一种掘锚联合机组顶锚钻架的位移控制方法与流程

1.本发明属于煤矿机械领域，具体涉及一种掘锚联合机组顶锚钻架的位移控制方法。


背景技术：

2.目前行业内掘锚联合机组顶锚护钻架的自由度较为单一，现大多为两种类型：只能垂直升降或只能水平滑移。仅垂直升降严重限制了顶锚钻架的锚护范围，尤其对顶板条件不好且要求垂直锚钻的巷道局限性大；仅水平滑移使结构过于臃肿，顶钻架的打钻力全部由机架承受，对机架结构损伤过大，钻架底座与机架连接处结构特别易损，两种结构都制约了掘锚联合机组的掘进效率。


技术实现要素：

3.本发明目的在于提供一种掘锚联合机组顶锚钻架的位移控制方法，以克服上述技术缺陷。
4.为解决上述技术问题，本发明提供了一种掘锚联合机组顶锚钻架的位移控制方法，包括：
5.组装升降滑移机构：
6.在掘锚机架同一侧安装顶锚钻架和顶钻底座，其中顶钻底座位于顶锚钻架的正下方，取两个垂直升降油缸，将直升降油缸的固定端铰接于掘锚机架，垂直升降油缸的活塞杆端铰接于顶钻底座，在顶钻底座的座体安装水平滑移构件，使顶锚钻架的底部固接于水平滑移构件；
7.操控升降滑移机构：
8.发送垂直上升或垂直下降指令至两个垂直升降油缸，两个垂直升降油缸接收指令并控制各自的伸缩杆同步伸出或同步缩回，当两个垂直升降油缸的伸缩杆同步伸出时，顶钻底座逐渐接近地面，当两个垂直升降油缸的伸缩杆同步缩回时，顶钻底座逐渐远离地面，顶锚钻架随顶钻底座同步垂直伸缩；
9.发送水平滑移指令至水平滑移构件，水平滑移构件接收指令并带动顶锚钻架沿着顶钻底座的座体水平滑移。
10.进一步地，水平滑移构件包括自上至下依次布设的水平滑移油缸、滑块和滑轨，其中水平滑移油缸的缸筒固定于滑块的上表面，滑块滑动安装在滑轨上并可沿滑轨滑移，滑轨固定铺设于顶钻底座；
11.水平滑移油缸的活塞杆两端部均通过耳板固定于顶钻底座；
12.在滑块的上表面还设有支撑板，支撑板固接于顶锚钻架。
13.优选地，滑块包括水平放置在顶钻底座的正上方的第一矩形平板，第一矩形平板的两个长边垂直向下延伸形成两个相互平行的第二竖直板，第二竖直板的下方两个长边均沿水平延伸形成两个第三水平板，两个第三水平板位于两个第二竖直板之间且互不接触；
14.滑轨是由上部水平矩形板和下部水平矩形板拼接成型或一体成型的纵向截面呈t型的t型结构，其中上部水平矩形板嵌入由第一矩形平板的下表面、两块第二竖直板和两块第三水平板构成的空腔内，下部水平矩形板被夹设在两块第三水平板之间，且下部水平矩形板的下表面固定于顶钻底座；
15.由水平滑移油缸带动滑块沿滑轨移动。
16.进一步地，在滑块的上表面设有两块相互平行的支撑板，每块支撑板均垂直于第一矩形平板，且在每块支撑板的板面开设有多个窗口；
17.两块支撑板关于水平滑移油缸对称布设。
18.进一步地，顶锚钻架的底部固接于两块支撑板的顶部端面，水平滑移油缸被置于由顶锚钻架的底部、两块支撑板和第一矩形平板所构成的空间内，且水平滑移油缸与顶锚钻架不接触。
19.进一步地，在上部水平矩形板的上表面开设有两条相互平行的凹槽，每个凹槽内固定嵌装有一个耐磨条，耐磨条的上表面接触第一矩形平板的下表面，且第一矩形平板的下表面不接触上部水平矩形板的上表面。
20.优选地，两个垂直升降油缸关于顶钻底座的中线对称布设。
21.本发明的有益效果如下：
22.本发明通过实现顶锚钻架的水平滑移和垂直升降，增加了顶锚钻架的工作自由度，其中实现水平滑移可明显增大锚护范围，对于顶板条件不好但又必须垂直打钻的特殊巷道有较大锚护优势；实现垂直升降可使顶钻机构在工作时接地，将打钻力大部分传递到地面，大幅减少机架结构和易损件的受力，保护机架结构和易损件，且结构紧凑，可适应空间较小的机型。
23.为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举优选实施例，并结合附图，作详细说明如下。
附图说明
24.图1是适用于掘锚联合机组顶锚钻架的升降滑移机构的轴测图。
25.图2是适用于掘锚联合机组顶锚钻架的升降滑移机构的侧视图。
26.图3是水平滑移构件的结构示意图。
