一種煤礦快速掘錨一體機的製作方法
2023-10-11 19:05:39
本發明屬於煤礦井下開拓設備技術領域，特別適用於大、中、小型煤礦井下煤巷及半煤巖巷機械化開拓作業的煤礦快速掘錨一體機。
背景技術：
在煤礦井下開拓設備技術領域，各類礦井的煤巷掘進傳統工藝主要方式為機掘配人工錨杆支護施工，或掘進設備割完後，再進行錨杆錨索支護。這種巷道掘進施工工藝掘進效率低、造成空頂間隔時間長，存在一定的安全隱患，並且人工支護錨杆工人勞動強度大、安全隱患多。
技術實現要素：
本發明的目的就是解決煤巷、半煤巖巷掘進效率低、工人勞動強度大、安全隱患多的問題，實現連續切割、裝載、運輸、錨杆支護功能作業，提供一種煤礦快速掘錨一體機。
本發明為解決上述問題而採取的技術方案為：
一種煤礦快速掘錨一體機，由行走部、鏟板部、截割部、前部支撐、機體部、操縱部、錨鑽部、護板部、輸送部、後支撐部、液壓系統和電器系統十二部分組成，所述行走部設在機體部的下方，鏟板部鉸接於機體部前端，前部支撐設於截割部前上方中間位置，截割部設於機體部前上方中間位置，操縱部安裝在機體部左側，兩個錨鑽部設在機體部左右兩側，護板部固定在機體部上方，輸送部設於機體部中間，後支撐部安裝在機體部後面，液壓系統設於機體部右側，電器系統設於機體部左側後面位置。
所述行走部由履帶架、行走部漲緊油缸、改向鏈輪、驅動鏈輪、履帶、減速器和行走液壓馬達組成，所述改向鏈輪和驅動鏈輪分別設置在履帶架的前端和後端，履帶繞在改向鏈輪和驅動鏈輪之間，在驅動鏈輪的軸心設置有與履帶架固定的減速器，減速器的軸與行走液壓馬達的轉軸相連接，行走部漲緊油缸的底座設置在履帶架上，行走部漲緊油缸的伸縮杆與改向鏈輪的固定架相連接，行走液壓馬達設置在減速器上。
所述鏟板部由鏟板體、從動鏈輪、鏟板油缸、星輪和星輪馬達組成，鏟板體設置在機體部的前端，鏟板油缸的一端與機體部相連接，鏟板油缸的另一端與鏟板體相連接以實現鏟板部的升降，從動鏈輪設鏟板體前部中間位置，星輪安裝在星輪馬達的轉軸上，星輪馬達設置在鏟板體上，通過星輪馬達提供一定的扭矩帶動星輪轉動。
所述截割部於機體部前上方中間位置，截割部是由截割頭、截割伸縮套筒、截割臂、支撐油缸、截割電機、減速機、伸縮油缸組成，截割臂鉸接於機體部的迴轉座上，截割電機和減速機都固定在截割臂上，截割電機的輸出軸通過聯軸器與減速機相連接，截割伸縮套筒一端固定在減速機上，另一端連接截割頭，在截割部的左右兩側分別設置一個支撐油缸，每個支撐油缸都是一端鉸接於迴轉座上，另一端鉸接於截割臂上，通過支撐油缸的伸縮調整截割臂的升降高度，在截割伸縮套筒的左右兩側分別設置一個伸縮油缸，每個伸縮油缸都是一端鉸接於截割臂上，另一端鉸接於截割伸縮套筒上，通過伸縮油缸的前後伸縮調整截割頭的截割深度，截割電機提供截割動力，通過減速機、截割伸縮套筒把所需截割扭矩傳遞給截割頭，從而達到截割巖石的作用。
