多功能錨索鑽機的製作方法

2023-12-11 22:57:37

本發明涉及鑽機領域，特別是一種多功能錨索鑽機。

背景技術：

大型地下洞室和工程邊坡開挖過程中，高邊牆、頂拱及邊坡通常布置預應力錨索進行巖體加固。錨索施工通常採取搭設排架作為操作平臺，在該操作平臺上完成鑽孔、入索、注漿及張拉等工序施工，這種施工方法因需佔壓工作面，且高度較大，存在影響直線工期、施工幹擾大、工效低及安全風險大等問題。

中國專利文獻CN101832103A公開了一種可移動兩臂頂幫錨杆錨索施工鑽車，該鑽車的結構較為複雜，主要用於煤礦的開採中。其鑽臂的結構為底部旋轉式結構，在鑽進過程中受力不佳，影響施工效率。尤其對於硬巖掘進過程中效率較低。在掘進過程中若需要裝卸鑽杆，現有的鑽機都需要搭設排架作為操作平臺，施工效率低，鑽孔質量也難以保障。而且預應力錨索施工中還有入索、注漿和張拉等多道工序，採用現有的排架施工方式勞動強度大。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是提供一種多功能錨索鑽機，能夠方便地裝卸鑽杆，並便於入索、注漿和張拉等多道工序的施工，且鑽臂受力良好。優選的方案中，能夠可靠確保施工人員的安全。

為解決上述技術問題，本發明所採用的技術方案是：一種多功能錨索鑽機，包括車架，車架底部設有行走裝置，車架上設有可俯仰伸縮的主臂，主臂的頂端設有鑽機；

在主臂的一側設有可俯仰伸縮的輔臂，輔臂的頂端設有操作平臺。

優選的方案中，在車架上設有液壓控制室和電機，在車架的四角設有車架液壓支腿。

優選的方案中，所述的主臂中，主臂固定臂的底部通過銷軸與固設在車架的主臂座鉸接；

主臂活動臂活動套接在主臂固定臂內，在主臂固定臂內，主臂活動臂的底端與主臂固定臂的內腔底部之間設有主臂伸縮液壓缸；

主臂固定臂與主臂俯仰液壓缸的一端鉸接，主臂俯仰液壓缸的另一端與車架鉸接；

主臂活動臂的頂端與迴轉裝置鉸接，迴轉裝置的頂部固設有鑽機臂，鑽機安裝在鑽機臂上；

鑽機俯仰液壓缸的一端與主臂活動臂鉸接，鑽機俯仰液壓缸的另一端與迴轉裝置鉸接。

優選的方案中，所述的鑽機臂中，滑動鑽機座與固定鑽機臂活動連接，並能沿著固定鑽機臂滑動，鑽機與滑動鑽機座固定連接，在固定鑽機臂上還固設有鑽杆導軌；

迴轉裝置與鑽進液壓缸的一端固定連接，鑽進液壓缸的另一端與滑動鑽機座連接。

優選的方案中，所述的迴轉裝置中，迴轉蝸輪殼體的底部固設有迴轉支座，迴轉支座與主臂活動臂鉸接，迴轉蝸輪可轉動地安裝在迴轉蝸輪殼體內，迴轉蝸輪的端面與固定鑽機臂固定連接，迴轉蝸杆殼體與迴轉蝸輪殼體固定連接，迴轉蝸杆可轉動的安裝在迴轉蝸杆殼體內，迴轉蝸杆與迴轉蝸輪嚙合連接，迴轉液壓馬達與迴轉蝸杆固定連接。

