钻锚自动化一体机的制作方法

1.本实用新型涉及一种掘进多功能一体机，属于煤矿巷道掘进凿岩钻孔、锚杆支护技术领域。


背景技术：

2.目前国内用于煤矿巷道凿岩钻孔和锚杆支护的设备多为单一功能的，如用于凿岩钻孔的凿岩台车、用于锚杆支护的锚杆钻机等，并且锚杆钻机只能用来钻锚杆孔，锚杆及凝固剂的安装需人工来完成，还不能够实现机械化、自动化，生产效率较低。


技术实现要素：

3.本实用新型为了解决上述背景技术中提到的问题，提出一种用于煤矿巷道凿岩钻孔和锚杆支护自动化一体机，解决了煤矿巷道掘进中的人工锚护问题，提高了生产效率和作业安全。采用凿岩钻孔机构和自动化锚护机构，实现了煤矿巷道掘进中凿岩钻孔和锚护的机械化、自动化。
4.本实用新型提出一种钻锚自动化一体机，包括车架、履带行走机构、凿岩钻孔机构、锚护机构、液压传动系统、遥控系统、电控系统、冷却供水系统、供风系统、电缆卷筒；所述车架的下部两侧安装有履带行走机构，凿岩钻孔机构分别安装在车架的左侧前上方和右侧前上方，所述锚护机构设置在车架中间的上方。
5.优选地，所述履带行走机构包括履带链、行走马达、减速机、驱动链轮、履带架、张紧油缸和张紧轮组；所述行走马达通过减速机及驱动链轮驱动履带链实现行走，履带的松紧程度通过张紧油缸推动张紧轮组进行调节，所述减速机通过高强度螺栓与履带架连接。
6.优选地，所述凿岩钻孔机构包括摆臂油缸、钻臂座、升降油缸、钻臂、俯仰油缸、摆角油缸、摆动架、推进器、凿岩机、凿岩机托板、滑靴、补偿油缸、转臂马达、推进油缸、十字轴；所述钻臂座固定在车架上；所述推进器通过滑靴与摆动架相连；所述摆动架通过十字轴安装在钻臂的前端；所述推进器上通过凿岩机托板安装有凿岩机，在推进油缸和钢丝绳倍速机构的驱动下凿岩机在推进器的导轨上作往复运动，完成钻孔和退钎动作；所述钻臂一端由销轴与钻臂座铰接，另一端与十字头铰接；所述摆臂油缸铰接于支架和钻臂座之间；所述钻臂升降油缸铰接在支架与钻臂之间；所述俯仰油缸铰接于钻臂与十字轴上；所述摆角油缸铰接于十字轴和摆动架之间；所述补偿油缸安装于推进器与摆动架之间。
7.优选地，所述锚护机构包括滑条、一次滑台、锚杆梁提升油缸、一次滑台驱动缸、二次滑台驱动缸、二次滑台、锚杆仓、钻杆、锚杆梁回转减速机、锚推进丝杠、锚杆仓回转减速机、锚杆架、锚推进马达、锚杆梁导轨、补偿梁、补偿梁驱动油缸、翻转油缸、补偿梁导轨、补偿梁回转减速机、锚杆梁、中支油缸、锚杆机械手、钻杆机械手、翻转节、扶钎器、移动块、补偿梁丝杠、动力头、动力头滑块、丝母；
8.所述滑条固定在车架上，滑条作为一次滑台的滑道；所述一次滑台在一次滑台驱动缸的驱动下以滑条为导向沿滑条移动；所述二次滑台又以一次滑台为导向，在二次滑台
驱动缸的驱动下可沿一次滑台移动；所述二次滑台前端与补偿梁回转减速机相连，补偿梁回转减速机另一端与翻转节相连；所述翻转节前端通过铰轴与补偿梁导轨相连接；所述补偿梁驱动油缸一端通过油缸座与补偿梁导轨相连，另一端通过油缸座与补偿梁相连，在补偿梁驱动油缸的驱动下，补偿梁可沿补偿梁导轨滑动；所述锚杆梁回转减速机一端与锚杆梁导轨相连，另一端通过移动块与补偿梁丝杠相连；所述补偿梁丝杠两端通过轴承固定在补偿梁上，当其转动时，移动块沿补偿梁丝杠移动，且以补偿梁为导向，带动锚杆梁移动，以适应不同位置的孔位；所述锚杆梁提升油缸一端通过油缸座与锚杆梁导轨相连，另一端通过油缸座与锚杆梁相连，在锚杆梁提升油缸的驱动下，锚杆梁以锚杆梁导轨为导向移动，使锚杆梁的前端顶紧在岩壁上；所述锚杆机械手和钻杆机械手固定在锚杆梁上，锚杆机械手和钻杆机械手均可实现横向和竖向运动；所述动力头通过动力头滑块与锚杆梁上的滑道相连，动力头滑块中间安装的丝母又与锚推进丝杠相连接；所述锚推进丝杠两端通过轴承固定在锚杆梁上，且锚推进丝杠一端与锚推进马达相连，当锚推进马达转动时，驱动锚推进丝杠转动，再通过丝母驱动动力头移动；所述锚杆仓可环形安装12～14个锚杆，供锚杆机械手抓取，锚杆的前端通过特制的套管与凝固剂连接成一体后装入锚杆仓。