所述前部支撐由支護連接座、聯動平臺、連杆、支護油缸、支護套筒、套筒伸縮油缸、伸縮套和支護頂板組成，支護連接座固定在截割伸縮套筒上，聯動平臺一端鉸接於支護連接座，另一端與連杆鉸接，連杆的另一端鉸接於支護套筒上，支護套筒鉸接於支護連接座上，支護油缸一端鉸接於支護連接座上，另一端鉸接於支護套筒上，通過支護油缸的伸縮調整支護套筒的升降，再由連杆帶動聯動平臺升降，實現聯動平臺的聯動，伸縮套套在支護套筒內，套筒伸縮油缸一端鉸接於伸縮套上，另一端鉸接於支護套筒上，通過套筒伸縮油缸實現伸縮套的升降，支護頂板鉸接於伸縮套頂部。
所述機體部由連接梁、迴轉座、迴轉支承、迴轉油缸、左平臺和右平臺組成，連接梁固定在左右兩個行走部上，迴轉座固定在迴轉支承上，迴轉支承固定在連接梁前上方中間位置，在連接梁的左右兩側分別設置一個迴轉油缸，每個迴轉油缸都是一端鉸接在連接梁上，另一端鉸接在迴轉座上，通過迴轉油缸的伸縮帶動迴轉座在迴轉支承上左右轉動，從而帶動截割部左右轉動，實現不同的截割寬度，左平臺和右平臺的前端都固定在連接梁上，後端連接支撐部。
所述操縱部由操縱架、操縱手柄、遠程控制按鈕和切換手柄組成，操縱架固定在機體部左側，操縱手柄安裝在操縱架，分別控制行走部的張緊油缸、行走液壓馬達；鏟板部的鏟板油缸、星輪馬達；截割部的支撐油缸、伸縮油缸；前部支撐的支護油缸、套筒伸縮油缸；機體部的迴轉油缸；輸送部的輸送馬達、張緊油缸；後支撐部的支撐油缸；遠程控制按鈕設在機組側面，用於遠程控制電器系統電機的啟動、停止；切換手柄安裝在操縱架上，用於截割和錨鑽液壓系統的切換，切換手柄搬到上位機組截割工作，錨鑽系統切斷；切換手柄搬到下位機組錨鑽部工作，截割系統切斷。
所述錨鑽部由左右兩組組成，其中一組錨鑽部的滑動座設置在機體部的左平臺上，另一組錨鑽部的滑動座設置在機體部的右平臺上，每組錨鑽部都是由滑動座、一級伸縮套筒、一級伸縮油缸、二級伸縮油缸、二級伸縮套筒、迴轉固定座、迴轉座、迴轉油缸、支撐油缸、外套筒、伸縮油缸、內套筒、左右旋轉油缸、前後旋轉油缸和液壓鑽機裝置組成，一級伸縮套筒與一級伸縮油缸的伸縮杆相連接，一級伸縮油缸的底座設置在滑動座上以通過一級伸縮油缸的伸縮帶動錨鑽部整體前後滑動，為實現巷道零空頂作業，二級伸縮套筒套在一級伸縮套筒的上方，二級伸縮油缸的伸縮杆與二級伸縮套筒相連接，二級伸縮油缸的底座設置在一級伸縮套筒上以通過二級伸縮油缸的伸縮帶動二級伸縮套筒前後滑動，迴轉固定座固定在二級伸縮套筒前端，迴轉座鉸接與迴轉固定座上，迴轉油缸一端鉸接與迴轉固定座，另一端鉸接於迴轉座以通過迴轉油缸的伸縮帶動固定座的左右迴轉，外套筒鉸接於迴轉座上端，支撐油缸一端鉸接於迴轉座，另一端鉸接於外套筒以通過支撐油缸的伸縮帶動外套筒的上下升降，內套筒套在外套筒內，伸縮油缸安裝在內套筒中，伸縮油缸一端鉸接於外套筒，另一端鉸接於內套筒，通過伸縮油缸的前後伸縮，帶動內套筒前後滑動，左右旋轉油缸一端固定在內套筒，另一端連接前後旋轉油缸，左右旋轉油缸可左右旋轉180°，前後旋轉油缸一端固定在左右旋轉油缸，另一端連接液壓鑽機裝置，前後旋轉油缸可前後旋轉180°。
所述輸送部由溜槽、噴霧塊、輸送馬達、傳動軸、主動鏈輪、漲緊油缸、中鏈刮板和滑動架組成，溜槽設在機體部中間位置，溜槽的前端與鏟板部的鏟板體鉸接，滑動架設置在溜槽的後部，傳動軸安裝在滑動架上，主動鏈輪安裝在傳動軸上，輸送馬達安裝在滑動架上並與傳動軸相連接，中鏈刮板與主動鏈輪連接，漲緊油缸一端與溜槽相連接，漲緊油缸的另一端與滑動架相連接，噴霧塊安裝在輸送部後上方用於降塵。
