一种井工煤矿内可转向的顶管机基座及控制方法与流程

1.本发明属于煤矿机械技术领域，尤其涉及一种井工煤矿内可转向的顶管机基座及控制方法。


背景技术：

2.煤矿是人类在富含煤炭的矿区开采煤炭资源的区域，一般分为井工煤矿和露天煤矿，当煤层离地表远时，一般选择向地下开掘巷道采掘煤炭，此为井工煤矿，当煤层距地表的距离很近时，一般选择直接剥离地表土层挖掘煤炭，此为露天煤矿，我国绝大部分煤矿属于井工煤矿；
3.盾构机作为井工煤矿隧道掘进的专用工程机械，在煤矿内部大角度转向时通常需要采用专门的移动设备，现有的顶管机采用整体式基座承载顶管机，在外力的推动下实现顶管机转向；
4.然而这种整体式基座结构庞大、重量较重、动作幅度不易控制，尤其在吊装条件有限、移动方向的地面有不规则散落的煤块的井工煤矿环境内转向更加困难。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种井工煤矿内可转向的顶管机基座及控制方法，通过对顶管机基座的改造，使该设备能够稳定地举升顶管机，并能够在井工煤矿内实现大角度转向。
6.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
7.一种井工煤矿内可转向的顶管机基座，包括主基座，主基座周围布置若干对液压油箱，液压油箱下方连接着液压千斤顶；
8.主基座的两侧设置有若干对万向轮，万向轮通过双作用液压缸固定安装在主基座上；
9.液压油箱顶部设有推板，液压油箱与液压千斤顶之间连接有三位三通液动换向阀；
10.液压千斤顶与双作用液压缸之间连接有三位四通液动换向阀，三位四通液动换向阀与双作用液压缸之间设置有液压锁。
11.作为本发明的进一步方案，该顶管机基座的控制方法包括如下步骤：
12.s1：液压油箱内部的推板向下运动，且位于液压油箱和液压千斤顶中间的三位三通液动换向阀的3ya通电，左位接入液压回路，液压油箱和液压千斤顶连通，推板将液压油箱内部的液压油压入液压千斤顶的上腔，将液压千斤顶的支撑座顶出，将主基座及固定在其上的顶管机举升；
13.s2：当液压千斤顶完全伸出时，位于双作用液压缸和液压千斤顶中间的三位四通液动换向阀的1ya通电，三位四通液动换向阀的下位接入液压回路，随着推板继续推动液压油，液压千斤顶上腔的液压油压入双作用液压缸的上腔，将活塞杆向下推出，当活塞杆完全
伸出双作用液压缸时，三位四通液动换向阀的1ya断电，三位四通液动换向阀中位接入液压回路，液压锁工作，固定活塞杆位置；
14.s3、1ya断电同时，推板不施加载荷，且三位三通液动换向阀的4ya通电，右位接入液压回路，液压千斤顶的支撑座受重力作用将上腔内的液压油压回液压油箱使推板上升，当顶管机和主基座由多对伸出的万向轮支撑，启动推板上升完全运动到液压油箱顶部，液压千斤顶向上移动，把液压油压回液压油箱，三位三通液动换向阀断电，中位接入液压回路，液压油箱和液压千斤顶断开连接。
15.作为本发明的进一步方案，液压千斤顶的底部设置有重力传感器。
16.作为本发明的进一步方案，步骤s1中顶管机在推动下从隧道中运动至主基座上，当重力传感器检测到顶管机完全被主基座承载时，液压油箱内部的推板开始向下运动。
17.作为本发明的进一步方案，主基座前后各布置至少一对清扫轮，万向轮设置在距离最近的两对清扫轮之间，清扫轮通过双作用液压缸固定安装在主基座上。
18.作为本发明的进一步方案，所述清扫轮设置为平的扇叶状，清扫轮在旋转状态下能将煤矿底面页岩上散落的煤块甩至一旁。
19.作为本发明的进一步方案，万向轮通过外接电机驱动。
20.作为本发明的进一步方案，当主基座移至指定位置时，三位四通液动换向阀的1ya通电，液压锁打开，清扫轮和万向轮向上运动，将双作用液压缸上腔的液压油压入液压千斤顶的上腔，当双作用液压缸完全缩回时，三位三通液动换向阀的4ya通电，右位接入液压回路，液压千斤顶向上移动，把液压油压回液压油箱，三位三通液动换向阀断电，中位接入液压回路，液压油箱和液压千斤顶断开连接，动作完成。
21.本发明的有益效果：
22.(1)通过对顶管机基座的改造，使得仅靠基座和外接电机便能对顶管机进行举升和转向移动，无需通过吊装装备进行举升，再通过单独的装备移动本发明所述装置，使得整个设备更加简洁，缩短了完成顶管机大角度转向的时间；
23.(2)液压油箱、液压千斤顶和其他液压装置构成一个完整的液压回路，实现对基座的举升和转向移动，充分利用液压油，完成整个设备的机械动作，由液压装置代替机械装置，降低了机械间的摩擦损耗；
24.(3)液压千斤顶和清扫轮、万向轮通过三位四通阀连通，在传感器的作用下实现先后动作，使得整个流程的自动化程度更高；
25.(4)主基座下方前后各设置一对清扫轮，且清扫轮的转动方向相反，可将路径上散落的煤块向周围清扫，为接下来万向轮的移动、转向扫清障碍；
26.(5)万向轮的宽度足够宽，增大与移动路径上的接触面积，降低了基座整体对煤层下方的页岩面的压强，避免将页岩压裂引起煤矿沉陷。
附图说明
27.下面结合附图对本发明作进一步的说明。
28.图1为本发明整体结构示意图。
29.图2为本发明仰视图。
30.图3为本发明清扫轮的结构示意图。
31.图4为本发明万向轮的结构示意图。
32.图5为本发明液压油箱、液压千斤顶和其他液压装置构成的液压回路。
33.图6为本发明液压千斤顶承载顶管机时的动作示意图。
34.图7为本发明清扫轮、万向轮伸出，液压千斤顶缩回时的结构示意图。
