掘锚钻一体式硬岩掘进机.pdf

本发明属于掘进机的技术领域，具体涉及一种掘锚钻一体式硬岩掘进机，解决了现有掘锚一体机存在的问题。其包括截割部、装载部、钻机系统、作业平台、履带、泵站油箱、液压控制箱、电控箱、操作台以及运输机，整机左侧的履带上方设置钻机支撑架，钻机支撑架上设置可相对其前后移动的滑移导轨，滑移导轨上设置可相对其前后移动的钻机系统；整机右侧的前方设置一体式泵站油箱，右中部设置液压控制箱，右后部设置电控箱；操作台设置于液压控制箱和钻机系统之间的整机中部、运输机前部的位置。本发明最终将钻机真正意义上集成于整机内部，集成后机身高度与原来保持一致，将钻机对整机高度的影响降到最低，实现了不影响整机高度。

1.  一种掘锚钻一体式硬岩掘进机，包括截割部（1）、装载部（3）、钻机系统（9）、作业平台（2）、履带（4）、泵站油箱（5）、液压控制箱（7）、电控箱（8）、操作台（6）以及运输机（10），其特征在于整机左侧的履带上方设置钻机支撑架，钻机支撑架上设置可相对其前后移动的滑移导轨（16），滑移导轨（16）上设置可相对其前后移动的钻机系统（9）；
整机右侧的前方设置一体式泵站油箱（5），右中部设置液压控制箱（7），右后部设置电控箱（8）；
操作台设置于液压控制箱（7）和钻机系统（9）之间的整机中部、运输机（10）前部的位置。

2.  根据权利要求1所述的掘锚钻一体式硬岩掘进机，其特征在于钻机支撑架上设有前后卡槽，滑移导轨（16）与前后卡槽滑动配合，滑移导轨（16）上也设有前后卡槽，钻机系统（9）的液压电气控制箱（15）顶部与前后卡槽滑动配合，液压电气控制箱（15）前端自后而前连接升降回转装置（14）、调平装置（13）、回转装置（12）以及钻进部（11）。

3.  根据权利要求1或2所述的掘锚钻一体式硬岩掘进机，其特征在于截割部（1）顶部连接作业平台（21），截割部顶部为截割部顶板，作业平台底部为作业平台底板，截割部顶板和作业平台底板通过滑动轴承固定联接，截割部顶板和作业平台底板之间通过旋转油缸（17）连接，作业平台底板上自前而后依次铰接推展油缸（18）和两个升降油缸（19），两个升降油缸和伸缩油缸自前而后依次铰接作业平台底部，作业平台为内外插接、通过伸缩油缸（20）连接的两部分。

4.  根据权利要求3所述的掘锚钻一体式硬岩掘进机，其特征在于所述一体式泵站油箱包括电机（22）、泵站油箱（23）、两联变量柱塞泵（25）、回油过滤器（26）以及避震喉（27），电机（22）和两联变量柱塞泵（25）固定在泵站油箱（23）两端、并通过弹性联轴器（24）连接，弹性联轴器（24）穿过泵站油箱，两联变量柱塞泵（25）的每个吸油口通过避震喉（27）与油箱连接。