27.图4是水平滑移构件的侧视图。
28.附图标记说明：
29.1.掘锚机架；2.顶锚钻架；3.顶钻底座；4.垂直升降油缸；5.水平滑移构件；
30.501.水平滑移油缸；502.滑块；503.滑轨；504.上部水平矩形板；505.支撑板；506.第一矩形平板；507.第二竖直板；508.第三水平板；509.下部水平矩形板；510.窗口；511.耐磨条。
具体实施方式
31.以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
32.需说明的是，在本发明中，图中的上、下、左、右即视为本说明书中所述的掘锚联合
机组顶锚钻架的位移控制方法的上、下、左、右。
33.现参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
34.除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
35.本实施方式涉及一种掘锚联合机组顶锚钻架的位移控制方法，包括：
36.组装升降滑移机构：
37.参照图1，在掘锚机架1同一侧安装顶锚钻架2和顶钻底座3，其中顶钻底座3位于顶锚钻架2的正下方，取两个垂直升降油缸4，将直升降油缸4的固定端铰接于掘锚机架1，垂直升降油缸4的活塞杆端铰接于顶钻底座3，在顶钻底座3的座体安装水平滑移构件5，使顶锚钻架2的底部固接于水平滑移构件5；
38.操控升降滑移机构：
39.发送垂直上升或垂直下降指令至两个垂直升降油缸4，两个垂直升降油缸4接收指令并控制各自的伸缩杆同步伸出或同步缩回，当两个垂直升降油缸4的伸缩杆同步伸出时，顶钻底座3逐渐接近地面，当两个垂直升降油缸4的伸缩杆同步缩回时，顶钻底座3逐渐远离地面，顶锚钻架2随顶钻底座3同步垂直伸缩，伸缩量根据指令确定；
40.发送水平滑移指令至水平滑移构件5，水平滑移构件5接收指令并带动顶锚钻架2沿着顶钻底座3的座体水平滑移，水平滑移的位移值由指令确定，即到达预设值时停止滑移。
41.指令可以是信号传输，也可以是手动控制，不作限制。
42.上述的掘锚机架1是指掘锚联合机组的机架，该掘锚机架1是相对不动的，两个垂直升降油缸4的同步伸缩可以带动顶钻底座3的同步伸缩，而顶锚钻架2和顶钻底座3构成整体，那么顶钻底座3在伸缩时，顶锚钻架2也随之伸缩，进而实现顶锚钻架2的垂直升降。
43.两个垂直升降油缸4可以通过同步阀实现同步升降。
44.如果选择垂直升降油缸4的行程是290mm，那么顶钻底座3的最大上升距离可距地面170mm，最大下降距离可达到距地面120mm，距地面120mm的调整量对于地面条件松软、凹凸不平或有局部塌陷的情况相对友好，大幅减少机架结构和易损件的受力。
45.顶锚钻架2的底部固接于水平滑移构件5，水平滑移构件5带动顶锚钻架2在顶钻底座3上沿水平方向水平滑移，实现水平滑移可明显增大锚护范围，对于顶板条件不好又必须垂直打钻的特殊巷道有较大锚护优势。
46.需要说明的是，升降滑移机构可以独立实现垂直升降、独立实现水平滑移，同时也可同时实现垂直升降和水平滑移，而且垂直升降仅需两个垂直升降油缸4即可实现，水平滑移构件5则被安置在顶锚钻架2和顶钻底座3两者本身构成的空间内，结构紧凑，可适应空间较小的机型。
47.参照图3，水平滑移构件5包括自上至下依次布设的水平滑移油缸501、滑块502和
滑轨503，其中水平滑移油缸501的缸筒固定于滑块502的上表面，滑块502滑动安装在滑轨503上并可沿滑轨503滑移，滑轨503固定铺设于顶钻底座3。
48.水平滑移油缸501可以选择行程310mm的油缸，也可以是其他行程油缸。
49.需要特别说明的是，水平滑移油缸501的活塞杆是固定的，而缸筒则沿着活塞杆滑移，因此如图3所示，水平滑移油缸501的活塞杆两端部均通过耳板固定于顶钻底座3。
50.如图3所示，在滑块502的上表面还设有支撑板505，支撑板505固接于顶锚钻架2，支撑板505的作用是承受顶锚钻架2的重量，而为了受力均匀及滑移时保持平衡，两块支撑板505关于水平滑移油缸501对称布设，其中支撑板505的形状不作限制，可以是图3中的矩形状，也可以是其他形式或形状。