9.所述钻杆机械手由垂移导轨、垂移油缸、横移油缸、托架、横移导轨、手指夹紧缸、手指、手指连杆组成，所述手指夹紧缸筒端固定在托架上，杆端与手指连杆一端铰接，手指连杆另一端与手指铰接，手指的中间与托架铰接，通过手指夹紧缸带动手指连杆和手指运动，使手指松开和夹紧；通过垂移油缸带动钻杆机械手在垂移导轨上进行竖向移动；通过横移油缸带动托架在横移导轨上进行横向移动，完成钻杆的安装和拆卸；所述锚杆机械手与钻杆机械手类似，可以实现锚杆的横向和竖向移动。
10.所述锚杆仓由左右端盖、左右安装盘、中轴组成，安装盘可安装12～14根锚杆，端盖上开有锚杆出仓口，当锚杆随安装盘转动到出仓口时，通过锚杆机械手将锚杆取出。
11.所述遥控系统，包括启动器、低压电源、接收器、基站、摄像仪、天线、发射器、电液换向阀和转换开关；低压电源为接收器、摄像仪、电液换向阀供电，转换开关用来进行手动作业和遥控作业切换。
12.所述液压传动系统，采用负反馈系统，由液压泵、电液换向阀、液压执行元件、油箱及辅助元件组成；所述液压执行元件包括液压油缸和液压马达；所述液压泵为负载敏感泵，为双联柱塞泵；所述电液换向阀为负载敏感多路换向阀，采用液控、电控两种操作方式，液控操作用来实现本机操作，电控操作用来实现遥控操作。
13.所述供风系统，由空气压缩机、安全阀、减压阀、油雾器、凿岩机组成；所述安全阀用来控制系统压力不超过规定值；所述减压阀用来稳定系统压力满足凿岩机供风要求；所述油雾器用来储存润滑油，并通过压缩空气将其雾化，对凿岩机进行油雾润滑。
14.本实用新型所述的钻锚自动化一体机不仅适用于煤矿，也可以用于其它矿山巷道、公路铁路隧道施工，使用面广，是当前煤矿硬岩巷道掘进工程施工的高新技术装备。
15.工作原理：
16.本实用新型所述的钻锚自动化一体机的工作原理是先由防爆电动机驱动液压传动系统中的液压泵把电能转化成液压能。凿岩钻孔时，操纵相应的电液换向阀使钻臂动作选择孔位，通过补偿油缸使推进器定位，操作相应的电液换向阀，使凿岩机作业，由冷却供水系统冲洗炮孔；锚护作业时，将钻锚自动化一体机行走到合适位置，之后将凿岩钻孔机构
降至底板平面，让出上部钻孔空间，然后调整锚护机构，进行锚护作业。
附图说明
17.构成本技术的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。
18.在附图中：
19.图1是本实用新型所述的钻锚自动化一体的主视图；
20.图2是本实用新型所述的钻锚自动化一体的俯视图；
21.图3是本实用新型所述的履带行走机构的结构示意主视图；
22.图4是本实用新型所述的履带行走机构的结构示意俯视图；
23.图5是本实用新型所述的凿岩钻孔机构示意主视图；
24.图6是本实用新型所述的锚护机构非作业状态示意图；
25.图7是本实用新型所述的锚护机构作业状态示意图；
26.图8是本实用新型所述的动力头；
27.图9是本实用新型所述的钻杆机械手；
28.图10本实用新型所述的遥控系统框图；
29.图11本实用新型所述的液压传动系统框图；
30.图12本实用新型所述的供风系统框图。