掘锚钻一体式硬岩掘进机
技术领域
    本发明属于掘进机的技术领域，具体涉及一种掘锚钻一体式硬岩掘进机。
背景技术
由于受煤矿井下巷道条件限制，井下设备一方面要求耐磕碰，壳体强度要高，另一方面却又要求设备外形及解体尺寸尽量小，以保证小罐笼下井及小巷道作业要求，而对于用于巷道迎头作业的掘进机要求更为严格。因此任何一种掘进机的设计无不是尽量将掘进机整体及可分解最小尺寸压到最小，来满足下井及巷道掘进需求。现阶段国内掘进机均具有掘、装、运一体化功能，生产的掘进机已将外形尺寸几乎压到极限，因此想要在掘进机集成一个较大的辅助功能设备（如钻机系统），国内目前设计均将钻机直接放置于掘进机机身顶部，虽然整机具备了锚护功能，但却牺牲了掘进机整体高度，造成整机高度由原来的2m增加到3m，同时严重影响司机视线，大大降低了整机适应能力，基本不能满足我国大多数高度只有3m左右的煤矿巷道高度需求。
另外掘锚不平衡一直是制约井下掘进机开采效率的主要因素，大多掘进巷道均采用人工支护锚固作业，尤其对于硬岩掘进，人工支护强度高，锚杆支护时间占到了巷道掘进时间的2/3。因此如何有效提高锚护作业效率是目前高产高效矿井面临的技术难题。
发明内容
本发明为了解决现有掘锚一体机存在的上述问题，提供了一种掘锚钻一体式硬岩掘进机。
本发明采用如下的技术方案实现：
一种掘锚钻一体式硬岩掘进机，包括截割部、装载部、钻机系统、作业平台、履带、泵站油箱、液压控制箱、电控箱、操作台以及运输机，其特征在于整机左侧的履带上方设置钻机支撑架，钻机支撑架上设置可相对其前后移动的滑移导轨，滑移导轨上设置可相对其前后移动的钻机系统；
整机右侧的前方设置一体式泵站油箱，右中部设置液压控制箱，右后部设置电控箱；
操作台设置于液压控制箱和钻机系统之间的整机中部、运输机前部的位置。
钻机支撑架上设有前后卡槽，滑移导轨与前后卡槽滑动配合，滑移导轨上也设有前后卡槽，钻机系统的液压电气控制箱顶部与前后卡槽滑动配合，液压电气控制箱前端自后而前连接升降回转装置、调平装置、回转装置以及钻进部。
截割部顶部连接作业平台，截割部顶部为截割部顶板，作业平台底部为作业平台底板，截割部顶板和作业平台底板通过滑动轴承固定联接，截割部顶板和作业平台底板之间通过旋转油缸连接，作业平台底板上自前而后依次铰接推展油缸和两个升降油缸，两个升降油缸和伸缩油缸自前而后依次铰接作业平台底部，作业平台为内外插接、通过伸缩油缸连接的两部分。
一体式泵站油箱包括电机、泵站油箱、两联变量柱塞泵、回油过滤器以及避震喉，电机和两联变量柱塞泵固定在泵站油箱两端、并通过弹性联轴器连接，弹性联轴器穿过泵站油箱，两联变量柱塞泵的每个吸油口通过避震喉与油箱连接。
本发明所述的掘锚钻一体式硬岩掘进机创造性的首次将掘进机机身左侧完全清理干净，将原来的泵站油箱一体化紧凑式设计，并集成于机身右侧；将原来右侧的操作台部位一分为二，一部分设计为紧凑型液压控制箱，将阀组、水冷却装置、手泵等液压件立体化设计，充分节约空间，以缩短纵向尺寸，另一部分充分利用掘进机运输机顶部空间尺寸，在不影响整机高度的条件下，巧妙的将操作台布置于其上方；同时将电控箱纵向尺寸再次压缩，为布置紧凑式一体化泵站油箱提供空间。本发明最终将钻机真正意义上集成于整机内部，集成后机身高度与原来保持一致（原机身高度为2m），将钻机对整机高度的影响降到最低，实现了不影响整机高度。
本发明在掘进机截割部创造性的集成随动钻机多功能作业平台，该平台具有旋转、推拉、升降、伸缩四个功能。通过该四个操作步骤，可将本平台随着锚杆机在不同高度作业，将平台上作业人员送到锚杆机附近进行装填锚固剂或铺锚网等辅助作业，有效提高锚杆机开机效率，提高锚杆作业生产率。
本发明通过在不影响整机高度的条件下集成锚杆机及作业平台，适应巷道能力强，有效降低工人劳动强度，降低人工成本，同时本锚杆机一次钻孔超2.5m，一次锚固即可（普通锚杆机一次钻孔只有1.5m，需两次接杆钻孔），锚固效率高，锚护时间短，可有效提高掘进效率，缩短巷道完工时间。
本发明掘进机具有手动及遥控功能，钻机也具有遥控功能，钻机与掘进机共用一个液压动力源，通过电气系统控制对两部分动力源进行互锁（需给出实现互锁的电气系统的组成以及连接），以避免掘进或钻机误操作同时动作引发安全事故。该机液压系统采用板翅式水冷却器，相当于油水完全混合冷却，冷却效率高，可保证有效的掘锚长期作业的油温热平衡温度。
为适应不同巷道底板情况，通过加宽履带板宽度，将掘进机平均接地比压由0.19降为0.165，有效提高掘进机适应巷道能力，将掘进机对底板破坏尽可能的降到最低。
附图说明
图1为本发明钻机、作业平台收回状态时的结构示意图，
图2为图1的俯视图，
图3为本发明钻机、作业平台展出状态时的结构示意图，
图4为钻机系统结构示意图
图5为图4的俯视图，
图6为工作平台结构示意图
图7为一体式泵站油箱的结构示意图