所述後支撐部由連接架、二運連接架、支撐油缸和穩定座組成，連接架設置在機體部連接梁後下方，二運連接架設置在連接架尾部，穩定座設置在連接架上，支撐油缸的一端與連接架相連接，支撐油缸的另一端與穩定座相連接以通過支撐油缸的伸縮使穩定座壓在地面上來穩定機組。
本發明採用上述技術方案，改變了現有煤巷、半煤巖巷的掘進工藝和作業形式，為加快巷道掘進速度而研發的一種煤巷快速掘進新型裝備，它集截割、裝載、輸送及支護為一體，具有懸臂式縱向截割滾筒，不但能對煤巷工作面進行快速高效的機械化截割，而且獨特的裝載及輸送機構還能把截割下的煤巖順利的裝運出去，同時在截割完成後還能對巷道進行機械化的支護作業，通過掘進與支護的組合作業大大提高了巷道的掘進效率。該機適用於礦山巷道開口、煤巷掘進等工作面作業，是目前國內煤巷快速掘進的一種先進裝備。
本發明採用了懸臂式縱向滾筒截割技術，能對不同巷道斷面完成對工作面的截割作業，同時，機組上的鑽臂機構能滿足不同的地質條件要求，實現零空頂作業，通過截割與錨杆支護作業的配合改變了現有的掘進模式，提升掘進支護效率，使困繞掘進領域多年的支護效率提高得到了徹底的改善，在煤巷掘進的過程中，該裝備的使用一方面保證了截割的順利進行，另一方面，支護施工的高效與便捷也得以實現。可以說，該裝備在解煤巷快速掘進難題和提升掘進效率上都有其獨特的顯著優勢。
1、可靠性高
⑴以可靠為第一目標：液壓泵、所有軸承、主要液壓閥及附件、密封件、電氣元器件均採用國際品牌產品，並與供方共同開發設計。
⑵行走部採用進口品牌的液壓馬達、行星減速機，可靠性高。
⑶液壓系統採用負載敏感恆功率控制系統，既減少了能耗，又杜絕了系統熱失效的可能性；大大的延長了密封件的使用壽命。
⑷行走部採用漲緊輪組和張緊油缸組成的履帶張緊裝置，既保證了張緊效果，又提高了張緊油缸的使用壽命，減少了故障點。
⑸刮板輸送機和鏟板裝載均採用低速大扭矩液壓馬達直接驅動，無需減速箱，減少故障環節。
⑹截割震動小、有提高機器穩定性的支撐裝置，工作穩定性好，使得整機可靠性提高。
⑺採用全封閉油箱，確保了油液清潔度，增加了液壓系統的可靠性。
⑻採用回油冷卻，徹底解決了液壓系統油溫過高問題。
⑼採用進、回油兩級油濾，可有效降低液壓元器件磨損。
⑽採用先進的加工設備和管理模式以及檢驗手段，從多個層面來保證產品的質量。
2、作業效率高
(1)可實現各油缸動作速度及行走的速度手工無級調速。在重載情況下如遇到巖層，可通過慢速進給降低切割載荷，以切斷硬巖，減少停機。
(2)該機除掘進系統外，機體設計兩臺可獨立操控的鑽臂機構，可以非常方便的實現全斷面錨杆孔、錨索孔的機械化施工，提高了錨固作業效率。
(3)該機截割滾筒採用全新設計理念和國際先進技術，滾筒設計合理，截割性能可靠，作業能力強。
(4)左右鑽臂機構，二級伸縮伸出可實現巷道的零空頂作業。
(5)使整機在一次固定後便可完成整個斷面作定，作業範圍大，操作更靈活。
