CN105525870A - 凿岩台车 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种凿岩台车，其包括行走系统、机架、钻臂总成、推进梁总成和可换凿岩工作组件；所述机架固定于所述行走系统的底盘上，以通过所述行走系统移动所述机架；所述钻臂总成固定于所述机架上；所述推进梁总成固定于所述钻臂总成上；所述可换凿岩工作组件固定于所述推进梁总成上。本发明的凿岩台车，更换可换凿岩工作组件时能实现快速模块式安装，不需要重新调整参数，一个钻臂总成上的可换凿岩工作组件更换时间不超过10分钟。可以根据施工现场需求选择最合理的凿岩方法，能对较软岩层到极硬岩层高度适应，对非爆施工要求和非爆和钻爆相结合的施工要求都能高度适应。
Description
技术领域
本发明涉及工程机械领域，尤其涉及一种凿岩台车。
背景技术
自英国于1826年起在蒸汽机车牵引的铁路上开始修建长770米的泰勒山单线隧道和长2474米的维多利亚双线隧道以来，英、美、法等国相继修建了大量铁路隧道。1861年修建穿越阿尔卑斯山脉的仙尼斯峰铁路隧道时，首次应用风动凿岩机代替人工凿孔。1867年修建美国胡萨克铁路隧道时，开始采用硝化甘油炸药代替黑火药，使隧道施工技术及速度得到进一步发展。
20世纪60年代以来，隧道机械化施工水平有很大提高。全断面液压凿岩台车和其他大型施工机具相继用于隧道施工。喷锚技术的发展和新奥法的应用为隧道工程开辟了新的途径。掘进机的采用彻底改变了隧道开挖的钻爆方式。盾构构造不断完善，已成为松软、含水地层修建隧道最有效的工具。
隧道开挖在石质岩层中采用钻爆法最为广泛，采用掘进机直接开挖也逐渐推广。在松软地质中采用盾构法开挖较多。
钻爆法用凿岩台车或人工风钻打眼，装药爆破。其特点是施工成本较低，但对围岩扰动大，容易造成超、欠挖。
盾构法采用盾构作为施工机具的隧道施工方法。1825年在伦敦泰晤士河水下隧道首先试用盾构，并获得成功。对围岩扰动少,控制断面准确，无超挖，设备造价高昂，对较硬岩石无法施工。
现代高度竞争的地下采矿与隧道工程要求成本节约，安全开凿与岩石加固等程序步骤。掘进的机器设备必须安全可靠，并紧密跟随工业持续提高的生产力与飞速发展的经济步伐。
发明内容
本发明目的是提供一种凿岩台车，其能高度适应较软岩层到极硬岩层的不同岩层，从而提高了工作效率。
本发明解决技术问题采用如下技术方案：一种凿岩台车，其包括行走系统、机架、钻臂总成、推进梁总成和可换凿岩工作组件；
所述机架固定于所述行走系统的底盘上，以通过所述行走系统移动所述机架；
所述钻臂总成固定于所述机架上；
所述推进梁总成固定于所述钻臂总成上；
所述可换凿岩工作组件固定于所述推进梁总成上。
可选的，所述钻臂总成包括第一钻臂总成、第二钻臂总成和第三钻臂总成；所述第一钻臂总成、第二钻臂总成和第三钻臂总成均固定于所述机架上，所述第二钻臂总成位于所述第一钻臂总成和第三钻臂总成之间；且所述第一钻臂总成和第三钻臂总成位于同一高度，所述第二钻臂高于所述第一钻臂总成和第二钻臂总成。
可选的，所述钻臂总成包括耳座、转动连接部、第一连接板、第二连接板、第一液压缸、第二液压缸、连接件、第三液压缸、第四液压缸、第一连接块、固定板、第三连接板、第四连接板、第五连接板、第六连接板、第二连接块、第三连接块、转角连接部和支撑轴；
所述耳座固定于所述机架上，所述转动连接部通过第一铰接轴铰接于所述耳座上，且所述第一铰接轴呈竖直状态；
所述转动连接部的左端设置有第一连接板和第二连接板；所述第一连接板和第二连接板均竖直设置，且相互平行；