图中：1-截割部，2-作业平台，3-装载部，4-履带，5-泵站油箱，6-操作台，7-液压控制箱，8-电控箱，9-钻机系统，10-运输机，11-钻进部，12-回转装置，13-调平装置，14-升降回转装置，15-液压电气控制箱，16-滑移导轨，17-旋转油缸，18-推展油缸，19-升降油缸，20-伸缩油缸，21-作业平台，22-电机，23-泵站油箱，24-弹性联轴节，25-两联变量柱塞泵，26-回油过滤器，27-避震喉，28-液位液温计。
具体实施方式
结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。
掘锚钻一体式硬岩掘进机，包括截割部1、装载部3、钻机系统9、作业平台2、履带4、泵站油箱5、液压控制箱7、电控箱8、操作台6以及运输机10整机左侧的履带上方设置钻机支撑架，钻机支撑架上设置可相对其前后移动的滑移导轨16，滑移导轨16上设置可相对其前后移动的钻机系统9；
整机右侧的前方设置一体式泵站油箱5，右中部设置液压控制箱7，右后部设置电控箱8；
操作台设置于液压控制箱7和钻机系统9之间的整机中部、运输机10前部的位置。
钻机支撑架上设有前后卡槽，滑移导轨16与前后卡槽滑动配合，滑移导轨16上也设有前后卡槽，钻机系统9的液压电气控制箱15顶部与前后卡槽滑动配合，液压电气控制箱15前端自后而前连接升降回转装置14、调平装置13、回转装置12以及钻进部11。
截割部1顶部连接作业平台21，截割部顶部为截割部顶板，作业平台底部为作业平台底板，截割部顶板和作业平台底板通过滑动轴承固定联接，截割部顶板和作业平台底板之间通过旋转油缸17连接，作业平台底板上自前而后依次铰接推展油缸18和两个升降油缸19，两个升降油缸和伸缩油缸自前而后依次铰接作业平台底部，作业平台为内外插接、通过伸缩油缸20连接的两部分。
一体式泵站油箱包括电机22、泵站油箱23、两联变量柱塞泵25、回油过滤器26以及避震喉27，电机22和两联变量柱塞泵25固定在泵站油箱23两端、并通过弹性联轴器24连接，弹性联轴器24穿过泵站油箱，两联变量柱塞泵25的每个吸油口通过避震喉27与油箱连接。
进一步详细说明整机布置方式如下：
整机左侧完全腾空，履带上侧重新设计专用钻机支撑架，该支撑架与钻机由油缸滑动联接，钻机可以沿支撑架前后滑动，以保证钻机工作时将钻机由机身左侧推出。一体式泵站油箱放置在整机右侧前方，右中部将操作平台一分为二，一部分设计为紧凑型液压控制箱，将阀组、水冷却装置、手泵等液压件立体化设计，充分节约空间，以缩短纵向尺寸，另一部分充分利用掘进机运输机顶部空间尺寸，将操作台布置于其上方，人工操作时可位于操作台内部对掘进机进行操作；同时将电控箱纵向尺寸再次压缩，为布置紧凑式一体化泵站油箱提供空间。通过以上设计，最终将钻机真正意义上集成于整机内部，集成后机身高度与原来保持一致（原机身高度为2m），将钻机对整机高度的影响降到最低。
该钻机系统专为掘进机左侧集成设计，滑移管路布置在钻机右侧，滑移导轨可由油缸推动相对掘进机整体向前平移2.2m，液压电气控制箱通过液压马达驱动的链传动可在滑移导轨上滑移4m，并承载调平装置及各联接部件，调平装置可由内部油缸推动继续向前滑移1.1m，通过以上三级滑移，整个钻进部相对于掘进机可整体向前平移7.3m，将钻进部完全推动掘进机截割炮头前部，通过升降回转装置可将钻进部牵引到巷道各个位置，再通过升降回转装置可将钻进部进行360度不同方位的旋转，将钻进部顶部靠近岩臂调整钻进方向，最后通过钻进部对钻箱的牵引完成支护。
本发明在掘进机截割部首次创新性的集成随动钻机多功能作业平台，该平台具有旋转、推拉、升降、伸缩四个功能。通过该四个操作步骤，可将本平台随着锚杆机在不同高度、方位作业，将平台上作业人员送到锚杆机任意工作位置附近进行装填锚固剂或铺锚网等辅助作业，有效提高锚杆机开机效率，提高锚杆作业生产率。该平台首次集成于本掘锚一体机（过去的顶部带锚杆机的掘进机从未有过如此设计，过去的掘进机直接机身顶部集成，无法再加装操作平台，只能人工地面架梯操作，操作不便、危险性高），本集成式掘锚一体机将钻机集成于机身内部，将机身上部空间腾出，可以布置随动钻机平台，配合钻机随动工作，具有一定的创新性。
本液压系统采用泵站油箱采用集成式一体设计，与原来普通非集成式油箱（电机泵站一个部件，油箱单独一个部件在占用整机左侧全部空间平行布置）相比，占用空间是原来的一半，泵站电机和两联变量柱塞泵都在油箱上固定，两者通过联轴节相连。两联变量柱塞泵的每个吸油口通过避震喉与油箱连接。避震喉的主要功能有：密封吸油口和避免震动。油箱设置了一个回油过滤器及磁过滤器，可以吸附细微颗粒及铁屑，有效地控制了油液的污染，并采用泵马达补油（附带过滤器），进一步降低了油液的污染。油箱上还配有耐震液位液温计。
本发明一个设备配制二套遥控系统，一套用于掘进机遥控操作（同时掘进机也可手动操作），另一套可遥控操作钻机系统。电控操作箱操作开关用于掘进机遥控与手动操作模式的切换以及钻机遥控操作的使用。