一种轮胎式油电混合双动力的液压掘进钻车

摘要

本发明属于煤矿井下开拓设备技术领域，具体涉及一种轮胎式油电混合双动力的液压掘进钻车。技术方案：包括前机架总成、钻臂部、机载锚杆钻机、前部支撑、后机架总成、传动系统、动力系统、电气系统和液压系统；所述前机架总成铰接在后机架总成前端，钻臂部安装于前机架总成上部，机载锚杆钻机安装在钻臂部前端，前部支撑安装在钻臂部上端、后机架总成铰接在前机架总成后端，传动系统安装在前机架总成和后机架总成的底部，动力系统安装在后机架总成左后侧，电气系统安装在后机架总成右后侧，液压系统安装在后机架总成右前侧。有效解决了机组履带式转场速度慢、长距离拖曳电缆行走不安全、锚杆锚索支护作业效率低的问题。

说明书

技术领域

本发明属于煤矿井下开拓设备技术领域，具体涉及一种轮胎式油电混合双动力的液压掘进钻车。

背景技术

目前，我国煤矿井下掘进钻车大多仍然采用履带行走的方式，这种方式存在运行速度慢、机动性差、灵活性低等问题，同时，由电机驱动液压泵站工作带动机器行走的方式，外接电能经电缆传递至电动机，这就导致在机组进退过程中需要长距离拖动电缆，极大降低了机组的机动性能，增加了安全隐患，增高了施工成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种轮胎式油电混合双动力的液压掘进钻车，有效解决了机组履带式转场速度慢、长距离拖曳电缆行走不安全、锚杆锚索支护作业效率低的问题。

本发明所采取的技术方案是：一种轮胎式油电混合双动力的液压掘进钻车，其中：包括前机架总成、钻臂部、机载锚杆钻机、前部支撑、后机架总成、传动系统、动力系统、电气系统和液压系统；

所述前机架总成铰接在后机架总成前端，钻臂部安装于前机架总成上部，机载锚杆钻机安装在钻臂部前端，前部支撑安装在钻臂部上端、后机架总成铰接在前机架总成后端，传动系统安装在前机架总成和后机架总成的底部，动力系统安装在后机架总成左后侧，电气系统安装在后机架总成右后侧，液压系统安装在后机架总成右前侧。

所述前机架总成由机架、支护压板、球体、压板、支撑油缸、转向油缸组成；所述机架后端通过上下连接耳与后机架总成铰接，其上部与钻臂部固定连接，所述支护压板与压板固定连接，所述球体的一端与支撑油缸铰接，另一端安装在支护压板内，所述支撑油缸共两根，对称安装在机架前端左右两侧，其缸体侧面与机架固定连接，其伸缩杆与球体铰接。所述转向油缸共两根，分左右对称安装，转向油缸的缸体与机架内部连接耳铰接，转向油缸的伸缩杆与后机架总成前端两侧的连接耳铰接，转向油缸的伸缩杆伸缩，带动前机架总成实现左右回转的作用。

所述钻臂部由回转固定座、回转座、支撑油缸、伸缩臂、支撑臂、钻臂回转座、液压摆动马达Ⅰ、马达安装座、液压摆动马达Ⅱ、推进器连接座、钻臂回转油缸、左翻板、右翻板组成；所述回转固定座安装在前机架总成上端，所述回转座与回转固定座铰接，所述钻臂回转油缸的缸体与回转固定座右侧的连接耳铰接，钻臂回转油缸的伸缩杆与回转座右侧的连接耳铰接，钻臂回转油缸的伸缩杆伸缩带动回转座左右回转，从而带动整个钻臂部左右回转，所述伸缩臂的一端与回转座的上部铰接，另一端与钻臂回转座的上部铰接，所述支撑臂的一端与回转座的下部铰接，另一端与钻臂回转座的下部铰接，所述支撑油缸的缸体一端与回转座下部的连接耳铰接，所述支撑油缸伸缩杆与伸缩臂下端连接耳铰接，支撑油缸伸缩杆伸缩运动带动伸缩臂、支撑臂上下升降，从而带动整个钻臂部上下升降，所述钻臂回转座后端分别与伸缩臂、支撑臂铰接，下端左侧与左翻板铰接，下端右侧与右翻板铰接，所述液压摆动马达Ⅰ的缸体与钻臂回转座前端固定连接，其回转轴与马达安装座固定连接，所述液压摆动马达Ⅱ的缸体与马达安装座固定连接，其回转轴与推进器连接座固定连接，液压摆动马达Ⅰ、液压摆动马达Ⅱ的回转轴可绕其旋转轴旋转，进而带动安装其上的机载锚杆钻机实现前后左右回转摆动。

