一种综采面多功能两臂液压钻孔设备的制作方法

本发明属于煤矿钻孔的技术领域，具体公开了一种综采面多功能两臂液压钻孔设备。

背景技术：

目前，很多煤矿综采过程中遇到许多需要钻孔的复杂地质条件，尤其是煤层中含有较长的岩石夹层，并且岩石硬度较高，采煤机无法通过时，就需要岩石钻孔爆破；遇到顶板过硬，综采过后顶板不自动脱落，就需要钻孔爆破放顶；需要在综采面打探孔研究地质等情况。但是由于综采面空间狭窄，工作条件恶劣，无合适动力源等因素，目前使用的有带支腿手持气动凿岩机，也有安装在刮板机挡煤板上的液压钻机，或者顶天立地式液压钻机。但其共同缺点是作业效率低，安全保障性差，灵活度不高，只适应单一钻孔工艺等问题。为了解决上述问题急需一款提高效率，节省人力，适应不同钻孔工艺机械化高的综采面多功能两臂液压钻孔设备。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种综采面多功能两臂液压钻孔设备，可以实现在综采面全方位多功能的打孔需求，改善了传统打孔方式钻孔范围小，布孔效率低，安全保障差的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种综采面多功能两臂液压钻孔设备，包括行走底盘组件、支撑座组件、升降臂组件和钻臂组件；行走底盘组件设置在综采面刮板机的两侧，可沿着综采面刮板机侧帮行走；两组支撑座组件沿着综采面刮板机侧帮设置在行走底盘组件上，包括立柱、操纵阀组和悬臂；立柱垂直安装在行走底盘组件上；悬臂垂直安装在立柱的侧面，且与行走底盘组件的行走方向平行；升降臂组件包括回转支承ⅰ、伸缩油缸ⅱ、升降臂ⅰ、升降臂ⅱ、钻臂挂板、伸缩油缸ⅲ和钢丝绳ⅰ；回转支承ⅰ安装在悬臂上，回转支承ⅰ的中心线垂直于行走底盘组件1的行走方向；升降臂ⅰ固定安装在回转支承ⅰ上；升降臂ⅱ滑动设置在升降臂ⅰ的外壁上；伸缩油缸ⅱ固定在升降臂ⅰ内，活塞带动升降臂ⅱ沿着升降臂ⅰ滑动；钻臂挂板滑动设置在升降臂ⅱ的外壁上；伸缩油缸ⅲ安装在升降臂ⅱ内；钢丝绳ⅰ绕过伸缩油缸ⅲ的活塞，第一端固定在升降臂ⅱ上，第二端固定在钻臂挂板上；钻臂组件包括回转支承ⅱ、钻臂ⅰ、钻臂ⅱ、伸缩油缸ⅳ、钻孔机构、钢丝绳ⅱ、钢丝绳ⅲ和定滑轮；回转支承ⅱ安装在钻臂挂板上，回转支承ⅱ的中心线平行于行走底盘组件的行走方向；钻臂ⅰ固定安装在回转支承ⅱ上；钻臂ⅱ滑动设置在钻臂ⅰ的外壁上；伸缩油缸ⅳ固定在钻臂ⅰ内，活塞带动钻臂ⅱ沿着钻臂ⅰ滑动；钻孔机构滑动设置在钻臂ⅱ的外壁上；两组定滑轮均设置在钻臂ⅱ的外壁上，分别位于钻孔机构与钻臂ⅱ滑动连接点的两侧；钢丝绳ⅱ绕过位于滑动连接点下方的定滑轮，第一端固定在钻臂ⅰ上，第二端固定钻孔机构上；钢丝绳ⅲ绕过位于滑动连接点上方的定滑轮，第一端固定在钻臂ⅰ上，第二端固定在钻孔机构上；伸缩油缸ⅱ、伸缩油缸ⅲ和伸缩油缸ⅳ均由操纵阀组控制。