所述第一液压缸的缸体通过第二铰接轴铰接于所述第一连接板和第二连接板的上端；所述第二液压缸的活塞杆通过第三铰接轴铰接于所述第一连接板和第二连接板的下端；所述第一铰接轴和第二铰接轴均水平设置，且相互平行；
所述第二液压缸的缸体铰接于所述第一液压缸的缸体上，以通过所述第二液压缸的驱动，使得所述第一液压缸上下运动；
所述连接件设置于所述第一液压缸的活塞杆上；
所述连接件的左端设置有凸耳，所述第一连接块通过第四铰接轴铰接于所述连接件的凸耳上，且所述第四铰接轴水平设置；
所述固定板的右侧壁的上部设置有第三连接板和第四连接板；所述第三连接板和第四连接板分别水平设置，且相互平行；所述固定板的右侧壁的下部设置有第五连接板和第六连接板，所述第五连接板和第六连接板均水平设置；所述第一连接块的左端还通过第五铰接轴铰接于所述第五连接板和第六连接板；所述第五铰接轴竖直设置；
所述第二连接块的左端通过第五铰接轴铰接于所述第三连接板和第四连接板的前端；所述第三连接块的左端通过第六铰接轴铰接于所述第三连接板和第四连接板的后端；所述第三铰接轴和第四铰接轴均竖直设置；
所述第三液压缸的缸体和第四液压缸的缸体均铰接于所述连接件的右端；所述第三液压缸的活塞杆通过第七铰接轴铰接于所述第二连接块的右端；所述第四液压缸的活塞杆通过第八铰接轴铰接于所述第三连接块的右端；所述第七铰接轴和第八铰接轴均水平设置；
所述转角连接部包括相互垂直连接的水平板和竖直板；所述竖直板可转动地设置于所述固定板上，且所述竖直板与所述固定板平行；所述水平板上可转动地设置有支撑轴。
可选的，沿所述连接件的长度方向开设有半圆形槽，所述第一液压缸的活塞杆位于所述半圆形槽内。
可选的，所述半圆形槽的直径大于所述第一液压缸的缸体的直径，从而当所述第一液压缸的活塞杆收回到所述第一液压缸的缸体内时，所述缸体也位于所述半圆形槽内。
可选的，所述推进梁总成包括：固定架、左滑块、右滑块、推进梁、第五液压缸、第六液压缸和凿岩工作组件固定座；
所述固定架固定于所述支撑轴上，所述固定架呈方形，且具有中空结构；
所述左滑块固定于所述固定架上，且位于所述固定架的左部；所述右滑块固定于所述固定架上，且位于所述固定架的右部；
所述推进梁可滑动地设置于所述左滑块和右滑块上；
所述第五液压缸的缸体铰接于所述固定架上，所述第五液压缸的活塞杆铰接于所述推进梁上；
所述凿岩工作组件固定座可滑动地设置于所述推进梁上；
所述第六液压缸设置于所述推进梁内，且所述第六液压缸的一端铰接于所述推进梁上，另一端铰接于所述凿岩工作组件固定座上。
可选的，所述凿岩台车还包括可换凿岩工作组件，所述可换凿岩工作组件为取芯凿岩工作组件、非取芯凿岩工作组件、气液联动冲击凿岩机组件或液压冲击凿岩机组件其中之一。
本发明具有如下有益效果：本发明的凿岩台车，更换可换凿岩工作组件时能实现快速模块式安装，不需要重新调整参数，一个钻臂总成上的可换凿岩工作组件更换时间不超过10分钟。可以根据施工现场需求选择最合理的凿岩方法，能对较软岩层到极硬岩层高度适应，对非爆施工要求和非爆和钻爆相结合的施工要求都能高度适应。
附图说明
图1为本发明的凿岩台车的结构示意图；
图2为本发明的凿岩台车的钻臂总成的结构示意图；
图3为本发明的凿岩台车的推进梁总成的结构示意图；
图4为本发明的取芯凿岩工作组件的结构示意图；
图5为本发明的非取芯凿岩工作组件的结构示意图；
图6为本发明的气液联动冲击凿岩机组件的结构示意图；