所述伸缩臂由外钻臂、钻臂伸缩油缸、调整块、调整垫、内钻臂组成；所述钻臂伸缩油缸其缸体与外钻臂内部连接耳铰接，其伸缩杆与内钻臂内部连接耳铰接，钻臂伸缩油缸的伸缩杆伸缩带动内钻臂沿外钻臂伸缩滑动，所述调整块安装在外钻臂的外侧，调整垫安装在调整块内侧。

所述支撑臂由内支撑杆、外支撑杆、支撑杆伸缩油缸组成，支撑杆伸缩油缸的缸体与外支撑杆的底部连接耳铰接，其伸缩杆与内支撑杆的底部连接耳铰接，支撑杆伸缩油缸的伸缩杆伸缩带动内支撑杆沿外支撑杆伸缩滑动；在钻臂伸缩油缸和支撑杆伸缩油缸的共同作用下，可实现钻臂机构的伸缩补偿作用。

所述前部支撑由支撑座、支护外套筒、支护支撑油缸、支护伸缩油缸、支护内套筒、支护伸缩座、弹簧定位销、支护弹簧、弹簧导套、顶梁伸缩内套筒、支护顶板、顶梁支护油缸组成；所述支撑座安装在钻臂部的回转固定座上端，所述支护外套筒的一端与支撑座的上端铰接，所述支护支撑油缸的缸体与支撑座的下端铰接，其伸缩杆与支护外套筒底部中段连接耳铰接，支护支撑油缸的伸缩杆伸缩带动前部支撑实现前后角度摆动作用。

所述支护伸缩油缸的缸体与支护外套筒内部连接耳铰接，其伸缩杆与支护内套筒内部连接耳铰接，支护伸缩油缸伸缩杆伸缩带动支护内套筒沿支护外套筒伸缩滑动；所述支护伸缩座下端与支护内套筒顶部连接座铰接，所述弹簧定位销共两个，分左右对称固定在支护内套筒顶端，所述支护弹簧共两个，分左右对称安装，一端安装在弹簧导套内，另一端安装在弹簧定位销上，所述弹簧导套共两个，分左右对称固定在支护伸缩座底端，当前部支撑支护巷道顶板时，支护弹簧起到辅助压紧顶板的作用；所述顶梁支护油缸共两根，分前后安装在支护伸缩座、顶梁伸缩内套筒内，每一根油缸的缸体与支护伸缩座内部连接耳铰接，每一根油缸的伸缩杆与顶梁伸缩内套筒铰接。

所述后机架总成由后机架、驾驶室、空气压缩机、卷缆装置组成；所述后机架前端与前机架总成铰接，所述驾驶室安装在后机架前部上端,所述空气压缩机安装在后机架中部，空气压缩机压缩空气，对机载锚杆钻机上安装的凿岩机起到润滑的作用，所述卷缆装置安装在后机架后上部。

本发明轮胎式油电混合双动力的液压掘进钻车采用上述技术方案，整机配备两套动力系统，其中防爆柴油机动力系统将动力经传动系统传至机组两侧的实心胶轮实现机组的高速行走，完成开拓面的高效转场，电机动力系统采用外接电源经快插插头接通电动机使其运转，进而带动液压泵站、钻臂及钻机工作完成迎头探测孔、炮眼孔及顶帮锚杆锚索孔的机械化施工作业，两套动力系统切换起来方便快捷，连续作业效率高；本发明采用性能先进的液压凿岩钻机进行冲击式钻孔作业，可根据岩层情况适当调节凿岩机参数，操作灵活、钻孔速度高；同时机组前部设有上顶天下接地的支撑装置，支撑面积大、操作安全、可靠。