进一步地，钻臂挂板上固定有滑靴ⅰ，滑靴ⅰ沿着升降臂ⅱ滑动，钢丝绳ⅰ的第二端固定在滑靴ⅰ上；升降臂ⅰ上固定有滑靴ⅱ，升降臂ⅱ沿着滑靴ⅱ滑动；钻孔机构上固定有滑靴ⅲ，滑靴ⅲ沿着钻臂ⅱ滑动；钻臂ⅰ上固定有滑靴ⅳ，钻臂ⅱ沿着滑靴ⅳ滑动；钢丝绳ⅱ绕过位于滑靴ⅲ下方的定滑轮，第一端固定在滑靴ⅳ上，第二端固定在滑靴ⅲ上；钢丝绳ⅲ绕过位于滑靴ⅲ上方的定滑轮，第一端固定在滑靴ⅳ上，第二端固定在滑靴ⅲ上。

进一步地，升降臂ⅱ上设置有外伸板，外伸板与伸缩油缸ⅱ的活塞固定连接；钻臂ⅱ上设置有外伸板，外伸板与伸缩油缸ⅳ的活塞固定连接。

进一步地，回转支承ⅰ通过螺栓与悬臂连接，升降臂组件的旋转角度为-30°～30°；回转支承ⅱ与钻臂挂板通过螺栓连接，钻臂组件的旋转角度为-30°～120°。

进一步地，行走底盘组件包括限位支腿、滑动支腿、底板、行走操作台、齿盘、马达以及设置在综采面刮板机侧帮上的齿轨；限位支腿和滑动支腿均设置在底板的底面；限位支腿上设置有由挡板围合成的限位框，限位框的顶板和两侧的侧板围合在齿轨外，底板插设在齿轨和综采面刮板机侧帮之间；滑动支腿抵靠在综采面刮板机侧帮上滑行；行走操作台设置在底板的顶面上；齿盘和马达通过连接轴连接，连接轴转动穿设在行走操作台上；齿盘与齿轨啮合；马达由操纵阀组控制。

进一步地，行走底盘组件还包括设置在行走操作台上的过滤器，过滤器通过供液管与操纵阀组连接。

进一步地，支撑座组件还包括伸缩板和伸缩油缸i；伸缩板滑动设置在底板上，滑动方向垂直于行走底盘组件的行走方向，立柱固定在伸缩板上；伸缩油缸i设置在伸缩板和底板之间，用于带动伸缩板滑动，由操纵阀组控制。

进一步地，行走操作台位于两组支撑座组件之间；伸缩板上设置有护栏。

进一步地，伸缩油缸i、伸缩油缸ⅱ、伸缩油缸ⅲ、伸缩油缸ⅳ、钻孔机构和马达的驱动液均为乳化液。

进一步地，上述综采面多功能两臂液压钻孔设备，还包括液压控制系统；液压控制系统包括动力源、闭锁切换阀ⅰ、操作阀ⅷ以及自k点对称设置的闭锁切换阀ⅱ、操作阀ⅰ、操作阀ⅱ、闭锁切换阀ⅲ、双向锁、钻机马达、操作阀ⅲ、操作阀ⅳ、操作阀ⅴ、操作阀ⅵ、操作阀ⅶ、钻机降尘系统和减压阀；

动力源由综采面乳化液系统提供，与闭锁切换阀ⅰ连接；

闭锁切换阀ⅰ的出口分为两路，分别与k点以及控制马达的操作阀ⅷ连接，闭锁切换阀ⅰ使设备行走时不可进行钻孔操作，进行钻孔操作时设备不可行走；

所述闭锁切换阀ⅱ与k点连接，出口分为两路，第一路与操作阀ⅰ和操作阀ⅱ连接，第二路与闭锁切换阀ⅲ连接，闭锁切换阀ⅱ使打孔操作和调整打孔位置操作不可同时进行；

操作阀ⅰ通过双向锁连接伸缩油缸ⅳ；

操作阀ⅱ接钻机马达，钻机降尘系统通过减压阀引用钻机马达的乳化液进行降尘作业；

闭锁切换阀ⅲ的出口分为三路，第一路分别接入操作阀ⅲ、操作阀ⅳ和操作阀ⅴ，第二路和第三路分别与操作阀ⅵ和操作阀ⅶ连接，闭锁切换阀ⅲ使调整打孔位置时回转支撑动作和液压油缸动作不可同时操作；