图中标记示意为：1-行走系统；2-机架；3-动力系统；4-液压系统；5-电气系统；6-钻臂总成；601-耳座；602-转动连接部；603-第一连接板；604-第二连接板；605-第一液压缸；606-第二液压缸；607-连接件；608-第三液压缸；609-第四液压缸；610-第一连接块；611-固定板；612-第三连接板；613-第四连接板；614-第五连接板；615-第六连接板；616-第二连接块；617-第三连接块；618-转角连接部；619-支撑轴；7-推进梁总成；701-固定架；702-左滑块；703-右滑块；704-推进梁；705-凿岩工作组件固定座；8-可换凿岩工作组件；801，804-旋转动力头；802,805-钻杆；803-取芯钻头；806-非取芯钻头；807-气液联动冲击凿岩机；808-钎杆；809-钎头。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明的技术方案作进一步阐述。
实施例1
本实施例提供了一种凿岩台车，其包括行走系统1、机架2、动力系统3、液压系统4、电气系统5、钻臂总成6、推进梁总成7和可换凿岩工作组件8。
所述行走系统为履带车，所述机架设置于所述履带车上，以通过所述履带车移动所述机架及安装于所述机架上的其他部件的位置，并对机架及安装于所述机架上的其他部件提供有效支撑。
所述机架包括前机架和后机架，而且所述前机架和后机架均固定于所述履带车的底盘上，参考图1，所述前机架固定于所述履带车的左侧，所述后机架固定于所述履带车的右侧。
所述动力系统、液压系统、电气系统和无线遥控控制系统均安装于所述后机架上，并由所述动力系统产生动力，并将该动力传递至液压系统，所述液压系统产生高压液压油，此时无线遥控控制系统按操作手的指令发出控制信号操控电气系统，电气系统给出控制液压系统的信号，由液压系统按指令分配出高压液压油给行走系统、钻臂总成、推进梁总成和可换凿岩工作组件的各动力单元，以达到整机行走、定位、变幅、凿岩的目的。
所述钻臂总成安装于所述前机架上，以通过所述钻臂总成对安装于所述钻臂总成上的各部件进行定位；本实施例中，所述钻臂总成包括：耳座601、转动连接部602、第一连接板603、第二连接板604、第一液压缸605、第二液压缸606、连接件607、第三液压缸608、第四液压缸609、第一连接块610、固定板611、第三连接板612、第四连接板613、第五连接板614、第六连接板615、第二连接块616、第三连接块617、转角连接部618和支撑轴619；
所述耳座固定于所述前机架上，所述转动连接部通过第一铰接轴铰接于所述耳座上，且所述第一铰接轴呈竖直状态；且更进一步，本实施例中，为使得所述耳座和转动连接部之间相对转动，可以采用蜗轮和蜗杆的传动机构，此时所述蜗轮与所述转动连接部的相固定，且所述蜗轮于所述第一铰接轴的轴心线相同，所述蜗杆与所述蜗轮相配合，由驱动装置驱动所述蜗杆转动，从而使得所述蜗轮转动，以使得所述转动连接部转动；更优选地，所述驱动装置可以为液压马达或者电机。
所述转动连接部的左端设置有第一连接板和第二连接板；所述第一连接板和第二连接板均竖直设置，且相互平行；
所述第一液压缸的缸体通过第二铰接轴铰接于所述第一连接板和第二连接板的上端；所述第二液压缸的缸体通过第三铰接轴铰接于所述第一连接板和第二连接板的下端；所述第一铰接轴和第二铰接轴均水平设置，且相互平行；
所述第二液压缸的活塞杆铰接于所述第一液压缸的缸体上，以通过所述第二液压缸的驱动，使得所述第一液压缸上下运动。
当然，所述第二液压缸也可以采用以下的连接方式，即将所述第二液压缸的活塞杆铰接于所述第一连接板和第二连接板的下端；将所述第二液压缸的缸体铰接于所述第一液压缸的缸体上。
所述连接件设置于所述第一液压缸的活塞杆上，本实施例中，沿所述连接件的长度方向开设有半圆形槽，所述第一液压缸的活塞杆位于所述半圆形槽内，并且优选地，所述半圆形槽的直径可以大于所述第一液压缸的缸体的直径，从而当所述活塞杆收回到所述缸体内时，所述缸体也可以位于所述半圆形槽内。
