一种基于防爆柴油机动力轮式铰接底盘的煤矿用多功能巷修机的制作方法

本实用新型属于煤矿井下无轨胶轮辅助作业车辆的技术领域，具体是一种基于防爆柴油机动力轮式铰接底盘的煤矿用多功能巷修机。

背景技术：

无轨胶轮辅助作业车辆具备安全可靠、设备功能多样、机动灵活、成本低、工艺技术多样等特点，近年来在各型矿井中得到了广泛的应用。为了发挥无轨辅助作业车辆的优势，目前大规模应用无轨车辆的煤矿企业基本都采用混凝土对巷道路面进行硬化。这些路面在长时间使用后经常出现开裂、破损，同时，“地鼓”现象也是巷道路面破坏的另一重要因素，巷道路面的破损已严重影响了无轨运输效率。特别是重型无轨辅助运输车辆轮胎对地比压普遍达到了0.8～1.7mpa左右，反复碾压后对路面的破坏更是不言而喻。据调研，采用无轨辅助运输的煤矿企业基本每两年就需要对巷道路面进行一次较大范围的修复，日常小范围修复更是经常进行。目前对损坏严重的路面虽然可采用人工风镐起底修复及表面铺垫混凝土方式进行局部修补，但效果不理想，人工起底工作量大、效率低，而且存在施工安全隐患。另外部分巷道施工过程中亦需要挖掘、开沟槽、抓举管件、清渣、剪切管件等小范围作业，部分作业人工无法完成或工作强度过大，存在安全隐患。

目前已发明并公开的具有类似功能的装置相关专利主要有：

（1）一种多功能巷道修复机（201810153990.0）

（2）一种防爆柴油机驱动的巷道修复机（201711461119.9）

（3）一种多功能巷道修复机（201710358939.9）

（4）多功能巷道修复机（201510945124.1）

（5）多功能煤矿巷道修复设备（201420160876.8）

（6）多功能巷修一体机（201410761036.1）

（7）一种集凿、挖、运、装于一体的巷道修复机（201310702930.7）

（8）一种煤矿井下破碎机（201721379025.2）

（9）煤矿巷道内底鼓破碎机（201510135559.x）

（10）巷道清理机（201410233488.2）

但上述煤矿用多功能巷道修复机或装置均基于地面履带式挖掘机的设计思路，采用履带行走式底盘，虽可实现破碎、挖掘、转载等多种功能，但也存在诸多问题：1）履带式行走系统存在行驶速度慢，机动灵活性不够，而且对完好巷道路面易造成二次破坏；2）大多数采用电机驱动，需要频繁挂接电缆，长距离作业时效率不高；3）系统复杂、生产成本高，机身外形尺寸过大，对狭小的巷道适应性差，工作时其他生产车辆无法并行通过，限制了产品的推广范围。

技术实现要素：

本实用新型为了解决采用无轨辅助运输方式的井工煤矿巷道的硬化路面施工时所需要的破碎、挖掘、开槽、抓举、清渣、剪切、抓吊等井下人工作业劳动强度大、安全隐患多等问题，提供一种基于防爆柴油机动力轮式铰接底盘的煤矿用多功能巷修机。

本实用新型采取以下技术方案：一种基于防爆柴油机动力轮式铰接底盘的煤矿用多功能巷修机，包括铰接底盘、位于铰接底盘上部的多功能工作部以及位于铰接底盘下部的辅助支撑部，多功能工作部包括工作机构和多自由度机械臂；铰接底盘包括前机架总成和后机架总成，后机架总成上安装有传动系统、液压系统、电气系统、防爆柴油机系统和气动系统；辅助支撑部包括后支撑总成和铲推机构；工作机构与多自由度机械臂通过螺栓组固定连接，多自由度机械臂与前机架总成通过螺栓组固定连接，前机架总成与后机架总成通过铰接销轴铰接，前机架总成与后机架总成间的铰接处两侧安装有两根转向油缸，前机架总成与后机架总成间布置有可拆卸的锁车杆，防爆柴油机系统通过螺栓组与后机架总成固定连接，后机架总成与后支撑总成通过销轴固定连接，铲推机构通过销轴与前机架总成通过销轴铰接，前机架总成与传动系统中的前驱动桥通过螺栓组固定连接，后机架总成与传动系统中的后驱动桥通过螺栓组固定连接。

进一步的，多自由度机械臂包括回转基座、大臂、中臂、工作部连接座、直连杆、曲连杆、反转油缸、举升油缸和倾翻油缸；回转基座包括固定座、回转轴承和回转马达，固定座通过回转轴承与前机架总成连接，固定座通过与回转马达啮合可实现相对机架回转运动；大臂一端铰点与回转基座铰接连接，大臂另一端铰点与中臂一端铰点铰接，举升油缸一端与大臂中间铰点铰接，另一端与回转基座铰接；中臂两端的两铰点分别与倾翻油缸和工作部连接座铰接,倾翻油缸与大臂中部铰接，中臂中部的铰接点直接与大臂端部铰接；工作部连接座与中臂之间通过直连杆与曲连杆形成四连杆工作机构，四连杆的一铰点通过反转油缸与中臂连接。