操作阀ⅲ控制伸缩油缸i；操作阀ⅳ控制伸缩油缸ⅱ；操作阀ⅴ控制伸缩油缸ⅲ；操作阀ⅵ控制回转支承ⅰ；操作阀ⅶ控制回转支承ⅱ；

操作阀ⅰ、操作阀ⅱ、操作阀ⅲ、操作阀ⅳ、操作阀ⅴ、操作阀ⅵ、操作阀ⅶ和操作阀ⅷ集成在操纵阀组中。

本发明具有如下的有益效果：

1.上述综采面多功能两臂液压钻孔设备能满足综采面采高为2.5m～6m的打孔需求，并适应工作面35°大倾角；

2.设备由四个支腿支撑，通过马达驱动齿盘转动，可以实现设备在综采面刮板机侧帮沿着齿轨方向前进和后退；

3.该设备的钻孔角度能达到水平向下30°、竖直向后30°，共计150°的扇形区域，通过升降臂组件和钻臂组件的升降和转动可以实现侧部和顶部煤壁钻孔需求，且布孔效率高，满足不同钻孔工艺；

4.所有自由度均通过操纵阀组控制，可实现两人同时操作两臂的高效率钻孔需求，具有减人提效的作用；

5.乳化液为直接驱动力，是综采面最直接也最容易获得的动力源；

6.该设备具有两组钻臂机构，能够同时操作，能够显著提高钻孔效率；

7.该设备可针对不同工艺需求，通过更换不同钻孔机构可实现对煤壁和岩石的高效率钻孔。

附图说明

图1为本发明提供的综采面多功能两臂液压钻孔设备的结构示意图；

图2为行走底盘组件的结构示意图；

图3为支撑座组件的结构示意图；

图4为升降臂组件的结构示意图；

图5为钻臂组件的结构示意图；

图6为升降臂组件的工作极限位置图；

图7为钻臂组件的工作极限位置图；

图8为综采面多功能两臂液压钻孔设备的液压原理图。

图中：1-行走底盘组件、2-支撑座组件、3-升降臂组件、4-钻臂组件、5-综采面刮板机侧帮、6-煤壁或岩壁；

101-限位支腿、102-滑动支腿、103-底板、104-行走操作台、105-过滤器、106-齿盘、107-马达、108-齿轨、1011-限位框；

201-伸缩板、202-立柱、203-操纵阀组、204-悬臂、205-护栏、206-伸缩油缸i；

301-回转支承ⅰ、302-伸缩油缸ⅱ、303-升降臂ⅰ、304-升降臂ⅱ、305-钻臂挂板、306-滑靴i、307-伸缩油缸ⅲ、308-滑靴ⅱ、309-钢丝绳ⅰ；

401-回转支承ⅱ、402-钻臂ⅰ、403-钻臂ⅱ、404-伸缩油缸ⅳ、405-钻孔机构、406-滑靴ⅲ、407-钢丝绳ⅱ、408-钢丝绳ⅲ、409-滑靴ⅳ、410-定滑轮；

501-乳化液箱、502-动力源、503-高压过滤器、504-溢流阀、505-闭锁切换阀ⅰ、506-闭锁切换阀ⅱ、507-操作阀ⅰ、508-操作阀ⅱ、509-闭锁切换阀ⅲ、510-双向锁、511-钻机马达、512-操作阀ⅲ、513-操作阀ⅳ、514-操作阀ⅴ、515-操作阀ⅵ、516-操作阀ⅶ、517-钻机降尘系统、518-减压阀、519-操作阀ⅷ。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明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。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