与现有的设备相比，本发明具有以下优点：

(1)本发明采用防爆柴油机动力系统和电机动力系统双动力混合驱动模式，机组转场行进过程中采用防爆柴油机驱动传动系统工作，转场速度快，运行高效；机组锚护作业时采用外接电源驱动电机工作，带动液压泵为锚杆、锚索钻孔作业提供所需工作油压；两套动力系统既相互独立又相辅相成，切换方便；

(2)本发明采用性能先进的液压凿岩机，可以根据巷道岩石硬度情况对凿岩机压力进行调节，进而控制其扭矩、钎杆转速、冲击功率等参数与岩层达到较佳匹配，同时在冲击、回转、推进回路应用了防卡钳阀和逐步打眼阀，达到最佳的凿岩性能。

(3)本发明采用可升降、回转、伸缩的钻臂装置，配合多角度冲击式的机载钻机，集施工全方位顶板、侧帮锚杆锚索孔、迎头探测孔和炮眼孔于一体，一机多能，优化了巷道设备配置；

(4)本发明整车为中央铰接式结构，转向角大，转弯半径小，运行机动灵活，适用于煤岩巷道掘进支护作业；

(5)本发明传动系统采用矿用耐切割实心轮胎，四轮驱动，传动效率高，轮胎寿命长。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1的俯视图；

图3是图1中前机架总成的结构示意图；

图4是图3的俯视图；

图5是图1中钻臂部的结构示意图；

图6是图5的俯视图；

图7是图5中钻臂伸缩臂的结构示意图；

图8是图5中钻臂支撑臂的结构示意图；

图9是图1中前部支撑的结构示意图；

图10是图9中的K向视图；

图11是图9中的L向视图；

图12是图1中后机架总成的结构示意图。

具体实施方式

如图1至图2所示，本实施例所述一种轮胎式油电混合双动力的液压掘进钻车，其中：包括前机架总成1、钻臂部2、机载锚杆钻机3、前部支撑4、后机架总成5、传动系统6、动力系统7、电气系统8和液压系统9；

所述前机架总成1铰接在后机架总成5前端，钻臂部2安装于前机架总成1上部，机载锚杆钻机3安装在钻臂部2前端，前部支撑4安装在钻臂部2上端、后机架总成5铰接在前机架总成1后端，传动系统6安装在前机架总成1和后机架总成5的底部，动力系统7安装在后机架总成5左后侧，电气系统8安装在后机架总成5右后侧，液压系统9安装在后机架总成5右前侧。

如图3至图4所示，所述前机架总成1由机架1-1、支护压板1-2、球体1-3、压板1-4、支撑油缸1-5、转向油缸1-6组成；所述机架1-1后端通过上下连接耳与后机架总成5铰接，其上部与钻臂部2固定连接，该机架1-1为安装在其上的各部件提供支撑，所述支护压板1-2与压板1-4固定连接，所述球体1-3的一端与支撑油缸1-5铰接，另一端安装在支护压板1-2内，所述支撑油缸1-5共两根，对称安装在机架1-1前端左右两侧，其缸体侧面与机架1-1固定连接，其伸缩杆与球体1-3铰接，当机组进行锚护作业时，支撑油缸1-5伸缩杆伸出带动支护压板1-2动作，使支护压板1-2与地面紧紧接触，对机组起到支撑、稳机的作用。所述转向油缸1-6共两根，分左右对称安装，转向油缸1-6的缸体与机架1-1内部连接耳铰接，转向油缸1-6的伸缩杆与后机架总成5前端两侧的连接耳铰接，转向油缸1-6的伸缩杆伸缩，带动前机架总成1实现左右回转的作用。