3、適應性強：本發明可用於掘進工作面的煤巷、半煤巖巷及巖巷工作面作業，也可在鐵路、公路、水力工程等隧道中使用。能夠實現連續破巖、裝載、運輸、支護等作業功能。最大定位作業斷面可達27m2，縱向適應巷道工作坡度為±12°。
附圖說明
圖1是本發明的結構示意圖；
圖2是圖1的俯視圖；
圖3是本發明行走機構的結構示意圖；
圖4是圖3的俯視圖；
圖5是本發明鏟板部的結構示意圖；
圖6是圖5的俯視圖；
圖7是本發明截割部的結構示意圖；
圖8是圖7的俯視圖；
圖9是本發明前部支撐的結構示意圖；
圖10是本發明機體部的結構示意圖；
圖11是圖10的俯視圖；
圖12是本發明操縱部的結構示意圖；
圖13是圖12的俯視圖；
圖14是本發明錨鑽部的結構示意圖；
圖15是圖14的俯視圖；
圖16是本發明輸送部的結構示意圖；
圖17是圖16的俯視圖；
圖18是本發明後支撐部的結構示意圖；
圖19是圖18的俯視圖。
具體實施方式
實施例1
一種煤礦快速掘錨一體機，如圖1和圖2所示，由行走部1、鏟板部2、截割部3、前部支撐4、機體部5、操縱部6、錨鑽部7、護板部8、輸送部9、後支撐部10、液壓系統11和電器系統12十二部分組成，所述行走部1設在機體部5的下方，鏟板部2鉸接於機體部5前端，前部支撐4設於截割部3前上方中間位置，截割部3設於機體部5前上方中間位置，操縱部6安裝在機體部5左側，兩個錨鑽部7設在機體部5左右兩側，護板部8固定在機體部5上方，輸送部9設於機體部5中間，後支撐部10安裝在機體部5後面，液壓系統11設於機體部5右側，電器系統12設於機體部5左側後面位置。
如圖3和圖4所示，所述行走部1由履帶架1-1、行走部漲緊油缸1-2、改向鏈輪1-3、驅動鏈輪1-4、履帶1-5、減速器1-6和行走液壓馬達1-7組成，所述改向鏈輪1-3和驅動鏈輪1-4分別設置在履帶架1-1的前端和後端，履帶1-5繞在改向鏈輪1-3和驅動鏈輪1-4之間，在驅動鏈輪1-4的軸心設置有與履帶架1-1固定的減速器1-6，減速器1-6的軸與行走液壓馬達1-7的轉軸相連接，行走部漲緊油缸1-2的底座設置在履帶架1-1上，行走部漲緊油缸1-2的伸縮杆與改向鏈輪1-3的固定架相連接，行走液壓馬達1-7設置在減速器1-6上。
如圖5和圖6所示，所述鏟板部2由鏟板體2-1、從動鏈輪2-2、鏟板油缸2-3、星輪2-4和星輪馬達2-5組成，鏟板體2-1設置在機體部5的前端，鏟板油缸2-3的一端與機體部5相連接，鏟板油缸2-3的另一端與鏟板體2-1相連接以實現鏟板部2的升降，從動鏈輪2-2設鏟板體2-1前部中間位置，星輪2-4安裝在星輪馬達2-5的轉軸上，星輪馬達2-5設置在鏟板體2-1上，通過星輪馬達2-4提供一定的扭矩帶動星輪2-3轉動。