所述连接件的左端设置有凸耳，所述第一连接块通过第四铰接轴铰接于所述连接件的凸耳上，且所述第四铰接轴水平设置；
所述固定板的右侧壁的上部设置有第三连接板和第四连接板；所述第三连接板和第四连接板分别水平设置，且相互平行；所述固定板的右侧壁的下部设置有第五连接板和第六连接板，所述第五连接板和第六连接板均水平设置；所述第一连接块的左端还通过第五铰接轴铰接于所述第五连接板和第六连接板；所述第五铰接轴竖直设置。
所述第二连接块的左端通过第五铰接轴铰接于所述第三连接板和第四连接板的前端；所述第三连接块的左端通过第六铰接轴铰接于所述第三连接板和第四连接板的后端；所述第三铰接轴和第四铰接轴均竖直设置；
所述第三液压缸的缸体和第四液压缸的缸体均铰接于所述连接件的右端；所述第三液压缸的活塞杆通过第七铰接轴铰接于所述第二连接块的右端；所述第四液压缸的活塞杆通过第八铰接轴铰接于所述第三连接块的右端；所述第七铰接轴和第八铰接轴均水平设置。
所述转角连接部呈L形，包括相互垂直连接的水平板和竖直板；所述竖直板可转动地设置于所述固定板上，且所述竖直板与所述固定板平行，其转动轴与所述固定板垂直；所述水平板上可转动地设置有支撑轴，且所述支撑轴竖直设置；本实施例中，为驱动所述转角连接部转动，所述转动轴上可以同轴固定有蜗轮，通过蜗杆驱动蜗轮运动的方式使得所述转动轴转动，并进一步地使得所述转角连接部转动；而且所述蜗轮蜗杆机构的传动原理为本领域所熟知，在此将不再一一赘述。
同时，为使得所述支撑轴的转动，也可以采用蜗轮蜗杆的传动方式进行驱动，此时所述支撑轴上同轴固定有蜗轮，通过蜗杆驱动蜗轮运动的方式使得所述支撑轴转动；而且所述蜗轮蜗杆机构的传动原理为本领域所熟知，在此将不再一一赘述。
所述推进梁总成包括：固定架701、左滑块702、右滑块703、推进梁704、第五液压缸、第六液压缸和凿岩工作组件固定座705；
所述固定架固定于所述支撑轴上，本实施例中，所述固定架呈方形，且具有中空结构；
所述左滑块固定于所述固定架上，且位于所述固定架的左部；所述右滑块固定于所述固定架上，且位于所述固定架的右部；
所述推进梁可滑动地设置于所述左滑块和右滑块上，由此所述推进梁相对于所述左滑块和右滑块可以滑动；
所述第五液压缸的缸体铰接于所述固定架上，所述第五液压缸的活塞杆铰接于所述推进梁上；以通过所述第五液压缸的伸缩实现所述推进梁相对于所述固定架的运动，即实现所述推进梁在所述左滑块和右滑块上的运动。
所述凿岩工作组件固定座可滑动地设置于所述推进梁上，以使得所述凿岩工作组件固定座可以沿所述推进梁滑动；更优选地，所述凿岩工作组件固定座的底部固定有滑块，所述滑块与所述推进梁配合，以使得所述滑块可以沿所述推进梁滑动，从而使得所述凿岩工作组件固定座沿所述推进梁滑动。
所述第六液压缸设置于所述推进梁内，且所述第六液压缸的一端铰接于所述推进梁上，另一端铰接于所述凿岩工作组件固定座上，从而使得所述凿岩工作组件固定座在所述第六液压缸的带动下，沿所述推进梁滑动。
本实施例中，所述凿岩台车的钻臂总成的数量为3个，即包括第一钻臂总成、第二钻臂总成和第三钻臂总成；所述第一钻臂总成、第二钻臂总成和第三钻臂总成均固定于所述前机架上，所述第二钻臂总成位于所述第一钻臂总成和第三钻臂总成之间；且所述第一钻臂总成和第三钻臂总成位于同一高度，所述第二钻臂高于所述第一钻臂总成和第二钻臂总成。
所述可换凿岩工作组件包括取芯凿岩工作组件、非取芯凿岩工作组件、气液联动冲击凿岩机组件或液压冲击凿岩机组件其中之一。
其中，所述取芯凿岩工作组件包括：旋转动力头801、钻杆802、取芯钻头803等，其作用是在岩壁上钻出环形切槽。在打轮廓眼、掏槽眼或全断面非爆开挖时使用。