如图5至图6所示，所述钻臂部2由回转固定座2-1、回转座2-2、支撑油缸2-3、伸缩臂2-4、支撑臂2-5、钻臂回转座2-6、液压摆动马达Ⅰ2-7、马达安装座2-8、液压摆动马达Ⅱ2-9、推进器连接座2-10、钻臂回转油缸2-11、左翻板2-12、右翻板2-13组成；所述回转固定座2-1安装在前机架总成1上端，所述回转座2-2与回转固定座2-1铰接，所述钻臂回转油缸2-11的缸体与回转固定座2-1右侧的连接耳铰接，钻臂回转油缸2-11的伸缩杆与回转座2-2右侧的连接耳铰接，钻臂回转油缸2-11的伸缩杆伸缩带动回转座2-2左右回转，从而带动整个钻臂部2左右回转，满足巷道宽度范围内施工要求，所述伸缩臂2-4的一端与回转座2-2的上部铰接，另一端与钻臂回转座2-6的上部铰接，所述支撑臂2-5的一端与回转座2-2的下部铰接，另一端与钻臂回转座2-6的下部铰接，所述支撑油缸2-3的缸体一端与回转座2-2下部的连接耳铰接，所述支撑油缸2-3伸缩杆与伸缩臂2-4下端连接耳铰接，支撑油缸2-3伸缩杆伸缩运动带动伸缩臂2-4、支撑臂2-5上下升降，从而带动整个钻臂部2上下升降，满足巷道高度范围内施工要求，所述钻臂回转座2-6后端分别与伸缩臂2-4、支撑臂2-5铰接，下端左侧与左翻板2-12铰接，下端右侧与右翻板2-13铰接，左翻板2-12、右翻板2-13采用方钢和菱形网组合结构，机组进行锚钻支护工作时可展开左翻板2-12、右翻板2-13，方便人员站位进行锚杆锚索施工作业，当机组转场行走时，将左翻板2-12、右翻板2-13折叠收起至最小状态，不影响机组的正常运行。所述液压摆动马达Ⅰ2-7的缸体与钻臂回转座2-6前端固定连接，其回转轴与马达安装座2-8固定连接，所述液压摆动马达Ⅱ2-9的缸体与马达安装座2-8固定连接，其回转轴与推进器连接座2-10固定连接，液压摆动马达Ⅰ2-7、液压摆动马达Ⅱ2-9的回转轴可绕其旋转轴旋转，进而带动安装其上的机载锚杆钻机3实现前后左右回转摆动，满足不同角度、方位锚杆锚索孔快速定位的要求。

如图7所示，所述伸缩臂2-4由外钻臂2-4-1、钻臂伸缩油缸2-4-2、调整块2-4-3、调整垫2-4-4、内钻臂2-4-5组成；所述钻臂伸缩油缸2-4-2其缸体与外钻臂2-4-1内部连接耳铰接，其伸缩杆与内钻臂2-4-5内部连接耳铰接，钻臂伸缩油缸2-4-2的伸缩杆伸缩带动内钻臂2-4-5沿外钻臂2-4-1伸缩滑动，所述调整块2-4-3安装在外钻臂2-4-1的外侧，其材料为无油润滑的自润轴承，耐磨性好、摩擦力小，使用寿命长，能够有效减少钻臂伸缩滑动中的震动，有效降低工作噪音，改善工人劳动条件；调整垫2-4-4安装在调整块2-4-3内侧，用来调整调整块2-4-3与内钻臂2-4-5之间的间隙，保证伸缩臂2-4在合适的间隙下伸缩滑动，同时可根据需要调整调整垫2-4-4厚度，补偿调整块2-4-3在使用过程中的磨损量。

如图8所示，所述支撑臂2-5由内支撑杆2-5-1、外支撑杆2-5-2、支撑杆伸缩油缸2-5-3组成，支撑杆伸缩油缸2-5-3的缸体与外支撑杆2-5-2的底部连接耳铰接，其伸缩杆与内支撑杆2-5-1的底部连接耳铰接，支撑杆伸缩油缸2-5-3的伸缩杆伸缩带动内支撑杆2-5-1沿外支撑杆2-5-2伸缩滑动；在钻臂伸缩油缸2-4-2和支撑杆伸缩油缸2-5-3的共同作用下，可实现钻臂机构的伸缩补偿作用。

所述机载锚杆钻机3，采用已申请专利的发明名称为“一种冲击式多作用机载钻机”的结构。该结构采用冲击式凿岩钻机，配合集成化油路和模块化结构控制，具有运转灵活、控制方便、工作效率高、钻进速度快、作业环境好等优点，通过将该机载钻机与钻车或掘进机相配套使用，解决了硬岩巷道高效锚杆支护和掘进的难题。