31.图中：1-车架；2-履带行走机构；3-凿岩钻孔机构；4-锚护机构；5-液压传动系统；6
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遥控系统；7-电控系统；8-冷却供水系统；9-供风系统；10-电缆卷筒；201-履带链；202
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张紧油缸；203-行走马达；204-减速机；205-驱动链轮；206-履带架；207-张紧轮组；301
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摆臂油缸，302-钻臂座，303-升降油缸；304-钻臂；305-俯仰油缸；306-摆角油缸；307-摆动架；308-推进器；309-凿岩机；310-凿岩机托板；311-滑靴；312-补偿油缸；313-转臂马达；314-推进油缸；315-十字轴；316-支架；317-钢丝绳倍速机构；401-滑条；402-一次滑台；403-锚杆梁提升油缸；404-一次滑台驱动缸；405-二次滑台驱动缸；406-二次滑台；407
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锚杆仓；408-钻杆；409-锚杆梁回转减速机；410-锚推进丝杠；411-锚杆仓回转减速机；412
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杆仓架；413-锚推进马达；414-锚杆梁导轨；415-补偿梁；416-补偿梁驱动油缸；417-翻转油缸；418-补偿梁导轨；419-补偿梁回转减速机；420-锚杆梁；421-中支油缸；422-锚杆机械手；423-钻杆机械手；424-翻转节；425-扶钎器；426-移动块；427-补偿梁丝杠；428-动力头；429-动力头滑块；430-丝母；501-垂移导轨；502-垂移油缸；503-横移油缸；504-托架；505-横移导轨；506-手指夹紧缸；507-手指；508-手指连杆。
具体实施方式
32.以下结合附图1～12对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明：
33.具体实施方式：本实施方式所述的钻锚自动化一体机，包括车架1、履带行走机构2、凿岩钻孔机构3、锚护机构4、液压传动系统5、遥控系统6、电控系统7、冷却供水系统8、供风系统9和电缆卷筒10；所述车架1的下部两侧安装有履带行走机构2，所述凿岩钻孔机构3分别安装在车架1的左侧前上方和右侧前上方，所述锚护机构4设置在车架1中间的上方。
34.(1)履带行走机构
35.履带行走机构2见图3和图4，其主要功能是实现钻锚自动化一体机整车的行走。
36.所述履带行走机构2包括履带链201、张紧油缸202、行走马达203、减速机204、驱动链轮205、履带架206、张紧轮组207；所述行走马达203通过减速机204及驱动链轮205 驱动履带链201实现行走，履带的松紧程度通过张紧油缸202推动张紧轮组207进行调节，所述减速机204通过高强度螺栓与履带架206连接。
37.张紧油缸202为单作用形式，张紧完成后用特制的卡板锁定。
38.(2)凿岩钻孔机构
39.凿岩钻孔机构见图5。