本实施例提供一种综采面多功能两臂液压钻孔设备，包括行走底盘组件1、支撑座组件2、升降臂组件3和钻臂组件4；行走底盘组件1设置在综采面刮板机的两侧，可沿着综采面刮板机侧帮5行走；两组支撑座组件2沿着综采面刮板机侧帮5设置在行走底盘组件1上，包括立柱202、操纵阀组203和悬臂204；立柱202垂直安装在行走底盘组件1上；悬臂204垂直安装在立柱202的侧面，且与行走底盘组件1的行走方向平行；升降臂组件3包括回转支承ⅰ301、伸缩油缸ⅱ302、升降臂ⅰ303、升降臂ⅱ304、钻臂挂板305、伸缩油缸ⅲ307和钢丝绳ⅰ309；回转支承ⅰ301安装在悬臂204上，回转支承ⅰ301的中心线垂直于行走底盘组件1的行走方向；升降臂ⅰ303固定安装在回转支承ⅰ301上；升降臂ⅱ304滑动设置在升降臂ⅰ303的外壁上；伸缩油缸ⅱ302固定在升降臂ⅰ303内，活塞带动升降臂ⅱ304沿着升降臂ⅰ303滑动；钻臂挂板305滑动设置在升降臂ⅱ304的外壁上；伸缩油缸ⅲ307安装在升降臂ⅱ304内；钢丝绳ⅰ309绕过伸缩油缸ⅲ307的活塞，第一端固定在升降臂ⅱ304上，第二端固定在钻臂挂板305上；钻臂组件4包括回转支承ⅱ401、钻臂ⅰ402、钻臂ⅱ403、伸缩油缸ⅳ404、钻孔机构405、钢丝绳ⅱ407、钢丝绳ⅲ408和定滑轮410；回转支承ⅱ401安装在钻臂挂板305上，回转支承ⅱ401的中心线平行于行走底盘组件1的行走方向；钻臂ⅰ402固定安装在回转支承ⅱ401上；钻臂ⅱ403滑动设置在钻臂ⅰ402的外壁上；伸缩油缸ⅳ404固定在钻臂ⅰ402内，活塞带动钻臂ⅱ403沿着钻臂ⅰ402滑动；钻孔机构405滑动设置在钻臂ⅱ403的外壁上；两组定滑轮410均设置在钻臂ⅱ403的外壁上，分别位于钻孔机构405与钻臂ⅱ403滑动连接点的两侧；钢丝绳ⅱ407绕过位于滑动连接点下方的定滑轮410，第一端固定在钻臂ⅰ402上，第二端固定钻孔机构405上；钢丝绳ⅲ408绕过位于滑动连接点上方的定滑轮410，第一端固定在钻臂ⅰ402上，第二端固定在钻孔机构405上；伸缩油缸ⅱ302、伸缩油缸ⅲ307和伸缩油缸ⅳ404均由操纵阀组203控制。

其中，回转支承ⅰ301将整个升降臂组件3安装在悬臂204上，并带动升降臂组件3旋转，方便调整打孔位置；伸缩油缸ⅱ302带动升降臂ⅱ304沿着升降臂ⅰ303滑动；伸缩油缸ⅲ307伸长带动钢丝绳ⅰ309将钻臂挂板305升起，再通过钻臂挂板305自重完成降落；回转支承ⅱ401将整个钻臂组件4安装在钻臂挂板305上，并带动钻臂组件4旋转；伸缩油缸ⅳ404直接驱动钻臂ⅱ403上下滑动，钻臂ⅱ403上升时通过钢丝绳ⅲ408和位于滑动连接点上方的定滑轮410驱动钻孔机构405上升，钻臂ⅱ403后退时通过钢丝绳ⅱ407和位于滑动连接点下方的定滑轮410驱动钻孔机构405下降，钻孔机构405的移动速度是伸缩油缸ⅳ404移动速度的两倍。