进一步的，铲推机构包括推铲、长连杆、三角连杆和铲推油缸，推铲背部上、下两个铰点分别与长连杆和三角连杆铰接，长连杆两端分别与前机架总成与推铲下铰点铰接，三角连杆分别与推铲、前机架总成和铲推油缸铰接，铲推油缸两端分别与三角连杆与前机架总成铰接。

进一步的，后支撑总成包括固定梁、支腿、支撑油缸、固定销、限位块和支撑靴，固定梁与后机架总成尾部通过固定销铰接，固定梁上的限位块与后机架总成插装连接，实现固定梁的左右限位固定，两个支腿与固定梁铰接连接，支撑油缸一端与固定梁铰接，另一端与支腿铰接，支腿与支撑靴铰接连接，当支腿支撑在不平路面时可保证可靠着地，支撑靴底部设计有锥刺结构，支撑时楔入松软地面，防止打滑。

所述的工作机构通过螺栓组与工作部连接座相连。工作机构包括但不限于下述机构：快速连接器（用于快速换装工作机构）、挖斗（挖掘或装载散料）、液压钳、液压铣挖头（可用于巷道开槽或修整巷道边邦）、液压粉碎器（压力粉碎块状物体）、多功能液压剪（剪切管件等长物体）、液压夯（夯实松软地面或压碎块状物体）、液压破碎锤（破碎功能）、液压抓斗（可抓举不同形状的物体）等。进一步的，工作部连接座与不同功能的工作机构间可连接快速连接器，用于频繁更换工作机构的作业条件，快速连接器包括固定底座、活动座、液压油缸。

与现有技术相比，本实用新型采用一种基于防爆柴油机动力轮式铰接底盘的煤矿用多功能巷修机，可替代人工完成以前无法完成的高强度作业，提高巷道修复效率。采用轮式铰接底盘可较好的保护无轨辅助运输路面，不会对完好的路面造成二次破坏。相较于履带底盘机动灵活，车体窄小，可与其他车辆并行通过，不影响其他车辆生产运行。采用防爆柴油机驱动，可实现长距离、大范围行走，不受电缆或电池续航能力限制，尤其适用于采用无轨辅助运输工艺矿井巷道的局部小范围修复施工。采用快速连接器可将工作机构快速更换为液压破碎锤、挖斗、液压钳、液压铣挖头、液压粉碎器、多功能液压剪、液压夯、液压抓斗等，从而实现破碎、挖掘、抓举、开槽、粉碎、剪切、夯实、抓吊等多种功能，相较于现有巷修机可快速实现多种功能，达到降低工人劳动强度，提高作业效率的目的。

附图说明

图1为本实用新型整机结构主视图；

图2为本实用新型整机结构俯视图；

图3为多自由度机械臂结构示意图；

图4为后支撑总成；

图5为铲推机构示意图；

图6为防爆柴油机整体结构示意图；

图7为传动系统结构示意图；

图8为整机轴测图；

图中：1-工作机构，2-多自由度机械臂，3-前机架总成，4-后机架总成，5-传动系统，6-后支撑总成，7-铲推机构，8-液压系统，9-电气系统，10-防爆柴油机系统，11-气动系统，12-回转轴承，13-回转基座，14-大臂，15-中臂，16-回转马达，17-举升油缸，18-倾翻油缸，19-反转油缸，20-曲连杆，21-直连杆，22-工作连接座，23-进气系统，24-排气系统，25-冷却系统，26-燃油系统，27-柴油机本体，28-补水箱，29-润滑系统，30-液力变矩器，31-变速箱，32-传动轴，33-前驱动桥，34-轮胎，35-后驱动桥，36-固定梁，37-支腿，38-支撑油缸，39-转向油缸，40-锁车杆,41-推铲，42-长连杆，43-三角连杆，44-铲推油缸，45-固定销，46-限位块，47-支撑靴。

具体实施方式

结合附图对本实用新型的具体实施方式做进一步说明。

如图1、图2所示，一种基于防爆柴油机动力轮式铰接底盘的煤矿用多功能巷修机，包括工作机构1，多自由度机械臂2，前机架总成3，后机架总成4，传动系统5，后支撑总成6，铲推机构7，液压系统8，电气系统9，防爆柴油机系统10，气动系统11。工作机构1与多自由度机械臂2通过螺栓组固定连接，多自由度机械臂2与前机架总成3通过螺栓组固定连接，前机架总成3与后机架总成4通过铰接销轴铰接，前机架总成3与后机架总成4间的铰接处两侧安装有两根转向油缸39，前机架总成3与后机架总成4间布置有可拆卸的锁车杆40，防爆柴油机系统10通过螺栓组与后机架总成4固定连接，后机架总成4与后支撑总成6通过销轴固定连接，铲推机构7通过销轴与前机架总成3通过销轴铰接，前机架总成3与传动系统5中的前驱动桥33通过螺栓组固定连接，后机架总成4与传动系统5中的后驱动桥35通过螺栓组固定连接，后驱动桥35为摆动桥，可横向摆动。