40.所述凿岩钻孔机构为两组，设置在钻锚自动化一体机前端左右两侧，如图5所示，每组凿岩钻孔机构都包括摆臂油缸301、钻臂座302、升降油缸303、钻臂304、俯仰油缸305、摆角油缸306、摆动架307、推进器308、凿岩机309、凿岩机托板310、滑靴311、补偿油缸312、转臂马达313、推进油缸314、十字轴315、支架316及钢丝绳倍速机构317；所述钻臂座302通过螺栓固定在车架1上；所述钻臂304一端由销轴与支架316铰接，另一端与十字轴315铰接；钻臂304水平回转由铰接于支架316和钻臂座302之间的摆臂油缸 301来完成；钻臂升降油缸303铰接在支架316与钻臂304之间；摆角油缸306铰接于摆动架307与十字轴315之间，可实现推进器308的角度变化；俯仰油缸305铰接于钻臂304 上的转动臂与十字轴315上，可实现推进器俯仰角度变化；推进器补偿油缸312安装于推进器308与摆动架307之间；钻臂304的回转由转臂马达313驱动，通过钻臂304内的蜗轮蜗杆减速机缓慢转动；凿岩机309固定在凿岩机托板310上，凿岩机309在推进油缸314 和钢丝绳倍速机构317的作用下在推进器的导轨上作往复运动，最终完成凿岩钻孔的推进和后退动作。
41.(3)锚护机构
42.锚护机构见图6、图7、图8、图9。
43.所述锚护机构包括滑条401、一次滑台402、锚杆梁提升油缸403、一次滑台驱动缸404、二次滑台驱动缸405、二次滑台406、锚杆仓407、钻杆408、锚杆梁回转减速机409、锚推进丝杠410、锚杆仓回转减速机411、杆仓架412、锚推进马达413、锚杆梁导轨414、补偿梁415、补偿梁驱动油缸416、翻转油缸417、补偿梁导轨418、补偿梁回转减速机419、锚杆梁420、中支油缸421、锚杆机械手422、钻杆机械手423、翻转节424、扶钎器425、移动块426、补偿梁丝杠427、动力头428、动力头滑块429和丝母430。
44.所述锚护机构在非作业状态下可收缩折叠，如图6所示状态，在作业状态下进行展开，如图7所示状态。锚护机构的收缩是通过一次滑台驱动缸404和二次滑台驱动缸405来完成，折叠是通过翻转油缸417来完成；锚护机构的展开，是通过一次滑台驱动缸404驱动一次滑台402滑出，之后在翻转油缸417的驱动下进行翻转，此时可进行第一排锚杆的锚护作业，第一排锚杆作业完成后，二次滑台驱动缸405驱动二次滑台406滑出，进行第二排锚杆的锚护作业。
45.所述滑条401固定在车架1上，滑条作为一次滑台402的滑道；所述一次滑台402在一次滑台驱动缸404的驱动下以滑条为导向沿滑条移动；所述二次滑台406又以一次滑台 402为导向，在二次滑台驱动缸405的驱动下可沿一次滑台402移动；所述二次滑台前端与补偿梁回转减速机相连，补偿梁回转减速机另一端与翻转节相连；所述翻转节424前端通过铰轴与补偿梁导轨418相连接；所述补偿梁驱动油缸416一端通过油缸座与补偿梁导轨418相
连，另一端通过油缸座与补偿梁415相连，在补偿梁驱动油缸416的驱动下，补偿梁415可沿补偿梁导轨418滑动；所述锚杆梁回转减速机409一端与锚杆梁导轨414相连，另一端通过移动块426与补偿梁丝杠427相连；所述补偿梁丝杠427两端通过轴承固定在补偿梁415上，当其转动时，移动块426沿补偿梁丝杠427移动，且以补偿梁415为导向，带动锚杆梁420移动，以适应不同位置的孔位；所述锚杆梁提升油缸403一端通过油缸座与锚杆梁导轨414相连，另一端通过油缸座与锚杆梁420相连，在锚杆梁提升油缸 403的驱动下，锚杆梁420以锚杆梁导轨414为导向移动，使锚杆梁420的前端顶紧在岩壁上；所述锚杆机械手422和钻杆机械手423固定在锚杆梁420上，锚杆机械手422和钻杆机械手423均可实现横向和竖向运动；所述动力头428通过动力头滑块429与锚杆梁420 