进一步地，钻臂挂板305上固定有滑靴ⅰ306，滑靴ⅰ306沿着升降臂ⅱ304滑动，钢丝绳ⅰ309的第二端固定在滑靴ⅰ306上；升降臂ⅰ303上固定有滑靴ⅱ308，升降臂ⅱ304沿着滑靴ⅱ308滑动；钻孔机构405上固定有滑靴ⅲ406，滑靴ⅲ406沿着钻臂ⅱ403滑动；钻臂ⅰ402上固定有滑靴ⅳ409，钻臂ⅱ403沿着滑靴ⅳ409滑动；钢丝绳ⅱ407绕过位于滑靴ⅲ406下方的定滑轮410，第一端固定在滑靴ⅳ409上，第二端固定在滑靴ⅲ406上；钢丝绳ⅲ408绕过位于滑靴ⅲ406上方的定滑轮410，第一端固定在滑靴ⅳ409上，第二端固定在滑靴ⅲ406上。

进一步地，升降臂ⅱ304上设置有外伸板，外伸板与伸缩油缸ⅱ302的活塞固定连接；钻臂ⅱ403上设置有外伸板，外伸板与伸缩油缸ⅳ404的活塞固定连接。

进一步地，回转支承ⅰ301通过螺栓与悬臂204连接，升降臂组件3的旋转角度为-30°～30°（即图6中-γ～γ）；回转支承ⅱ401与钻臂挂板305通过螺栓连接，钻臂组件4的旋转角度为-30°～120°（即图7中α～β）。

进一步地，行走底盘组件1包括限位支腿101、滑动支腿102、底板103、行走操作台104、齿盘106、马达107以及设置在综采面刮板机侧帮5上的齿轨108；限位支腿101和滑动支腿102均设置在底板103的底面；由于整体设备重心在靠近煤壁侧，限位支腿101上设置有由挡板围合成的限位框1011，限位框1011的顶板和两侧的侧板围合在齿轨108外，底板插设在齿轨108和综采面刮板机侧帮5之间，防止倾覆；滑动支腿102抵靠在综采面刮板机侧帮5上滑行，起到支撑的作用；行走操作台104设置在底板103的顶面上，一般采用焊接，提供操作人员控制设备行走时的操作空间；齿盘106和马达107通过连接轴连接，连接轴转动穿设在行走操作台104上；齿盘106与齿轨108啮合；马达107由操纵阀组203控制。马达107采用低速大扭矩马达，行走底盘组件1依靠低速大扭矩马达驱动齿盘106实现设备在齿轨108上的行走和后退，并且设备依靠该马达提供制动力。

进一步地，行走底盘组件1还包括设置在行走操作台104上的过滤器105，过滤器105通过供液管与操纵阀组203连接。从支架阀处引进来的驱动液首先接入过滤器105再进入操纵阀组203，以减小驱动液中的杂质，延长阀组、马达和油缸的使用寿命

进一步地，支撑座组件2还包括伸缩板201和伸缩油缸i206；伸缩板201滑动设置在底板103上，滑动方向垂直于行走底盘组件1的行走方向，立柱202固定在伸缩板201上；伸缩油缸i206设置在伸缩板201和底板103之间，用于带动伸缩板201滑动，由操纵阀组203控制。操纵阀组203固定在立柱202上，操作人员站立在伸缩板201上通过操纵阀组203控制各机械臂工作.