如圖7和圖8所示，所述截割部3於機體部5前上方中間位置，截割部3是由截割頭3-1、截割伸縮套筒3-2、截割臂3-3、支撐油缸3-4、截割電機3-5、減速機3-6、伸縮油缸3-7組成，截割臂3-3鉸接於機體部5的迴轉座5-2上，截割電機3-5和減速機3-6都固定在截割臂3-3上，截割電機3-5的輸出軸通過聯軸器與減速機3-6相連接，截割伸縮套筒3-2一端固定在減速機3-6上，另一端連接截割頭3-1，在截割部3的左右兩側分別設置一個支撐油缸3-4，每個支撐油缸3-4都是一端鉸接於迴轉座5-2上，另一端鉸接於截割臂3-3上，通過支撐油缸3-4的伸縮調整截割臂3-3的升降高度，在截割伸縮套筒3-2的左右兩側分別設置一個伸縮油缸3-7，每個伸縮油缸3-7都是一端鉸接於截割臂3-3上，另一端鉸接於截割伸縮套筒3-2上，通過伸縮油缸3-7的前後伸縮調整截割頭3-1的截割深度，截割電機3-5提供截割動力，通過減速機3-6、截割伸縮套筒3-2把所需截割扭矩傳遞給截割頭3-1，從而達到截割巖石的作用。
如圖9所示，所述前部支撐4由支護連接座4-1、聯動平臺4-2、連杆4-3、支護油缸4-4、支護套筒4-5、套筒伸縮油缸4-6、伸縮套4-7和支護頂板4-8組成，支護連接座4-1固定在截割伸縮套筒3-2上，聯動平臺4-2一端鉸接於支護連接座4-1，另一端與連杆4-3鉸接，連杆4-3的另一端鉸接於支護套筒4-5上，支護套筒4-5鉸接於支護連接座4-1上，支護油缸4-4一端鉸接於支護連接座4-1上，另一端鉸接於支護套筒4-5上，通過支護油缸4-4的伸縮調整支護套筒4-5的升降，再由連杆4-3帶動聯動平臺4-2升降，實現聯動平臺4-2的聯動，伸縮套4-7套在支護套筒4-5內，套筒伸縮油缸4-6一端鉸接於伸縮套4-7上，另一端鉸接於支護套筒4-5上，通過套筒伸縮油缸4-6實現伸縮套4-7的升降，支護頂板4-8鉸接於伸縮套4-7頂部。
如圖10和圖11所示，所述機體部5由連接梁5-1、迴轉座5-2、迴轉支承5-3、迴轉油缸5-4、左平臺5-5和右平臺5-6組成，連接梁5-1固定在左右兩個行走部1上，迴轉座5-2固定在迴轉支承5-3上，迴轉支承5-3固定在連接梁5-1前上方中間位置，在連接梁5-1的左右兩側分別設置一個迴轉油缸5-4，每個迴轉油缸5-4都是一端鉸接在連接梁5-1上，另一端鉸接在迴轉座5-2上，通過迴轉油缸5-4的伸縮帶動迴轉座5-2在迴轉支承5-3上左右轉動，從而帶動截割部3左右轉動，實現不同的截割寬度，左平臺5-5和右平臺5-6的前端都固定在連接梁5-1上，後端連接支撐部9。
如圖12和圖13所示，所述操縱部6由操縱架6-1、操縱手柄6-2、遠程控制按鈕6-3和切換手柄6-4組成，操縱架6-1固定在機體部左側，操縱手柄6-2安裝在操縱架6-1，分別控制行走部1的張緊油缸1-2、行走液壓馬達1-7；鏟板部2的鏟板油缸2-3、星輪馬達2-5；截割部3的支撐油缸3-4、伸縮油缸3-7；前部支撐4的支護油缸4-4、套筒伸縮油缸4-6；機體部5的迴轉油缸5-4；輸送部8的輸送馬達8-3、張緊油缸8-6；後支撐部9的支撐油缸9-3；遠程控制按鈕6-3設在機組側面，用於遠程控制電器系統12電機的啟動、停止；切換手柄6-4安裝在操縱架6-1上，用於截割和錨鑽液壓系統的切換，切換手柄6-4搬到上位機組截割工作，錨鑽系統切斷；切換手柄6-4搬到下位機組錨鑽部7工作，截割系統切斷。
