CN87104059A - 电动凿岩设备 - Google Patents

Abstract

本设备主要由电动凿岩机和电动/液压凿岩台车组成，用于石方工程中钻凿各种炮孔，并能用于金属矿山和有瓦斯、煤尘***危险的井下。其特征是：将凿岩机和其动力源分置，用软轴或硬滑轴连接；一台电机可同时带动多台凿岩机工作，采用网格座标推进架能一次完成工作面上的全部炮孔，能自动调整冲击功、自动开眼、停打、退回、停机，并能随冲击锤运动而产生高压脉冲水射流辅助凿岩。

Description

本发明涉及石方工程用的（由电动凿岩机和电动/液压凿岩台车组成的）一种电动凿岩设备。

在已有技术中，电动凿岩机存在不少缺点：它易发热、冲击功小凿岩效率低，其电动机不防爆。可靠性、耐久性、安全性和使用维修性都差，金属矿山很难应用，被严禁在有瓦斯、煤尘***危险的矿井下使用。

过去凿岩的排眼方法为倾斜掏槽，必需几个炮眼之间组成一定夹角，因此各种凿岩台车都是一个大支臂支承一台凿岩机工作，几套***控制，每部台车上一般只能装两三台凿岩机，制造，使用都很困难。

本发明的目的在于克服现有凿岩设备的上述缺点，采用新的方法和工艺，提供一种新的电动凿岩设备。

本发明的目的通过以下途径达到：本发明将电动机和凿岩机分置当用手持式单机作业时，采用功率型软轴联接，可打一般浅孔;在台车或柱架上作业时，由于传递扭矩和位移之间有时间差，能采用可互相滑动的导向键轴（即硬滑轴）联接，选用大功率或防爆电机，可提高冲击功和凿岩效率，电机不再受振动冲击和水影响，可靠性和安全性就有保障。此外，一台电动机通过分速器能同时带动多台凿岩机工作。

本发明的冲击机构为锯齿形斜面圆柱套（即在圆柱端面开有一边为斜面，另一边为直角的几个凸台），与相配合的压缩套脚前端沿径向钻的大半圆孔中装的滚柱所露出的小半圆配合。（即无芯滚柱接触）。电机通过轴传来的动力分为两路：一路经减速机构传给转动套，带动钎具转动;另一路通过离合器直接带动锯齿形斜面园柱套（以下简称斜面套）转动，当斜面套转动时，其锯齿形斜面凸台与压缩套脚上的滚柱紧密接触，由于压缩套与冲击锺固结在一起，而冲击锺用滑键同机壳连接，只能直线移动而不能转动，滚柱被迫沿斜面上升，压缩套。冲击锺就往后退去压缩弹簧储能，当滚柱滚过斜面顶点，到直角部分时，突然悬空，压缩套、冲击锺失去依托，弹簧释放能量，推动冲击锺高速冲击钎尾作功，冲击钎尾后的反弹力，有效地被弹簧吸收。当钎子随转动套转过一个角度后，斜面套也转动一定角度，压缩套脚上的滚柱又碰到另一个锯齿形斜面凸台，压缩套、冲击锺再次被迫后移，又准备下一次冲击。这样连续地反复循环，形成冲击锺的高频冲击运动。

本发明的冲程阶段为弹簧自由释放能量，籍以高速推动冲击锺作功，不需活塞类凿岩机必需的惯性滑行和制动阶段，因而比活塞类凿岩机冲击力大，能耗少，同时它的结构简单，振动小。在弹簧后部配备有调力套、管道，通过流量调节器和阀与推压回路接通。根据液压原理，在凿岩过程中，随岩石条件的变化，推进机构内的液压力也会变化，调力套后部的液压力亦随之改变，控制了调力套向前移动的距离这样就改变了弹簧的预紧力，即改变了弹簧释放的冲击力，对于凿岩机来说，也就是随岩石的条件变化，能自动调整凿岩的冲击功。

本发明采用高压脉冲水射流辅助凿岩，它是在冲击锺的后部配有一个拉套，工作时，拉套随冲击锺往复运动，并带动高压水缸内的活塞往复运动，将普通水压提升为高压脉冲水射流辅助凿岩。因为高压水射流的流通孔道很小，射流对喷嘴的反作用力也很小。因此能够将高压液体的巨大能量集中地传递到被破碎岩石的局部点。使钻孔速度加快。同时，由于高压液体的冲洗，既能延长钻头和钢钎的寿命，又能抑制凿岩过程产生的粉尘，从而减少保养和停机时间，改善工人的劳动条件。