进一步地，行走操作台104位于两组支撑座组件2之间；伸缩板201上设置有护栏205。护栏205通过螺栓固定在伸缩板201上，既能保护操作人员安全，同时护栏205围合成的空间具有存储钻杆的功能。

进一步地，伸缩油缸i206、伸缩油缸ⅱ302、伸缩油缸ⅲ307、伸缩油缸ⅳ404、钻孔机构405和马达107的驱动液均为乳化液。

进一步地，上述综采面多功能两臂液压钻孔设备，还包括液压控制系统；液压控制系统包括乳化液箱501、动力源502、高压过滤器503、溢流阀504、闭锁切换阀ⅰ505、闭锁切换阀ⅱ506、操作阀ⅰ507、操作阀ⅱ508、闭锁切换阀ⅲ509、双向锁510、钻机马达511、操作阀ⅲ512、操作阀ⅳ513、操作阀ⅴ514、操作阀ⅵ515、操作阀ⅶ516、钻机降尘系统517、减压阀518和操作阀ⅷ519。其中图中k点之后左右侧液压原理对称，左右侧钻孔操作互不干涉，在此只解释左侧系统。所述动力源502由综采面乳化液系统提供；溢流阀504和闭锁切换阀ⅰ505并排与高压过滤器503相连接，溢流阀溢流压力22mpa；闭锁切换阀ⅰ505使设备行走时不可进行钻孔操作，进行钻孔操作时设备不可行走；闭锁切换阀ⅱ506使打孔操作和调整打孔位置操作不可同时进行；同时操作操作阀ⅰ507、操作阀ⅱ508可以进行打孔和除尘作业，钻机降尘系统517通过减压阀518引用钻机马达511的乳化液进行降尘作业；闭锁切换阀ⅲ509使调整打孔位置时回转支撑动作和液压油缸动作不可同时操作，增加安全性；回转支承ⅰ301通过操作阀ⅵ515控制；回转支承ⅱ401通过操作阀ⅶ516控制；伸缩油缸ⅰ206通过操作阀ⅲ512控制；伸缩油缸ⅱ302通过操作阀ⅳ513控制；伸缩油缸ⅲ307通过操作阀ⅴ514控制。

上述液压控制系统可实现的功能：

1.具有行走闭锁功能，行走时不能操作打孔，打孔时不能行走；

2.所有油缸马达具有自锁功能；

3.回转支撑ⅰ、ⅱ动时其余自由度不可动；

4.左右钻孔机构可同时操作，互不干涉。

在工作时，先将设备安装到综采面刮板机侧帮5上，通过行走底盘组件1的四个支腿将整机固定在综采面刮板机侧帮5两侧，其中限位支腿101安装在齿轨108上，再通过马达107驱动齿盘106使设备沿齿轨108行走至工作区域；再根据不同的打孔工艺换上相对应钻孔机构405，在岩石上打孔需要使用乳化液凿岩机，在煤壁上打孔需要使用乳化液钻机；再根据综采面以及钻孔高度调整升降臂组件3的两个伸缩油缸将钻臂组件4通过一级和二级升降运动调整到合适位置；再根据设备到煤壁或岩壁的距离调整支撑座组件2的伸缩油缸i206，使钻臂组件4移动到距煤壁或岩壁合适距离；再通过钻臂组件4中的回转支承ⅱ401和升降臂组件3中的回转支承ⅰ301调整钻孔机构405与煤壁或岩壁的夹角。所有伸缩油缸均有液压锁控制油缸位置，回转支承具有反向自锁功能，因此各自由度调整到任何位置均可满足钻机稳定打孔。最后通过操作钻孔机构405的进给油缸实现打孔操作。通过控制升降臂组件3的自由度，钻臂组件4可以实现2300mm（即图7中h）范围内升降，以及60度扇形面内左右旋转；通过控制钻臂组件4的自由度，可以实现钻孔机构405在前后150°大角度扇形面积旋转，并且可以一次性成孔1800mm；通过上述动作相互配合，即可使得综采面多功能两臂液压钻孔设备实现更大范围、更多角度的钻孔作业，保证断层岩石爆破钻孔、放顶爆破钻孔或者打探眼等不同工艺的打孔需求，从而节约人工成本，提高工作效率，增加经济效益。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。