51.滑块502的结构可以多样，但考虑到空间有限且要实现结构紧凑，本实施方式优选的滑块502的结构如下：
52.参见图4，滑块502包括水平放置在顶钻底座3的正上方的第一矩形平板506，第一矩形平板506的两个长边垂直向下延伸形成两个相互平行的第二竖直板507，第二竖直板507的下方两个长边均沿水平延伸形成两个第三水平板508，两个第三水平板508位于两个第二竖直板507之间且互不接触，也就是说，以纵截面来看，滑块502是轴对称结构，而滑块502可以是一体成型，也可以是拼接构成。
53.水平滑移油缸501的缸筒固定在第一矩形平板506的上表面，但要指出的是，缸筒并不直接接触第一矩形平板506，而是通过支座安装在第一矩形平板506上的，该设计的目的是方便水平滑移油缸501的拆卸维护、检修和更换。
54.也就是说，水平滑移油缸501的缸筒和滑块502是一体的，两者成为整体后同步滑移。
55.由图4可以看出，水平滑移油缸501布置在第一矩形平板506的上表面的居中位置，同时两块支撑板505关于水平滑移油缸501对称布设，一方面是为了受力均匀，另一方面则是为了在水平滑移时确保顶锚钻架2的平衡。
56.升降滑移机构的水平滑移原理如下：
57.启动水平滑移油缸501，水平滑移油缸501的缸筒沿着活塞杆向左或向右(以图3所示方向)移动，由于水平滑移油缸501的缸筒固定在滑块502的第一矩形平板506上，因此滑块502随之滑移，而滑块502则沿着滑轨503移动。
58.值得一提地是，在水平滑移过程中，两块第三水平板508是不接触顶钻底座3的，即两块第三水平板508是悬空的，以便减少摩擦力，实现顺滑的滑移。
59.如图4所示，滑轨503是由上部水平矩形板504和下部水平矩形板509拼接成型或一体成型的纵向截面呈t型的t型结构，其中上部水平矩形板504嵌入由第一矩形平板506的下表面、两块第二竖直板507和两块第三水平板508构成的空腔内，下部水平矩形板509被夹设在两块第三水平板508之间，且下部水平矩形板509的下表面固定于顶钻底座3。
60.上述滑轨503的t型结构与滑块502的掏槽形式，两者相互结合构成紧凑结构，充分利用顶锚钻架2和顶钻底座3之间的空间，特别适用于空间较小的机型。
61.在滑块502的上表面设有两块相互平行的支撑板505，每块支撑板505均垂直于第一矩形平板506，且在每块支撑板505的板面开设有多个窗口510，窗口510可以均匀分布在支撑板505上，窗口510的作用一是减重，作用二是便于油缸油路的布线。
62.顶锚钻架2的底板固接于两块支撑板505的顶部端面，水平滑移油缸501被置于由顶锚钻架2的底板、两块支撑板505和第一矩形平板506所构成的箱型空间内，且水平滑移油缸501与顶锚钻架2不接触，避免对油缸的重压破坏。
63.顶锚钻架2的底板、两块支撑板505和第一矩形平板506所构成的空间也可以称为箱型结构，此箱型结构在垂直升降油缸提升后仍可进行打钻，可较大调节顶钻锚护高度并使整机通过高度与高锚护高度更协调，需要说明的是，顶锚钻架2可以固接在底板的上表面，底板的下表面固接于两块支撑板505，如此构成牢固的箱型结构。
64.参见图4，在上部水平矩形板504的上表面开设有两条相互平行的凹槽，每个凹槽内固定嵌装有一个耐磨条511，耐磨条511的上表面接触第一矩形平板506的下表面，且第一矩形平板506的下表面不接触上部水平矩形板504的上表面，具体地：
65.滑块502沿着滑轨503滑移，是沿着耐磨条511滑移的，只有两个耐磨条511的上表面接触第一矩形平板506的下表面，可以减小摩擦，而且耐磨条511更易更换，方便对系统的维护。
66.为了实现顶钻底座3在升降后保持水平不倾斜，本实施方式优选两个垂直升降油缸4关于顶钻底座3的中线对称布设。
67.本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。