重载锚杆支护用过渡小车的制作方法

本发明涉及一种小车，可驱使悬臂主梁前后往复移动，利用悬臂主梁将钻机平台自动运送至工作面迎头以完成锚杆支护作业，属于煤矿巷道支护设备技术领域。

背景技术：

传统的巷道支护机构的进给一般采用箱型伸缩臂结构，伸缩臂的伸缩动力来自油缸或者链条传动，支护机构搭载在伸缩臂上。采用小车作为中间过渡，可以实现小车上方的伸缩臂相对小车下方的轨道的双倍速直线往复运动。煤矿巷道尺寸不同，工况不同，往往需要更换不同结构的过渡小车，但由于不同结构过渡小车之间互换性很差或者不具有互换性，伸缩臂、轨道甚至需要随过渡小车的更换进行配套更换。

技术实现要素：

本发明旨在提供一种重载锚杆支护用过渡小车，通过夹住轨道运动，只保留前后水平移动自由度，运动精度高。

本发明的主要技术方案有：

一种重载锚杆支护用过渡小车，包括车架、一组驱动装置和四组限位装置，所述车架的前后两端各设有一对连接座，连接座上设有多个螺纹孔，每对连接座左右对称设置在车架的左、右侧板的外侧面上，四组限位装置一一对应安装在四个连接座上，所述限位装置包括竖板和可拆卸固定连接在竖板的上部和下部的限位结构，左右相对的一对竖板上的限位结构位于该对竖板的内侧，竖板的中部设有多个与连接座上的螺纹孔一一对应的通孔，所述限位结构至少包括滑动式限位结构和滚动式限位结构两种，滑动式限位结构为前后水平延伸的凹槽，位于车架左、右两侧的限位结构其槽口分别朝向右侧和左侧，滚动式限位结构为上下两排间隔设置的滚轮组，滚轮组内各滚轮的轴线垂直于车架的左、右侧板；所述车架的左、右侧板的中部开孔，孔周边设有连接法兰，驱动装置可拆卸安装在连接法兰上。

对于滚动式限位结构，滚轮的轮面为圆柱形或轴向中部内凹的凹槽形。

竖板的上部和下部的限位结构同时采用滑动式限位结构或滚动式限位结构，当同时采用滚动式限位结构时，上部和下部的限位结构中所有滚轮均为圆柱形滚轮，或者上部的限位结构中上排滚轮组采用轴向中部内凹的凹槽形的滚轮，下排滚轮组采用圆柱形轮面的滚轮，下部的限位结构中上排滚轮组采用圆柱形轮面的滚轮，下排滚轮组采用轴向中部内凹的凹槽形的滚轮。

当滚轮的轮面为轴向中部内凹的凹槽形时，轮面的轴向中间段为圆柱面，两边段为圆锥面。

滚轮内部轮体和相应滚轮轴之间装有滑动轴承或滚动轴承。

竖板的前后两侧还各自安装有上下两组导辊，导辊的轴线竖直延伸，上、下两组导辊在高度方向上分别与上部和下部的限位结构对齐，安装在左侧的竖板上的导辊的辊面与相应竖板的右侧板面相切，安装在右侧的竖板上的导辊的辊面与相应竖板的左侧板面相切。

所述驱动装置包括动力源和传动机构，动力源安装在车架的左侧板或右侧板上，传动机构安装在车架的左右侧板之间并相对车架定轴旋转连接，传动机构的一端与动力源的输出轴同轴固定连接。

传动机构有齿轮传动轴组件和链轮传动轴组件两种，齿轮传动轴组件和链轮传动轴组件与动力源和车架的连接结构相同。

所述动力源采用电机和减速机组合，或者采用液压马达，减速机或液压马达的输出轴构成所述动力源的输出轴，所述电机和减速机组合和所述液压马达与车架的连接结构相同。

齿轮传动轴组件包括齿轮轴和套在齿轮轴上的齿轮，链轮传动轴组件包括链轮轴和套在链轮轴上的链轮，齿轮轴和链轮轴与车架的连接结构相同。

本发明的有益效果是：

本发明通过在小车车架的前后两端设置四组限位装置，在车架的前后两端的上方和下方形成四对左右对称且槽口相对的“槽形结构”，其中上方的两对“槽形结构”与伸缩臂配合，下方的两对“槽形结构”与轨道配合，共约束五个方向的自由度，仅保留前后水平移动的自由度，因此伸缩臂相对小车和小车相对轨道只能沿前后水平方向直线运动，显著提高了运动精度和承受伸缩臂重量的能力，使支护装置伸出过程中运行更平稳，解决现有的小车与伸缩臂和固定轨道之间运动时左右偏摆的问题。