本发明设计了一个防空打装置。钻孔时，由推进机构推动凿岩机向前，钎头抵紧岩石后，通过钎尾给冲击锺一个反作用力。使冲击锺后退，冲击锺通过特设的杠杆装置使离合器接合，这时电机的动力才能通过离合器、齿轮使锯齿形斜面园柱套转动，冲击锺往复冲击。（如有特殊需要，也可用手动搬手接合离合器）。一旦钎头打空，未碰到阻力，钎尾也没有反作用力，冲击锺冲过预定位置。杠杆落下，离合器分开，电机动力传不过来，斜面套停止转动，冲击锺不再冲击。此时电机通过齿轮减速器、转动套仍能带动钎子转动，并具有更大的扭矩，这样就防止了卡夹钻头。在软岩和松散的裂隙中也能少冲击或不冲击而快速钻进。从而使电动凿岩机实现自动开眼，和遇到卡夹钻头时，冲击锺自动停止冲击。

上述凿岩机功能都是利用电动机通过机械传动直接工作，由于机械传动的效率都在90%以上。并且其斜面套和压缩套浸在油液中工作以减少摩擦，防止发热，利用冲激溅起的油滴润滑齿轮、转动套、冲击锺等运动零件，所以整个设备的效率很高。结构也很简单，弹簧等零件容易更换。

本发明的凿岩推进***采用本发明的电动/液压凿岩台车，根据直线掏槽效率最高……等凿岩原理，专门设计了一种平行机构的正向凿岩台车，配上本发明能自动开眼，停打的电动凿岩机，一次可完成整个巷道断面的全部炮孔，并保证了平行炮孔组成垂直行列的最优炮孔布置。具体结构由立柱和横臂组成网格座标支架，在横臂的导轨上安置凿岩机，座标支架装在有道轨可伸缩的推进架中，整个推进架又装在一个可水平摆动的转盘上，网格座标支架，推进架和转盘组成网格座标钻架。立柱为套筒式，可上下伸缩，横臂可折叠，行走、搬运时收拢，凿岩工作时展开。立柱和横臂上都装有可调定位块工作前，先由凿岩工将立柱和横臂上的定位块固紧在预定位置。工作时，将台车开到工作面，按动展开定位按钮，液压***通过立柱内的支臂缸。横臂上的摆臂缸实现立柱和横臂的升、降、展开、接轨。横臂上的凿岩机沿导轨在小油缸的推动下水平滑动，当分别碰到各自的定位块后，自动锁紧，按预先设计的凿岩工艺规定，摆成平行炮孔组成垂直行列的最优炮孔布置。当装上钎子后，推上推进工作滑键开关，台车前端的导向板将同工作道轨一起向前伸出，通过橡胶顶尖顶紧在工作面上。接着，装有凿岩机的座标推进架，连同转钎、冲击电机和分速器在推进油缸的作用下，沿工作道轨向前推进凿岩，当达到所要求的深度后，碰上导向板上的触点，自动接通推进油缸内的换向信号孔，推进油缸关闭活塞后腔的高压油路，开启回油路，使活塞油路换向，推进油缸收缩，带动座标推进架快速返回。需要打深孔时，可再接钎钻进。一旦调定妥当，尽管各炮孔起始点的深度不同，炮孔底部都能处于同一个截面。为了行走方便和打周边眼的需要，整个装在转盘上的推进架，在摆动油缸的推拉作用下，可绕转动轴相对于车体左右水平摆动，转盘靠装在摆动油缸上的双向液压锁锁定，摆动角度可无级变化，并可操纵转盘下的前后千斤顶，使座标钻架垂直摆动一定角度。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：

1.建立在全新的排眼方法上，采用网格座标钻架，能同时带动数十台凿岩机一起钻眼，一次完成巷道断面的所有炮孔，并保证了平行炮孔组成垂直行列的最优位置。

2.能量消耗低。本发明没有管路损失，冲击过程由弹簧自由释放能量推动冲击锺完成，因此这时既不耗能，也不需惯性滑行、制动阶段，因此不存在液压凿岩机阀换位时的油压波非矩形变化损失和液压卡紧阻力。也不存在风动凿岩机的绝热压缩与中间冷却损失。与现普遍使用的同等功率风动凿岩机相比，少消耗能量60%以上，制造成本也只为其一半。

