机构330包括多组通过第一销轴首尾依次铰接的连杆组，连杆组包括呈x型布置的两连杆331和设置在两连杆之间的第二销轴333；在上支撑架和下支撑架上均设置有水平滑移槽，菱形伸缩连杆机构的上下端部的第一销轴332滑动设置在水平滑移槽313，其能够保障伸缩架竖向伸缩动作，起到垂直导向作用；第三驱动部350为顶推油缸，顶推油缸固定设置在上支撑架上，上支撑架上设置有竖直滑移槽314，在顶推油缸的动作端设置有与第二销轴333对应的推板，菱形伸缩连杆机构330最上部的第二销轴333或推板315匹配滑动设置在竖直滑移槽314内，且顶推油缸对第二销轴333持续保持顶推力，上述结构中的水平滑移槽313和竖直滑移槽314可以采用其他导向结构代替，如导轨、滑轨等结构。

以下结合附图对本申请工作原理和优选的实施方式进行详细描述：

1、地下煤矿巷道内完成半自动从矿车内往外取料的方法，实现的原理描述如下：

在刚开始取料的位置，启动防爆电机或液压马达，动力旋转，通过链轮链条的传动带动直角环形输送链条（左右两条标准输送链）的转动和输送，左右两条输送链之间安装的多个取料斗跟随移动和转动，见图中旋转箭头方向和移动方向。操作液压阀，让顶推油缸的缸杆垂直向下移动，推动菱形连杆机构（两套）中间的第二销轴，沿着两侧竖直滑移槽在上下导向槽的限位下作垂直移动，这时菱形连杆机构向下移动(两套同时)，带动下支撑架向下移动，当取料斗碰到物料时开始挖取物料之后向上输送，当取到物料的取料斗向上移动经过水平的上层输送链条时，部分物料会滑落到输送链条的循环托带（其材质为丁晴橡胶、帆布等软性材料）上，当物料被输送到机架的第二端部位置后旋转到下层，这时物料在自身重力作用下下落到集料斗中，落料点a位置；同时下层输送链沿着轨迹先水平移动再向下滑动。当需要进行向下移动取料时，多级液压油缸水平方向移动回缩，并带动支撑座沿水平导轨移动，此时顶推油缸向下同步动作，从而保持菱形连杆机构始终处于张紧状态，对取料斗提供足够的向下的作用力，各取料斗逐渐向下挖取物料后向上输送，物料进入集料斗，直到多级液压油缸的缸杆全部缩回，这时菱形连杆机构向下移动到最低位置，也就是取料斗到达最低位置。以上描述了：直角环形输送链条向矿车内取料的过程，将输送链条带动空取料斗由水平方向输送转变成垂直方向输送，取料斗取完料后通过输送链条由垂直输送转变成水平输送，将物料输送到集料斗中，完成矿车取料过程。当然，如向下取料过程取料斗已经碰到矿车底部，表明此次向下已经完成取料过程。这时取出的物料下落到集料斗中的落料点b位置；这时需要反向移动，即：多级液压油缸的缸杆逐步伸出，推动支撑座沿着水平导轨反方向水平移动，输送链条带动取料斗和菱形连杆机构向上移动，顶推油缸回缩并保持足够的支撑力，直到最高位置，到此时完成了一次向下取料的过程，取料的效率取决于驱动部驱动输送链条的转速和向下移动的速度，取料量的多少还与取料斗的体积大小有关，体积增加取料量也增加，所需要的驱动功率也要增加。

一次向矿车内取料的过程，实际上是环形输送链条和取料斗实现一次输送链条的中心线沿着直角线轨迹来回移动一次循环的过程，输送链条的水平段逐渐变短、垂直段逐渐变长的过程是取料斗向矿车内的取料过程和物料输送过程；输送链条垂直段逐渐变短、水平段逐渐变长的过程是取料斗完成矿车取料后回到设备起始位置的过程、物料输送和取料斗将物料倒出排空的过程，也是下一次矿车取料开始的状态。采用这种取料方法实现了设备的紧凑设计、高度大大降低，基本上实现连续取料过程，因设备结构紧凑适合地下煤矿巷道内作业。因取料斗的宽度与整机设备的结构强度、稳定性、可靠性设备运作的灵活性有关，对于一辆2米长的矿车，其中的全部物料需要取料4次或5次才能完成整车取料，每次取料的完成需要1分钟至1.5分钟，这样需要将第一次完成取料之后移动一段距离换个位置重新取料，选择矿车移动或者矿车取料机组移动，都可以完成从整辆矿车内将物料取出，具体可根据实际需要来确定，也就是说可以通过台车的移动实现取料位置的变化，也可以通过机架在台车上位置的横向移动，实现取料位置的变化。