将限位装置分开在车架的前后两端布设，以尽量拉长限位装置的作用段长度，使前后限位装置载荷均匀，限位效果更显著，也使伸缩臂和小车的运动更平稳。

所述限位装置有滑动式和滚动式等多种结构型式，但与小车车架的安装结构均相同，因此可以根据不同工况的受力特点和功能应用选择不同结构型式的所述限位装置，提高了小车对各种不同工况的适应性。且限位装置与车架的连接结构简单，拆装方便，易于现场更换。

对于滚轮式限位结构，上排或下排滚轮组采用轴向中部内凹的凹槽形的滚轮，可方便与伸缩臂和轨道上的相应的中部外凸条形结构配合，使伸缩臂相对小车、小车相对轨道的左右偏摆更小，实现更为精准的导向，适宜伸缩臂较长或伸缩行程较大的场合；上下排滚轮组中的滚轮都采用圆柱形轮面的滚轮，滚轮的承压能力更好，更容易适应重载，在此基础上，可通过设置导辊提高相应限位装置的前后方向导向性能，减小伸缩臂伸缩时左右方向的偏摆量，提高运行精度。

根据动力源和传动机构的不同组合，可以实现多种形式的驱动装置，且不同类型的动力源与车架的连接结构相同，不同类型的传动机构与车架和动力源的连接结构也相同，因此不同组合形式的驱动装置之间具有非常好的互换性。可以通过简单拆装更换不同的动力源和/或传动机构，适应不同结构的伸缩臂和固定轨道。

采用低速大扭矩液压马达作为动力源，不仅驱动力矩大，而且可以省去减速机构，极大地减少传动链，缩小传动结构的尺寸，使小车的整体结构布局更趋紧凑。

附图说明

图1为本发明的过渡小车的一个实施例的立体图；

图2为所述车架的一个实施例的示意图；

图3为所述限位装置的的第一个实施例的立体结构示意图；

图4为所述限位装置的的第二个实施例的立体结构示意图；

图5为所述限位装置的的第三个实施例的立体结构示意图；

图6为所述驱动装置的第一个实施例的立体结构示意图；

图7为所述驱动装置的第二个实施例的立体结构示意图；

图8为图4所示限位装置与齿轮销排传动组合的小车结构示意图；

图9为图5所示限位装置与齿轮销排传动组合的小车结构示意图；

图10为所述小车、伸缩臂和轨道与掘进机的安装关系示意图。

附图标记：

1.车架；11.连接座；12.连接法兰；

2.限位装置；21.竖板；22.滑动式限位结构；23.滚动式限位结构；231.上方滚轮组；232.下方滚轮组；24.通孔；27.导辊；

31.液压马达；33.齿轮；34.链轮；

4.伸缩臂；

5.轨道；

6.掘进机。

具体实施方式

本发明公开了一种重载锚杆支护用过渡小车(可简称为小车)，如图1-10所示，包括车架1、一组驱动装置和四组限位装置2。车架是高强度厚钢板焊接而成的框架结构，是小车的骨架部分，结构强度和刚度大。驱动装置为小车的行走提供动力和要求的速度，限位装置在小车的前后两端的上部和下部各形成一对左右对称且槽口相对的“槽形结构”，“槽形结构”沿车架的长度方向延伸。由于位于车架的前后两端的上部的限位装置可以从左右方向套夹在伸缩臂4上，位于车架的前后两端的下部的限位装置可以从左右方向套夹在轨道5上，四组限位装置同时使用时，伸缩臂和小车前后运动过程中，五个方向的自由度受到约束，仅保留前后水平移动的自由度，因此伸缩臂相对小车和小车相对轨道只能沿前后水平方向直线运动，提高了运动精度和承受伸缩臂重量的限度，使支护装置伸出过程中运行更平稳，解决现有的小车与伸缩臂和固定轨道之间运动时左右偏摆的问题。轨道固定安装在掘进机6上，小车前后行走时，伸缩臂以小车的双倍速度前后移动，将巷道支护机构的运送到工作面迎头或收回到掘进机后上方。