3.凿岩穿孔速度高。由于电动机与凿岩机分置，可选用大功率或防爆电动机，随之提高冲击功和扭矩，功率比现有电动凿岩机大3倍以上，穿孔速度比现有各种凿岩机都高。

4.安全性能好。凿岩机本身不带电，台车上的电机和液压***包括滤除在内全部密封，电机受潮和漏电减少。

5.由细长冲击锺带动压水活塞，产生的高压脉冲水射流及时冲洗粉尘，可延长钻头和钢钎寿命，提高钻孔速度，还抑制了卡钎事故因而减少了保养和停机时间，改善了工人劳动条件。

6.冲击锺与离合器配合，能自动开眼，防空打和自停。

7.用弹簧作为冲击的动力，能耗少，后部配上调力套，可自动调整凿岩的冲击功，且振动小，噪音低。

8.转盘式钻架支承，能收缩和折叠的立柱与横臂组成的网格座标支架，推进油缸的直接推进与拉回，使台车的运行能自动和调整进行。

9.设备结构简单，制造，使用和维修方便，投资费用比已有的各种凿岩机都少得多。

图面说明：

图1是电动凿岩机总体结构图

图2是高压脉冲水射流及调力套结构图

图3是电动凿岩设备工作示意图

图4是冲击机构示意图

本发明以下将结合附图中的实施例进一步详述：

在生产使用中实现电动凿岩机的最好方式如（图1）所示，当电动机通过离合器输入轴（39）带动齿轮减速器（38-28-24-20）使转动套（20）掐套（22）带动钎子转动作功的同时，也通过离合器（33）（由杠杆（35）控制）。大齿轮（29）带动斜面套（19）转动，使斜面套后端的锯齿形斜面凸台与压缩套（17）脚上的滚柱（18）接触，由于压缩套（17）与冲击锺（15）固结在一起，而冲击锺（15）用花键同机壳（16）连接，只能直线移动而不能转动，滚柱（18）被迫沿斜面上升，压缩套（17）冲击锺（15）就往后退压缩弹簧（9），当滚柱滚过斜面顶点的一瞬时，突然悬空，压缩套（17）冲击锺（15）失去依托，弹簧（9）释放能量，推动冲击锺（15）向前高速冲击钎子（41）冲击钎子后的反弹力被弹簧（9）吸收，作为能量储存，随着斜面套（19）的转动，钎子（41）转过一个角度，滚柱（18）又碰上另一个锯齿形斜面凸台，压缩套（17）再次被迫向后退，冲击锺（15）压缩弹簧（9），又准备下一次冲击，这样连续地反复循环，形成冲击锺（15）的高频冲击运动。并且弹簧（9）装在机套（14）中也容易更换。在弹簧（9）后部设计有一个开有槽的调力套（3）以便调力套（3）移动时不被高压水缸（8）挡住。单台凿岩机工作时，通过手动螺栓调整调力套（3）移动的距离。自动工作时接一液压管道（1），通过流量调节器和阀与推压回路接通，在凿岩过程中，根据液压原理，随岩石硬度的改变，即岩石给推进机构反作用力的变化，推进机构内的液压力也会变化，这时，调力套（3）后部的液压力也就随之改变，控制调力套（3）向前移动的距离。由于调力套（3）的前端紧抵着弹簧（9）的后部，它向前移动时就增加了弹簧（9）的预紧力，也就是增强了弹簧（9）释放时的冲击力，对于凿岩机来说，就是随着岩石条件的改变，能够自动调整凿岩的冲击功。

要将高压脉冲水射流技术用于凿岩机中，我认为最好的方式如（图2），可在冲击锺（15）的后部配上一个拉套（13），拉套（13）上开的槽也是为了移动时不被高压水缸（8）挡住，拉套（13）后端和活塞（4）用销钉（5）联接。当冲击锺（15）往复运动时，就通过拉套（13）带动高压水缸（8）内的活塞（4）往复运动，当普通水压流入高压水缸（8）后，经活塞（4）先冲击再挤压，提升为高压脉冲水经水针（12）-钎子（41）直射入被破碎岩石的局部点将岩石的碎削及时地冲洗干净，既能延长钻头、钢钎的寿命，又能提高凿岩速度，保障工人健康。