采用菱形连杆机构向下取料过程中还有一个有利于操作的特点，因为设计制作菱形连杆机构时各个转动关节都或多或少存在一些间隙，在菱形机构向下伸出越长，下部的摆动量会“越大”（间隙的叠加和放大），这样当取料斗碰到矿车底部时会发出异样声音（轻微碰撞和摩擦），会提醒操作者取料到底不要继续向下取料，告知操作者可以结束取料或者换个位置取料，因此可以避免了取料斗和矿车底部作刚性相碰，不会造成硬碰硬而设备损坏，仅仅会造成略有微小的磨损，但作为易损件的取料斗要达到更换的程度，最少使用一年以上。当然，如果在下支撑架上增加限位传感器（行程开关或者专用信号传感器）+控制系统，可以做到自动判断和控制向下取料到底的限位自动控制。

2、直角环形输送链整体移动过程的涨紧和控制方法，采用的原理描述如下：

直角环形输送链整体移动过程的涨紧方法：实现支撑座的左右移动的动力是依靠多级液压油缸的缸杆的推出，带动输送链条移动移动，带动小支撑架和取料斗跟随移动，同时带动菱形连杆机构的缩回，迫使第二销轴向上移动而顶推油缸的缸杆向上缩回，缩回的同时产生一定的阻力（通过在顶推油缸的油路上设置节流阀+溢流阀，使得油路产生一定的压力），目的是让输送链在移动过程中始终处于一定的拉紧状态；反之，顶推油缸的缸杆的推出作为动力，推动第二销轴向下移动、带动菱形连杆机构的伸出，带动下支撑架和取料斗跟随移动，引起输送链向下移动，迫使支撑座的向左移动，带动多级液压油缸的缸杆的缩回，缩回的同时产生一定的阻力（通过在多级液压油缸的油路上设置节流阀+溢流阀，使得连接多级油缸的油路产生一定的压力），目的是让输送链在移动过程中始终处于一定的拉紧状态。采用这种方法，不管是矿车取料过程还是空运行回到原来开始取料状态，只要油路中保持一定的压力，阻力一直存在，使得输送链条移动过程和静止状态下均保持有一定的张紧力，实现直角环形输送链条整体移动过程的涨紧。

直角环形输送链整体移动过程中涨紧的控制方法：

说明：f1--为顶推油缸缸杆的向下推力，大小取决于油缸溢流阀的压力大小。

g1--为双点划线内的零部件的重量，大小是个变量，整个取料过程逐步变大。

t1--为多级液压油缸的推力，大小取决于油缸溢流阀的压力大小。

f--为水平段移动零部件沿导轨支撑产生的摩擦力。大小是个变量，整个取料过程逐步变小，但差值变化不大，可以认为不变值，并且整体来说值也不大（主要是滚动摩擦力）。粗略计算时此项不作为重要因素，可以不去考虑。

当f1+g1>t1+f时，实现向下挖取物料，并将物料向上输送。

当t1>f1+g1+f时，实现菱形连杆机构和取料斗向上移动，回位到等待取料状态。

输送链条张紧力jf大约为：jf≈t1-f

因f值的大小较小且比较稳定，所以主要控制t1的值的大小就可以控制链条张紧力jf。g1大小变化量最大为（预估）：12套取料斗的重量（3.5x12）+6斗物料重量（3.7x6）+4米链条重量（1.7x4）=71kg，g1最大值=71kg+菱形连杆机构重量+下支撑架的总重量，g1最小值=菱形连杆机构重量+下支撑架的总重量。所以此项因素比较重要，必须重点考虑。假如不考虑此因素，那么在矿车取料过程中，会造成向下取料速度会越来越快，即向下取料过程中有一个加速度产生，这是结构本身产生的。

要想比较顺利的完成矿车取料过程，可以采取三种方法：

第一种方法是将链条张紧力jf给定的足够大，这样产生的加速度会变小，向下取料和向上提升的速度比较容易控制，但要考虑输送链的结构强度，可以选用高强度输送链或加大输送链的型号。

第二种方法是从人工操作液压控制阀来考虑，换句话说，控制顶推油缸的推力f1，但一般情况设备安装调整后f1值也是比较恒定的，不好即时改变，一定要做到即时改变的话控制成本太高，可以采用间断的给出推力f1，即通过人工操作控制液压控制阀，间断地给顶推油缸供油，则可以快速消除向下加速度带来的影响；同样道理，向上提升输送链和取料斗时，间断地给多级液压油缸供油（t1值的断续）。