優選的方案中，在固定鑽機臂靠近鑽杆導軌的一端設有鑽機臂定位齒。

優選的方案中，所述的輔臂中，輔臂固定臂的底部通過銷軸與固設在車架的輔臂座鉸接；

輔臂活動臂活動套接在輔臂固定臂內，在輔臂固定臂內，輔臂活動臂的底端與輔臂固定臂的內腔底部之間設有輔臂伸縮液壓缸；

輔臂固定臂與輔臂俯仰液壓缸的一端鉸接，輔臂俯仰液壓缸的另一端與車架鉸接；

輔臂活動臂的自由端與操作平臺鉸接，輔臂活動臂還與調平液壓缸的一端鉸接，調平液壓缸的另一端與操作平臺鉸接。

優選的方案中，在輔臂下方的車架上設有輔臂緩衝防護裝置。

優選的方案中，所述的輔臂緩衝防護裝置中，緩衝活塞密封活動安裝在緩衝缸內腔內，緩衝活塞的頂部設有託架，緩衝缸內腔的外圍設有緩衝缸外腔，緩衝缸內腔和緩衝缸外腔在底部的位置通過至少一個過油孔連通，緩衝活塞與緩衝缸內腔的底部之間設有緩衝彈簧。

優選的方案中，在操作平臺設有超聲距離傳感器。

本發明提供了一種多功能錨索鑽機，通過設置的主臂和輔臂結構，能夠使操作平臺方便的裝卸鑽杆，且便於近距離的控制鑽孔質量，也便於後續輔助鑽孔、入索、注漿和張拉等錨索施工多道工序的操作，克服了現有技術中施工作業時需搭設排架等輔助作業設施的問題，且克服了幹擾大、工效低、安全風險大的問題。且本發明的主臂和輔臂均採用的伸縮結構，主臂還採用了迴轉裝置的結構，有效提高了作業半徑，提升了施工效率。設置的輔臂緩衝防護裝置能夠在液壓油失壓時給輔臂提供輔助緩衝，確保施工人員的安全。本發明的主臂和鑽機的布置結構合理，受力可靠，進一步提高了鑽孔質量。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明：

圖1為本發明的主視結構示意圖。

圖2為本發明中輔臂的主視結構示意圖。

圖3為本發明中主臂的主視結構示意圖。

圖4為本發明中主臂座和輔臂座的結構示意圖。

圖5本發明中輔臂緩衝防護裝置的結構示意圖。

圖6本發明中迴轉裝置的俯視結構示意圖。

圖中：主臂1，鑽機101，鑽杆接頭1011，迴轉裝置102，迴轉支座1021，迴轉液壓馬達1022，迴轉蝸杆殼體1023，迴轉蝸杆1024，迴轉蝸輪殼體1025，迴轉蝸輪1026，鑽機俯仰液壓缸103，鑽機臂104，固定鑽機臂1041，滑動鑽機座1042，鑽機臂定位齒1043，鑽杆導軌105，主臂活動臂106，主臂伸縮液壓缸107，主臂固定臂108，主臂俯仰液壓缸109，鑽進液壓缸110，輔臂2，輔臂伸縮液壓缸21，輔臂固定臂22，輔臂活動臂23，調平液壓缸24，操作平臺25，輔臂俯仰液壓缸26，輔臂緩衝防護裝置27，託架271，緩衝活塞272，緩衝缸內腔273，緩衝缸外腔274，緩衝彈簧275，過油孔276，車架3，車架液壓支腿31，主臂座32，輔臂座33，液壓控制室4，電機5，履帶行走總成6。

具體實施方式

如圖1~4中，一種多功能錨索鑽機，包括車架3，車架3底部設有行走裝置，所述的行走裝置，包括輪胎行走裝置和履帶行走總成6，履帶行走總成由左右履帶組成，每條履帶包括一個行走馬達、一個驅動輪、一個導向輪、一個履帶液壓調節器，多個支重輪、一個支撐輪、履帶板組件和履帶架。本例中優選的採用履帶行走總成6。

車架3上設有可俯仰伸縮的主臂1，主臂1的頂端設有鑽機101；

在主臂1的一側設有可俯仰伸縮的輔臂2，輔臂2的頂端設有操作平臺25。由此結構，輔臂2上的操作平臺25便於施工人員配合鑽機101進行施工作業。

優選的方案如圖1中，在車架3上設有液壓控制室4和電機5，在車架3的四角設有車架液壓支腿31。液壓控制室4用於操作主臂1、輔臂2和鑽機101的動作，電機5用於驅動液壓泵。在沒有電力的場合，還設有發電機，用於給電機5供電。設置的車架液壓支腿31能夠臨時固定車架3。