上的滑道相连，动力头滑块429中间安装的丝母430又与锚推进丝杠410相连接；所述锚推进丝杠410两端通过轴承固定在锚杆梁420上，且一端与锚推进马达413相连，当锚推进马达413转动时，驱动锚推进丝杠410转动，再通过丝母430驱动动力头428移动；所述锚杆仓407可环形安装12～14个锚杆，供锚杆机械手422抓取，锚杆的前端通过特制的套管与凝固剂连接成一体后装入锚杆仓。
46.当进行顶锚作业时，钻杆机械手423将钻杆408安装到动力头428上。通过补偿梁回转减速机419和锚杆梁回转减速机409的转动，使补偿梁415呈水平状态，锚杆梁420呈垂直状态，通过锚杆梁提升油缸403的驱动，可使锚杆梁420水平方向滑动，调整顶锚最左或最右孔位，通过补偿梁丝杠427的转动，带着锚杆梁420左右移动，在通过锚杆梁回转减速机的转动，可使锚杆梁420在钻孔平面360
°
任意布置，以适应不同顶板形状钻孔要求。每钻完一个锚杆孔，通过锚推进丝杠410使钻杆408退出锚杆孔，再通过钻杆机械手 423将钻杆提离。锚杆机械手422从锚杆仓407取出一根锚杆，并安装到动力头428上，在锚推进丝杠410的驱动下，将锚杆放入锚杆孔，安装完毕后，动力头428退回。
47.当进行邦锚作业时，通过补偿梁回转减速机419和锚杆梁回转减速机409的转动，使补偿梁415呈垂直状态，锚杆梁420呈水平状态。通过锚杆梁提升油缸403的驱动，可使锚杆梁420前端与岩壁顶紧，通过补偿梁415的向下滑动，调整邦锚的最低孔位，通过补偿梁丝杠427的转动，带着锚杆梁420上下移动，以适应邦锚钻孔要求。
48.(4)遥控系统
49.遥控系统见图10。
50.所述遥控系统，包括启动器、低压电源、接收器、基站、摄像仪、天线、发射器、电液换向阀和转换开关；低压电源为接收器、摄像仪、电液换向阀供电；转换开关用来进行手动作业和遥控作业切换。遥控作业时，通过发射器，根据摄像仪采集的高清视频画面，进行操作；发射器发出的操作指令信息，通过基站，传递给车载接收射器，通过plc，最终控制电液换向阀，通过液压执行元件，实现作业所需动作。
51.(5)液压传动系统
52.液压传动系统见图11。
53.所述液压传动系统，采用负反馈系统，由液压泵、电液换向阀、液压执行元件、油箱及辅助元件组成；所述液压执行元件包括液压油缸和液压马达；所述液压泵为负载敏感泵，为双联柱塞泵；所述电液换向阀为负载敏感多路换向阀，采用液控、电控两种操作方式，液控操作用来实现本机操作，电控操作用来实现遥控操作。该液压传动系统的液压油由冷却供水系统来完成，也可采用风冷。
54.(6)供风系统
55.供风系统见图12。
56.所述供风系统，包括空气压缩机、减压阀、油雾器、凿岩机；空气压缩机上有安全阀，用来控制系统压力不超过规定值；所述减压阀用来稳定系统压力满足凿岩机供风要求；所述油雾器用来储存润滑油，并通过压缩空气将其雾化，对凿岩机进行油雾润滑和冷却；所述空气压缩机由液压马达驱动。
57.以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明。所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，还可以是上述实施方式记载的特征的合理组合，凡在本实用新型精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。