第三种方法：就是通过增加电气控制元件和编制控制程序来提供变化的f1值（整个取料过程逐步变小），只是设备控制成本较高，同样道理，可以适当考虑t1值的变化（整个提升过程逐步变小），如果智能化程度要求较高的设备上可以采用此方法。

实际运用中需要考虑以下情况：

在实现矿车取料的过程中，环形输送链条的中心线沿着直角线轨迹来回移动一次，作为完成一个循环取料过程，回到原来的等待位置状态，要想在整个取料过程顺利完成，直角环形输送链条必须具备一个比较稳定的张紧力jf，如果张紧力jf偏小链轮和链条之间传动可能会发生脱落而跳齿或滑齿或卡齿，如果张紧力jf过大会造成链条链轮传动磨损加快而降低使用寿命，而且如果张紧力jf超过链条强度限定值还会直接损坏或拉断链条。因此，要想在矿车取料整个过程中顺利、可靠的完成，针对张紧力jf的大小需要通过综合考虑各种因素而调整到合适的程度，以上层链条传动时的下垂距离h来判断，下垂距离h偏大则张紧力不够，下垂距离h偏小，则张紧力偏大，合适的下垂距离h值可以根据实验调试来确定调整的范围。如果输送链条的强度足够大，可以适当的考虑增大一些张紧力jf，即减小h值。

3、直角环形输送链条整体移动过程的导向装置，内容描述如下：

为了确保矿车取料过程输送链条运行的可靠性与稳定性，需要将输送链条运行的每一个阶段加以支撑和导向限位，形成一套组合式的限位、导向装置---水平导向装置、圆弧导向装置和垂直导向装置。

输送链下层的水平导向装置：支撑座的水平移动依靠水平导轨的支撑导向和限位保证，水平导轨的结构可以是两条、三条、四条相互平行的导轨，根据需要来选择导轨的数量；输送链条的支撑分为：下层输送链的支撑导向和链条导向板，分为左右两条相互平行在同一水平面内的导向和支撑，每条有直线段和圆弧段，直线段和圆弧段均匀圆滑过渡，保证输送链从水平段过渡到垂直段。

输送链的圆弧导向装置：输送链从下降过程到上升过程的导向和限位保证由下支撑架完成，下支撑架成圆弧形，其具体的导向结构为导向板+链轮组合（分别供左右两侧的输送链条的支撑和导向），保证取料斗在挖取物料时行走轨迹一样，保证传动稳定、取料时也稳定。

输送链上层的水平导向装置：输送链从上升到过渡到水平段的输送导向和限位通过导向链轮(左右两侧各一个链轮固定在同一支链轮轴上)完成；上层输送链的支撑导向通过设置的托链板完成（左右同一水平内相互平行的两条托链板），如果向下取料的高度偏大，那么水平段的移动距离也偏长，上层输送链中间位置下垂的距离h也偏大，可以在此中间位置增加一套支撑（但需要沿着导轨跟随支撑座相应移动，在此处不作详细说明）。

输送链的垂直导向装置：矿车取料过程要保证在同一个位置垂直向下取料，需要垂直方向的导向，即通过竖直滑移槽（左右两侧位置各一套），作为垂直移动的限位和导向。向下取料时，顶推油缸的缸杆推出，推动油缸推板，两侧在竖直滑移槽中上下移动，油缸推板同时推动菱形连杆机构中两侧的第二销轴垂直向下移动，从而保证整套菱形连杆机构的下端连接固定的下支撑架作垂直向下移动。但要保证菱形连杆机构整套上下垂直移动，仅仅依靠第二销轴上下垂直导向是不够的，需要增加菱形机构本身的两端四个支点导向（两套菱形机构，共八个导向移动支点），图中一套菱形机构的上下四个支点：即四个第一销轴，。从菱形连杆机构本身来说，两侧的第二销轴垂直向下移动，则四个第一销轴向左右移动、并且同时向下移动。因此，菱形机构的中间位置的所有转动销都沿着垂直线向下移动，这样保证整个向下取料过程也是垂直向下移动的。

本文中术语“和/或”表示可以存在三种关系。例如，a和/或b可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

上文已详细描述了用于实现本发明的较佳实施例，但应理解，这些实施例的作用仅在于举例，而不在于以任何方式限制本发明的范围、适用或构造。本发明的保护范围由所附权利要求及其等同方式限定。所属领域的普通技术人员可以在本发明的教导下对前述各实施例作出诸多改变，这些改变均落入本发明的保护范围。