将限位装置设置在车架的前后两端，可以尽可能地拉长限位装置的作用段长度，特别是上部的限位装置，使伸缩臂上受到约束的段的长度达到与小车同等的长度，使前后限位装置载荷均匀，限位效果更显著，也使伸缩臂和小车的运动更平稳。附图所示实施例中每个限位结构在左右方向和上下方向上最大可提供7.5吨的约束力。

图2所示的车架实施例中，所述车架的前后两端各设有一对用于安装限位装置的连接座11。连接座上设有6个螺纹孔，上下两排各3个。每对连接座左右对称设置在车架的左、右侧板的外侧面上。四组限位装置通过高强度螺栓一一对应安装在四个连接座上。左右对称布置的两组限位装置同时形成位于上方的一对“槽形结构”和位于下方的一对“槽形结构”。所述限位装置的基本结构包括竖板21和可拆卸固定连接在竖板的上部和下部的限位结构。左右相对的一对竖板上的限位结构位于该对竖板的内侧，即安装在车架右侧的竖板其限位结构位于竖板左侧，安装在车架左侧的竖板其限位结构位于竖板右侧。竖板的中部设有多个与连接座上的螺纹孔一一对应的通孔24，安装时将通孔与连接座上的螺纹孔一一对正并穿螺栓固定。竖板中部设置所述通孔的区域通常设置成加厚结构，有利于提高竖板与车架的连接强度。可以根据不同工况的受力特点和功能应用选择不同结构型式的所述限位装置。限制装置的不同主要表现为限位结构的不同，例如图3所示的限位装置采用滑动式限位结构22，图4、5所示的限位装置采用滚动式限位结构23。当工况改变时，既可以保留竖板更换不同结构型式的限位结构，也可以直接更换限位结构不同的限位装置，优选采用后一种更换方案，操作方便。各种不同结构的限位装置其竖板上所述通孔的数量、规格和位置均相同，因此在安装到连接座上时具有互换性。

如图3所示，滑动式限位结构是前后水平延伸的扁矩形横截面凹槽，槽底和上下槽壁均为平面，位于车架左、右两侧的限位结构其槽口分别朝向右侧和左侧，该限位结构与伸缩臂和轨道形成滑动运动副。凹槽的滑动接触面优选做硬度强化和耐磨处理。如图4、5所示，滚动式限位结构为上下两排间隔设置的滚轮组231和232，滚轮组内各滚轮的轴线垂直于车架的左、右侧板，且相互间隔分布。竖板一侧、上下两排滚轮组之间的空隙形成所述“槽形结构”，该限位结构与伸缩臂和轨道形成滚动运动副。

所述车架的左、右侧板的中部开孔，用于安装驱动装置。孔周边设有连接法兰12，驱动装置通过螺栓安装在连接法兰上。

进一步地，对于滚动式限位结构，滚轮的轮面形状可以有多种，例如图5所示的圆柱形滚轮或者图4中最上一排和最下一排滚轮组所示的轴向中部内凹的凹槽形滚轮。中部内凹的凹槽形滚轮可以与伸缩臂和轨道上的相应的中部外凸的条形结构配合，使伸缩臂相对小车、小车相对轨道的左右偏摆更小，实现更为精准的导向。更进一步地，对于上述凹槽形滚轮，轮面的轴向中间段优选为圆柱面，两边段优选为圆锥面，滚轮与伸缩臂和轨道上的条形结构配合时，主要起作用的是左右两边段的圆锥面。中间段与条形结构通常不接触。

当滚轮轮面为圆柱形时，滚轮的承压能力更好，更容易适应重载，且容易加工，槽型限位好。当滚轮轮面为凹槽形时，滚轮的导向性更优，适宜伸缩臂较长或伸缩行程较大的场合。可根据需要配置不同形状的滚轮。