優選的方案中，所述的主臂1中，主臂固定臂108的底部通過銷軸與固設在車架3的主臂座32鉸接；

主臂活動臂106活動套接在主臂固定臂108內，在主臂固定臂108內，主臂活動臂106的底端與主臂固定臂108的內腔底部之間設有主臂伸縮液壓缸107；

主臂固定臂108與主臂俯仰液壓缸109的一端鉸接，主臂俯仰液壓缸109的另一端與車架3鉸接。

主臂活動臂106的頂端與迴轉裝置102鉸接，迴轉裝置102的頂部固設有鑽機臂104，鑽機101安裝在鑽機臂104上；

鑽機俯仰液壓缸103的一端與主臂活動臂106鉸接，鑽機俯仰液壓缸103的另一端與迴轉裝置102鉸接。主臂俯仰液壓缸109與鑽機俯仰液壓缸103的組合能夠調節主臂1的傾角，並使鑽機臂104保持原有的狀態，例如保持水平，或傾角5°。設置的主臂伸縮液壓缸107能夠調節鑽機101的作業半徑，本例中主臂伸縮液壓缸107的伸縮行程為3~3.5米。鑽機101上設有鑽杆接頭1011用於連接鑽杆，本例中採用通孔結構的鑽杆接頭1011。鑽機101接入壓縮空氣和液壓油，其中液壓油通過液壓馬達驅動鑽杆旋轉，而壓縮空氣給鑽杆提供往復的衝擊力。

優選的方案如圖3中，所述的鑽機臂104中，滑動鑽機座1042與固定鑽機臂1041活動連接，並能沿著固定鑽機臂1041滑動，鑽機101與滑動鑽機座1042固定連接，在固定鑽機臂1041上還固設有鑽杆導軌105；

迴轉裝置102與鑽進液壓缸110的一端固定連接，鑽進液壓缸110的另一端與滑動鑽機座1042連接。迴轉裝置102的旋轉半徑為0度~360度，進一步增大了鑽機101的作業半徑。

優選的方案如圖5中，所述的迴轉裝置102中，迴轉蝸輪殼體1025的底部固設有迴轉支座1021，迴轉支座1021與主臂活動臂106鉸接，迴轉蝸輪1026可轉動地安裝在迴轉蝸輪殼體1025內，迴轉蝸輪1026的端面與固定鑽機臂1041固定連接，迴轉蝸杆殼體1023與迴轉蝸輪殼體1025固定連接，迴轉蝸杆1024可轉動的安裝在迴轉蝸杆殼體1023內，迴轉蝸杆1024與迴轉蝸輪1026嚙合連接，迴轉液壓馬達1022與迴轉蝸杆1024固定連接。由此結構，給鑽機臂1041提供了最大的旋轉自由度，且受力可靠。

本例中，鑽杆導軌105位於鑽機臂104上靠近鑽杆導軌105的位置，而鑽機101位於鑽機臂104上遠離迴轉裝置102的位置。由此結構，當安裝鑽杆後，有利於保持鑽機臂104的平衡。

優選的方案如圖3中，在固定鑽機臂1041靠近鑽杆導軌105的一端設有鑽機臂定位齒1043。鑽機臂定位齒1043在鑽機工作時，可以嵌入到巖壁，防止鑽孔過程中鑽機打滑，保證鑽孔精度。

優選的方案如圖2中，所述的輔臂2中，輔臂固定臂22的底部通過銷軸與固設在車架3的輔臂座33鉸接；

輔臂活動臂23活動套接在輔臂固定臂22內，在輔臂固定臂22內，輔臂活動臂23的底端與輔臂固定臂22的內腔底部之間設有輔臂伸縮液壓缸21；

輔臂固定臂22與輔臂俯仰液壓缸26的一端鉸接，輔臂俯仰液壓缸26的另一端與車架3鉸接；

輔臂活動臂23的自由端與操作平臺25鉸接，輔臂活動臂23還與調平液壓缸24的一端鉸接，調平液壓缸24的另一端與操作平臺25鉸接。由此結構，實現操作平臺25的升降和調平，便於操作人員進行輔助作業。例如裝卸鑽杆、入索、注漿和張拉等操作。