如圖15所示，所述錨鑽部7由左右兩組組成，其中一組錨鑽部7的滑動座7-1設置在機體部5的左平臺5-5上，另一組錨鑽部7的滑動座7-1設置在機體部5的右平臺5-6上，每組錨鑽部7都是由滑動座7-1、一級伸縮套筒7-2、一級伸縮油缸7-3、二級伸縮油缸7-4、二級伸縮套筒7-5、迴轉固定座7-6、迴轉座7-7、迴轉油缸7-8、支撐油缸7-9、外套筒7-10、伸縮油缸7-11、內套筒7-12、左右旋轉油缸7-13、前後旋轉油缸7-14和液壓鑽機裝置7-15組成，一級伸縮套筒7-2與一級伸縮油缸7-3的伸縮杆相連接，一級伸縮油缸7-3的底座設置在滑動座7-1上以通過一級伸縮油缸7-3的伸縮帶動錨鑽部7整體前後滑動，為實現巷道零空頂作業，二級伸縮套筒7-5套在一級伸縮套筒7-2的上方，二級伸縮油缸7-4的伸縮杆與二級伸縮套筒7-5相連接，二級伸縮油缸7-4的底座設置在一級伸縮套筒7-2上以通過二級伸縮油缸7-4的伸縮帶動二級伸縮套筒7-5前後滑動，迴轉固定座7-6固定在二級伸縮套筒7-5前端，迴轉座7-7鉸接與迴轉固定座7-6上，迴轉油缸7-8一端鉸接與迴轉固定座7-6，另一端鉸接於迴轉座7-7以通過迴轉油缸7-8的伸縮帶動固定座7-6的左右迴轉，外套筒7-10鉸接於迴轉座7-7上端，支撐油缸7-9一端鉸接於迴轉座7-7，另一端鉸接於外套筒7-10以通過支撐油缸7-9的伸縮帶動外套筒7-10的上下升降，內套筒7-12套在外套筒7-10內，伸縮油缸7-11安裝在內套筒7-12中，伸縮油缸7-11一端鉸接於外套筒7-10，另一端鉸接於內套筒7-12，通過伸縮油缸7-11的前後伸縮，帶動內套筒7-12前後滑動，左右旋轉油缸7-13一端固定在內套筒7-12，另一端連接前後旋轉油缸7-14，左右旋轉油缸7-13可左右旋轉180°，前後旋轉油缸7-14一端固定在左右旋轉油缸7-13，另一端連接液壓鑽機裝置7-15，前後旋轉油缸7-14可前後旋轉180°。
本實施例中的液壓鑽機裝置7-15可以為專利號為201120262451.4，發明名稱為「一種機載式大扭矩液壓鑽機裝置」的結構。
如圖16和圖17所示，所述輸送部8由溜槽8-1、噴霧塊8-2、輸送馬達8-3、傳動軸8-4、主動鏈輪8-5、漲緊油缸8-6、中鏈刮板8-7和滑動架8-8組成，溜槽8-1設在機體部5中間位置，溜槽8-1的前端與鏟板部2的鏟板體2-1鉸接，滑動架8-8設置在溜槽8-1的後部，傳動軸8-4安裝在滑動架8-8上，主動鏈輪8-5安裝在傳動軸8-4上，輸送馬達8-3安裝在滑動架8-8上並與傳動軸8-4相連接，中鏈刮板8-7與主動鏈輪8-5連接，漲緊油缸8-6一端與溜槽8-1相連接，漲緊油缸8-6的另一端與滑動架8-8相連接，噴霧塊8-2安裝在輸送部8後上方用於降塵。
如圖18和圖19所示，所述後支撐部9由連接架9-1、二運連接架9-2、支撐油缸9-3和穩定座9-4組成，連接架9-1設置在機體部5連接梁後下方，二運連接架9-2設置在連接架9-1尾部，穩定座9-4設置在連接架9-1上，支撐油缸9-3的一端與連接架9-1相連接，支撐油缸9-3的另一端與穩定座9-4相連接以通過支撐油缸9-3的伸縮使穩定座9-4壓在地面上來穩定機組。