要同时装数十台凿岩机一起打眼，一次完成整个巷道断面炮孔的最好方式如（图3）所示，将具有自动开眼、防空打、防卡钎的新型电动凿岩机（45），装在横臂（46）上，而可伸缩的立柱（47）与可折叠的横臂（46）垂直交叉组成网格座标支架，支架装在有道轨（44）可伸缩的推进架中，整个推进架装在一个可水平摆动的转盘（51）上。立柱（47）可伸缩，横臂（46）可折叠，行走过程时收拢，凿岩工作时展开。立柱（47）和横臂（46）上都装有可调定位块。工作前，先由凿岩工将立柱（47）和横臂（46）上的定位块固紧在预定位置，工作时，将台车开到工作面，按动展开定位按钮，液压***（46）通过立柱（47）内的支臂缸，横臂（46）上的摆臂缸，实现立柱和横臂的升、降、展开、接轨、横臂（46）上的凿岩机（45）沿横臂上的导轨水平滑动，分别碰到各自的定位块后，自动锁紧，按预先设计的凿岩工艺规定，摆成平行炮孔组成垂直行列的最优炮孔布置，装上钎具（41）后，推上推进工作滑键开关，台车前端的导向板（43）将同工作道轨（44）一起向前伸出，通过橡胶顶尖（42），顶紧在工作面上，接着，装有凿岩机的座标推进架，连同转钎、冲击电机（54）和分速器（49）在推进油缸（53）的作用下，沿工作道轨（44）向前推进凿岩，当达到所要求的深度后，碰上导向板（43）上的触点，自动打开推进油缸（53）内的换向信号孔，推进油缸（53）关闭活塞后腔的高压油路。开启回油路，使活塞油路换向，推进油缸（53）收缩，带动座标推进架快速返回。需要打深孔时，可再接钎钴时。一旦调定妥当，尽管各炮孔起始点的深度不同，炮孔底都能保证打在同一个截面上。为了行走方便和打周边眼的需要，装在转盘（51）上的推进架，在摆动油缸推拉作用下，可绕转动轴相对于车体左右水平摆动，转盘（51）靠装在摆动油缸上的双向液压锁锁定，摆动角度可无级变化，并可操纵前后千斤顶（52），使座标钻架垂直摆动一定角度，满足打顶眼和底眼的需要。

由于横臂（46）可沿立柱（47）上、下滑动，而安在横臂（46）上的电动凿岩机（45）又可沿横臂（46）左右滑动，因此可将电动凿岩机（45）平行移到所需任意位置，因为本发明的电动凿岩机（45）有上述自动功能，所以能够根据凿岩排眼的需要，即需要打几个眼，就布置几台电动凿岩机（45）在网格座标支架上，对准相应的位置一起钻进。

Claims (2)

1、由电动凿岩机和电动/液压凿岩台车组成的电动凿岩设备，其特征是在台车上安置冲击。转钎电动机(54)，通过分速器(49)软轴或硬滑轴(48)分别与各个电动凿岩机(45)连接，电动凿岩机(45)安放在由几个互相垂直、可收缩、折叠的立柱(47)和横臂(46)组成网格的座标支架中，网格座标支架装在有可伸缩道轨(44)的推进架中，道轨(44)前端带有导向板(43)，导向板(43)前有橡胶顶尖(42)，后有推进油缸(53)的换向触头，推进架摆在可水平转动的转盘(51)上，推进架后的液压推进油缸(53)与转盘上的托架(55)连接。推进油缸(53)前有换向触点，后有停机触头，转盘(51)下面安有前、后两个千斤顶(52)，钎子(41)通过导向板(43)孔装入电动凿岩机(45)内转动套(20)中，台车上的液压站(56)通过管路分别与电动凿岩机(45)、推进油缸(53)和立柱(47)横臂(46)上的小油缸连接。

2、如权利要求1所述的电动凿岩机（45），其特征是离合器输入轴（39）与软轴或硬滑轴（48）连接，离合器控制环用一杠杆装置（35）与冲击锺（15）的滑键头接触，离合器输出轴用齿轮（29）同锯齿形斜面套（19）啮合，锯齿形斜面与压缩套（17）脚上装的无芯滚柱（18）配合，压缩套（17）和冲击锤（15）固结在一起，通过滑键和机壳（16）连接，冲击锤（15）直径最大的后端压缩弹簧（9），直径最小的一段穿入弹簧（9）内孔中，冲击锺（15）最后端与拉套（13）连接，拉套（13）另一端与夹在机壳（14和2）中的高压水缸（8）内的活塞（4）连接，弹簧（9）后端抵在调力套（3）上，调力套（3）后的机尾（2）用一管道通过流量调节器和阀与推压回路接通，***钎子（41）的转动套（20）通过齿轮减速器（24～28和38）与离合器输入轴（39）连接，接在高压水缸（8）上的水针（12），贯穿冲击锤（15）压缩套（17）斜面套（19）***钎子（41）中。

Images