優選的方案如圖2中，在輔臂2下方的車架3上設有輔臂緩衝防護裝置27。由此結構，確保在液壓油失壓時，緩衝輔臂2的衝擊力，確保施工人員安全。

優選的方案如圖5中，所述的輔臂緩衝防護裝置27中，緩衝活塞272密封活動安裝在緩衝缸內腔273內，緩衝活塞272的頂部設有託架271，緩衝缸內腔273的外圍設有緩衝缸外腔274，緩衝缸內腔273和緩衝缸外腔274在底部的位置通過至少一個過油孔276連通，緩衝活塞272與緩衝缸內腔273的底部之間設有緩衝彈簧275。由此結構，當受到衝擊時，緩衝缸內腔273的液壓油通過過油孔276進入到緩衝缸外腔274產生阻力，即此處的過油孔276為阻尼孔，從而實現緩衝，配合緩衝彈簧275實現雙重緩衝。進一步優選的，在緩衝缸外腔274的頂部為密封結構，內儲存有空氣，當液壓油進入緩衝缸外腔274後使內存的空氣壓縮，實現三重緩衝。

優選的方案中，在操作平臺25設有超聲距離傳感器。由此結構，能夠避免距離巖壁或主臂1太近，確保施工安全。

鑽孔作業的步驟如下：

一、將本發明的錨索鑽機行駛到錨索施工作業面就位，操作液壓控制室內的控制杆使車架液壓支腿31支撐到地面，然後使主臂伸展開，並調整鑽機機身初步對準錨索孔位；

二、操作液壓控制室內的控制杆，使載有操作人員的輔臂靠近主臂頂端安裝的鑽機，操作人員使用角度尺、羅盤等測量工具檢查鑽杆方位角及傾角，並指導調整鑽機機身直至鑽杆符合鑽孔方位角及傾角要求；

三、經質檢人員再次校核鑽孔參數符合要求，機組人員檢查鑽機機身穩固後，啟動鑽機實施鑽孔；

四、開啟鑽機後操作鑽進液壓缸110，使鑽杆的鑽頭緩緩靠近巖壁，輕壓慢推開始鑽孔，鑽進50cm～100cm後再次檢查鑽孔方位角及傾角，符合要求方可繼續鑽進，否則應立即進行調整；

五、根據鑽進過程中返巖情況實時調整推進壓力，鑽進5m左右時再次覆核鑽孔方位角及傾角，偏差在允許範圍之內可繼續鑽進，否則應採取糾偏措施後再鑽進；

六、後續鑽進過程中應每隔10m左右進行一次覆核鑽孔方位角及傾角工作，直至達到設計孔深；

七、達到設計孔深後進行退出鑽杆操作，操作人員在輔臂操作平臺內輔助鑽杆退出，仍然通過操作液壓控制室內的控制杆使鑽杆緩慢轉動且緩緩退出，每退出一截鑽杆，控制鑽杆反轉，採用專用卸鑽杆扳手拆卸鑽杆，並放置在操作平臺內，直至全部退出。

後續的入索、注漿和張拉工序均在輔臂2的操作平臺25上進行操作，減少搭設排架的費用。

將鑽機臂104上的鑽杆導軌105替換為錨索鎖定裝置，配合鑽機101，通過操作鑽進液壓缸110，交替的鎖緊錨索鎖定裝置和鑽機的鑽杆接頭1011，能夠方便的進行入索工序，減少了設備投入。

上述的實施例僅為本發明的優選技術方案，而不應視為對於本發明的限制，本申請中的實施例及實施例中的特徵在不衝突的情況下，可以相互任意組合。本發明的保護範圍應以權利要求記載的技術方案，包括權利要求記載的技術方案中技術特徵的等同替換方案為保護範圍。即在此範圍內的等同替換改進，也在本發明的保護範圍之內。