35.图中：100、主基座；200、液压油箱；210、推板；220、液压锁；230、三位四通液动换向阀；240、双作用液压缸；300、液压千斤顶；310、清扫轮；320、万向轮；330、三位三通液动换向阀；340、重力传感器；400、顶管机。
具体实施方式
36.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
37.如图1所示，一种井工煤矿内可转向的顶管机基座，包括：主基座100、液压油箱200、液压千斤顶300及其他液压装置；
38.如图2所示，主基座100周围布置两对液压油箱200，液压油箱200下方连接着液压千斤顶300，液压千斤顶300的底部设置有重力传感器340，主基座100前后各布置一对清扫轮310，在两对清扫轮310中间设有多对万向轮320；
39.如图3、图4所示，所述清扫轮310设置为平的扇叶状，清扫轮310在旋转状态下能将煤矿底面页岩上散落的煤块甩至一旁，方便万向轮320移动和转向，万向轮320的宽度较宽，与页岩面接触面积较大，降低了基座对页岩的压强，防止顶管机400及其基座重量过重导致页岩沉陷；
40.如图5所示，所述液压系统包括液压油箱200、三位三通液动换向阀330、液压千斤顶300、三位四通液动换向阀230和双作用液压缸240，液压油箱200顶部设有推板210，三位四通液动换向阀230和双作用液压缸240中间连有液压锁220，通过液压油在各液压缸的运动完成主基座100的举升、移动和转向。
41.本发明控制方法：
42.s1：首先顶管机400在其后方动力装置的推动下从隧道中运动至主基座100上，同时在主基座100外部接一个电机驱动的转向机构，当顶管机400完全被主基座100承载时，位于四个液压千斤顶300底部的四个重力传感器340接收到重力信号时液压油箱200内部的推板210向下运动，且位于液压油箱200和液压千斤顶300中间的三位三通液动换向阀330的3ya通电，左位接入液压回路，液压油箱200和液压千斤顶300连通，推板210将液压油箱200内部的液压油压入液压千斤顶300的上腔，将液压千斤顶300的支撑座顶出，将主基座100及固定在其上的顶管机400逐渐举升，如图6所示；
43.s2：然后推板210继续将液压油推入液压千斤顶300的上腔，当液压千斤顶300完全伸出时，位于双作用液压缸240和液压千斤顶300中间的三位四通液动换向阀230的1ya通电，下位接入液压回路，随着推板210继续推动液压油，液压千斤顶300上腔的液压油压入双作用液压缸240的上腔，将活塞杆向下推出，当活塞杆完全伸出双作用液压缸240时，三位四通液动换向阀230的1ya断电，三位四通液动换向阀230中位接入液压回路，液压锁220起作
用，固定活塞杆位置；1ya断电同时，推板210不施加载荷，且三位三通液动换向阀330的4ya通电，右位接入液压回路，在顶管机400和主基座100的重力作用下，液压千斤顶300的支撑座将上腔内的液压油缓缓压回液压油箱200使推板210上升；当顶管机400和主基座100的重力由多对伸出的万向轮320支撑，启动推板210上升完全运动到液压油箱200顶部时，液压油箱200压力变小，小于外界大气压，在压差的作用下，液压千斤顶300向上移动，把液压油压回液压油箱200，三位三通液动换向阀330断电，中位接入液压回路，液压油箱200和液压千斤顶300断开连接，如图7所示；
44.s3：主基座100下方伸出的万向轮320对顶管机400和主基座100进行支撑，清扫轮310将页岩面上散落的煤块扫到周围，方便万向轮320的转向移动，在外接电机的电力带动下，万向轮320向指定方向移动，完成转向；
45.s4：当主基座100移至指定位置时，三位四通液动换向阀230的1ya通电，液压锁220打开，双作用液压缸240下方连着清扫轮310和万向轮320在重力作用和内外压差作用下向上运动，将双作用液压缸240上腔的液压油压入液压千斤顶300的上腔，当双作用液压缸240的液压杆连带清扫轮310和万向轮320完全缩回双作用液压缸240时，三位三通液动换向阀330的4ya通电，右位接入液压回路，把液压油压回液压油箱200，三位三通液动换向阀330断电，中位接入液压回路，液压油箱200和液压千斤顶300断开连接，此时由液压千斤顶300继续主基座100进行支撑；顶管机400可在指定位置开始运动，掘进隧道。
46.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以及特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本发明的限制。此外，“第一”、“第二”仅由于描述目的，且不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。因此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者多个该特征。本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
47.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”“相连”“连接”等应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
48.以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。