如图3所示，所述的多自由度机械臂2包括回转基座13、大臂14、中臂15、工作部连接座22、直连杆21、曲连杆20、反转油缸19、举升油缸17、倾翻油缸18；回转基座包括固定座、回转轴承12，回转马达16。固定座通过回转轴承12与前机架总成3连接，固定座通过与回转马达16啮合可实现相对机架回转运动；大臂14一端铰点与回转基座13铰接连接，大臂14另一端铰点与中臂15一端铰点铰接，举升油缸17一端与大臂14中间铰点铰接，另一端与回转基座13铰接；中臂15两铰点分别与大臂14、工作部连接座22连接,另一铰点通过倾翻油缸18与大臂铰接，实现中臂15与大臂14之间的运动；工作部连接座22与中臂15之间通过直连杆21与曲连杆20形成四连杆工作机构，四连杆的一铰点通过反转油缸19与中臂15连接，进而实现工作部连接座与中臂之间的反转运动。

如图4所示，所述的后支撑总成6包括固定梁36、支腿37、支撑油缸38、固定销45、限位块46、支撑靴47。固定梁36与后机架总成4尾部通过固定销45连接，固定梁上的限位块46与车架插装，两个支腿37与固定梁36铰接连接，支撑油缸38一端与固定梁36铰接，另一端与支腿37铰接，进而实现支腿的打开与收回，支腿37与支撑靴47铰接连接，当支腿支撑在不平路面时可保证可靠着地，支撑靴底部设计有锥刺结构，支撑时楔入松软地面，防止支腿打滑。后支撑总成的主要作用是在破碎、夯实、开槽等作业时，后支撑通过支撑地面可使后轴轮胎离地，改变车体支点位置，提高车辆稳定性，从而保证前面工作部的工作重量，而在抓举、挖掘、清渣、抓吊等作业时，后支撑支腿可通过支撑油缸折叠收起，从而实现一车多用。

多自由度机械臂2是可以绕回转基座13回转工作的，其回转角度可达±60°，所以需要铰接底盘的稳定支撑才可以满足工作需要。而本申请的工作机构1包括但不限于下述机构：快速连接器（用于快速换装工作机构）、挖斗（挖掘或装载散料）、液压钳、液压铣挖头（可用于巷道开槽或修整巷道边邦）、液压粉碎器（压力粉碎块状物体）、多功能液压剪（剪切管件等长物体）、液压夯（夯实松软地面或压碎块状物体）、液压破碎锤（破碎功能）、液压抓斗（可抓举不同形状的物体）等。所以铰接底盘还需要满足多个方向受力也不影响稳定性。固定梁上的限位块46与后机架总成4插装，不仅实现固定梁的左右限位固定。并且后机架总成4的插接孔与限位块46之间设计有一定间隙，当工作发生转动振动时，后支撑总成6与后机架总成4之间具有一定的转动余量，可以缓冲转动振动带来的影响。为了配合巷道修复工作的复杂性，后支撑总成6的结构至关重要。

如图5所示，铲推机构7包括推铲41、长连杆42、三角连杆43、铲推油缸44。推铲41上、下两个铰点分别与长连杆42、三角连杆43铰接，长连杆42两端分别与前机架总成3与推铲41下铰点铰接，三角连杆43分别与推铲41、前机架总成3、铲推油缸44铰接，铲推油缸44两端分别与三角连杆43与前机架总成3铰接，进而实现推铲41水平抬升与下降。工作时，推铲41下降至地面，可将破碎后的散料推铲收集，便于下一步装载运输，同时还可作为整车前部的另一个活动支点，与后支撑总成6共同构成整车两端活动支撑，在车辆挖掘、剪切、抓举、抓吊等作业时提高车辆稳定性，而在破碎、夯实、开槽等作业时，可通过铲推油缸44将推铲收起。

如图6所示，所述的防爆柴油机系统10包括进气系统23、排气系统24、冷却系统25、燃油系统26、柴油机本体27、润滑系统28、支撑总成29、管路及系统附件等。其中进气系统按照进气路线可分为：空气滤清器，涡轮增压器，进气隔爆栅栏，进气歧管；排气系统按照排气路线可分为：排气歧管，带双层水套的排气管，废气水洗处理箱，排气隔爆栅栏等。

如图7所示，所述的传动系统5包括液力变矩器30、变速箱31、传动轴32、前驱动桥33、后驱动桥35（可横向摆动）、轮胎34。动力传递路线为：防爆柴油机的动力经液力变矩器增扭后传递给变速箱，变速箱经前后传动轴将动力分别传递给前驱动桥、后驱动桥，最后至四个轮胎。

工作时，司机可通过布置在驾驶室内的操控手柄控制多自由度机械臂运动，在不移动车辆的情况下，其工作范围可覆盖5m宽的巷道路面及部分巷道侧壁。通过更换不同的工作机构可对煤矿井下硬化路面或管路等物体进行破碎、剪切、粉碎、夯实、抓举、挖掘、清渣、开槽等作业，另亦可根据现场需要开发其他功能的工作机构，减轻人工作业强度，提高工作效率，减少安全隐患。