每组限位装置中，位于竖板上部和下部的限位结构可以根据实际需要采用各种可能的结构型式组合。例如图3所示实施例中，限位装置的上部和下部均采用滑动式限位结构，图4、5所示实施例中，限位装置的上部和下部均采用滚动式限位结构，其中，图5中的限位结构的上下排滚轮组均采用圆柱形轮面的滚轮，图4中上部的限位结构中上排滚轮组采用轴向中部内凹的凹槽形的滚轮，下排滚轮组采用圆柱形轮面的滚轮，下部的限位结构中上排滚轮组采用圆柱形轮面的滚轮，下排滚轮组采用轴向中部内凹的凹槽形的滚轮。

滚轮内部轮体和相应滚轮轴之间装有滑动轴承或滚动轴承。两种轴承各有优势，滚轮直径相同的情况下，滑动轴承可承受的力更大，结构尺寸可以更小、密封结构更简单，滚动轴承的灵活性更强。

所述限位装置上还可以设置导辊27，如图5所示，竖板的前后两侧各自安装有上下两组导辊，每组导辊的轴线竖直延伸，上、下两组导辊在高度方向上分别与上部和下部的限位结构的“槽形结构”对齐。安装在左侧的竖板上的导辊的辊面与相应竖板的右侧板面相切，安装在右侧的竖板上的导辊的辊面与相应竖板的左侧板面相切。特别对于上部和下部均采用圆柱形滚轮的限位结构来说，导辊的设置可以增强相应限位装置的前后方向导向性，减小伸缩臂伸缩时左右方向的偏摆量，提高运行精度。

所述驱动装置包括动力源和传动机构，动力源安装在车架的左侧板或右侧板上，传动机构安装在车架的左右侧板之间并相对车架定轴旋转连接。传动机构的一端与动力源的输出轴同轴固定连接。传动机构可以有齿轮传动轴组件和链轮传动轴组件两种结构型式，齿轮传动轴组件和链轮传动轴组件与动力源和车架的连接结构相同，具有互换性。在不改变车架和动力源的情况下，可以通过仅仅更换传动机构的方式实现不同的传动形式，大幅缩短工时。当采用齿轮传动轴组件时，可以与伸缩臂和轨道上设置的齿条或销排形成齿轮齿条传动或齿轮销排传动，当采用链轮传动轴组件时，可以与伸缩臂和轨道上设置的链条形成链轮链条传动。

进一步地，齿轮传动轴组件可以包括齿轮轴和套在齿轮轴上的齿轮33，链轮传动轴组件可以包括链轮轴和套在链轮轴上的链轮34，齿轮传动轴组件和链轮传动轴组件与动力源和车架的连接结构相同具体体现在齿轮轴和链轮轴与动力源和车架的连接结构相同。

所述动力源可以采用电机和减速机组合，也可以采用液压马达31，实现液压马达直驱和无极调速。减速机或液压马达的输出轴构成所述动力源的输出轴，所述电机和减速机组合和所述液压马达各自与车架的连接结构相同。在车架和传动机构不变的情况下，可以根据需要将电机和减速机组合更换为液压马达，或者反之。

所述液压马达优选为低速大扭矩液压马达，不仅驱动力矩大，而且可以省去减速机构直接驱动，极大地减少传动链，缩小传动结构的尺寸，使小车的整体结构布局更趋紧凑。附图所示实施例中液压马达最大可提供5000nm的驱动力。

由于所述驱动装置和限位装置各自都可以进行多种不同结构型式的互换安装，因此驱动装置和限位装置可以采用多种结构型式的组合，以适应不同的结构的伸缩臂和轨道。例如图8是图4所示限位装置与齿轮销排传动形式的组合，图9是图5所示全圆柱形轮面滚轮的限位装置与齿轮销排传动形式的组合。

本发明结实耐用、结构紧凑、节省空间、适应煤巷支护环境，且机构互换性好，可以根据需要，更换不同形式的驱动装置和限位装置。

本文所称的前后方向与图1中的x轴方向一致，左右方向与图1中的z轴方向一致。