如图9至图11所示，所述前部支撑4由支撑座4-1、支护外套筒4-2、支护支撑油缸4-3、支护伸缩油缸4-4、支护内套筒4-5、支护伸缩座4-6、弹簧定位销4-7、支护弹簧4-8、弹簧导套4-9、顶梁伸缩内套筒4-10、支护顶板4-11、顶梁支护油缸4-12组成；所述支撑座4-1安装在钻臂部2的回转固定座2-1上端，所述支护外套筒4-2的一端与支撑座4-1的上端铰接，所述支护支撑油缸4-3的缸体与支撑座4-1的下端铰接，其伸缩杆与支护外套筒4-2底部中段连接耳铰接，支护支撑油缸4-3的伸缩杆伸缩带动前部支撑4实现前后角度摆动作用，满足不同巷道支护角度、高度需要。所述支护伸缩油缸4-4的缸体与支护外套筒4-2内部连接耳铰接，其伸缩杆与支护内套筒4-5内部连接耳铰接，支护伸缩油缸4-4伸缩杆伸缩带动支护内套筒4-5沿支护外套筒4-2伸缩滑动，增大前部支撑4支护高度范围，其中，支护内套筒4-5与支护外套筒4-2配套加工使用；所述支护伸缩座4-6下端与支护内套筒4-5顶部连接座铰接，所述弹簧定位销4-7共两个，分左右对称固定在支护内套筒4-5顶端，所述支护弹簧4-8共两个，分左右对称安装，一端安装在弹簧导套4-9内，另一端安装在弹簧定位销4-7上，所述弹簧导套4-9共两个，分左右对称固定在支护伸缩座4-6底端，当前部支撑4支护巷道顶板时，支护弹簧4-8起到辅助压紧顶板的作用；所述顶梁支护油缸4-12共两根，分前后安装在支护伸缩座4-6、顶梁伸缩内套筒4-10内，每一根油缸的缸体与支护伸缩座4-6内部连接耳铰接，每一根油缸的伸缩杆与顶梁伸缩内套筒4-10铰接，支护作业时，两根顶梁支护油缸4-12同时工作，顶梁支护油缸4-12伸缩杆伸出带动支护顶板4-11向两侧展出，增大了临时支护作业面积，保护作业人员的人身安全。

如图12所示，所述后机架总成5由后机架5-1、驾驶室5-2、空气压缩机5-3、卷缆装置5-4组成；所述后机架5-1前端与前机架总成1铰接，所述驾驶室5-2安装在后机架5-1前部上端,所述空气压缩机5-3安装在后机架5-1中部，空气压缩机5-3压缩空气，对机载锚杆钻机3上安装的凿岩机起到润滑的作用，所述卷缆装置5-4安装在后机架5-1后上部，当进行锚护作业时，可自动收放电缆，便于机组运行，减少了机电事故的发生率。

如图1至图2所示，当机组行走时，所述防爆柴油机动力系统7启动，防爆柴油机工作将动力传送至传动系统6的变速箱、前后车桥、轮胎等，实现机组的前进、后退，完成机组行走过程和控制；当进行锚护作业时，机组行驶至锚护作业位置，并驻车，用快插插头连接外接电源启动电气系统8，所述电气系统8的电机驱动液压系统9的液压泵运转，为机组锚护工作提供所需油压，此时，前部支撑4升起至锚护位置，钻臂部2和机载锚杆钻机3工作，定位不同高度、角度的顶帮锚杆锚索孔并施工，完成顶、帮锚杆全部作业后，钻臂部2和前部支撑4收回原位，机组行驶至下一个工位，进行下一排钻孔作业，此种油电混合双动力系统，可以让整机适应不同的工作需要，扩大了整机的使用范围。

本发明适用于矿山掘进巷道支护机械作业，采用轮胎式无轨道行走方式，动力来源有防爆柴油机动力系统和电机动力系统两种模式，可施工迎头各角度的瓦斯探测孔、探水孔、炮孔，及顶帮锚杆、锚索支护作业孔的液压掘进钻车。