所述非取芯凿岩工作组件包括：旋转动力头804、钻杆805、非取芯钻头806等，其作用是在岩壁上钻出圆孔。在打f≤12岩壁时的光面孔、装药孔、掏槽眼时使用
所述气液联动冲击凿岩机组件包括：气液联动冲击凿岩机807、钎杆808、钎头809等；在打f8—f15岩壁时的光面孔、装药孔、掏槽眼时使用。
所述液压冲击凿岩机组件包括：液压冲击凿岩机、钎杆、钎头等，在打f12—f18岩壁时的光面孔、装药孔、掏槽眼时使用。
现有的凿岩设备对岩层的适应性差，我国的地质环境复杂，施工单位面临的施工环境千差万别，就是在同一施工项目中，围岩变化也较大，现有的各型凿岩设备都不能解决因围岩变化造成的施工需求，在非爆需求中，现有的凿岩设备更是无能为力。在钻爆法施工中，现有的凿岩设备只能痛过打光面爆破孔的方式减少超、欠挖，控制能力要求钻机操作手，装药工技术水平非常高，结果多不能令人满意。
本发明的凿岩台车，因液压系统和电气系统可以配合钻具扭矩、推进力自适应控制模块，更换可换凿岩工作组件时能实现快速模块式安装，不需要重新调整参数，一个钻臂总成上的可换凿岩工作组件更换时间不超过10分钟。可以根据施工现场需求选择最合理的凿岩方法，能对较软岩层到极硬岩层高度适应，对非爆施工要求和非爆和钻爆相结合的施工要求都能高度适应。
而且本发明的钻臂总成可以为单个或多个，而且多个钻臂总成可以采用独立的液压系统，由所述电气系统进行独立第控制，不会因为其中的某一个钻臂总成的故障而影响其他钻臂总成的作业。
本发明的无线遥控控制系统包括无线模式和手柄直接操作模式，其中所述手柄直接操作模式可在电气系统完全不用的情况下操纵设备的所有动作。
所述钻臂总成的数量可以为多个，并装配不同的可换凿岩工作组件，在非爆和钻爆相结合的施工中可节约大量施工时间，用取芯凿岩工作组件钻出轮廓眼和掏槽眼，再用其它钻具钻出装药眼，可减少90％的地震波，减少98％的超、欠挖量。具有极大地经济效益。
而且本发明还能大量的减少使用或不用现有凿岩台车普遍使用的液压凿岩机，可以大量节约使用成本和购置成本。
综上可以认为，本发明的凿岩台车比传统的手持式风钻节约大量人工成本，提高了工作效率，减少掌子面工人数量80％，还可通过车载视频系统和项目部的视频系统对接，实现掌子面无人钻眼施工，大大的提高了安全性。
以上实施例的先后顺序仅为便于描述，不代表实施例的优劣。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (7)
1.一种凿岩台车，其特征在于，包括行走系统、机架、钻臂总成、推进梁总成和可换凿岩工作组件；
所述机架固定于所述行走系统的底盘上，以通过所述行走系统移动所述机架；
所述钻臂总成固定于所述机架上；
所述推进梁总成固定于所述钻臂总成上；
所述可换凿岩工作组件固定于所述推进梁总成上。
2.根据权利要求1所述的凿岩台车，其特征在于，所述钻臂总成包括第一钻臂总成、第二钻臂总成和第三钻臂总成；所述第一钻臂总成、第二钻臂总成和第三钻臂总成均固定于所述机架上，所述第二钻臂总成位于所述第一钻臂总成和第三钻臂总成之间；且所述第一钻臂总成和第三钻臂总成位于同一高度，所述第二钻臂高于所述第一钻臂总成和第二钻臂总成。
3.根据权利要求2所述的凿岩台车，其特征在于，所述钻臂总成包括耳座、转动连接部、第一连接板、第二连接板、第一液压缸、第二液压缸、连接件、第三液压缸、第四液压缸、第一连接块、固定板、第三连接板、第四连接板、第五连接板、第六连接板、第二连接块、第三连接块、转角连接部和支撑轴；
所述耳座固定于所述机架上，所述转动连接部通过第一铰接轴铰接于所述耳座上，且所述第一铰接轴呈竖直状态；
所述转动连接部的左端设置有第一连接板和第二连接板；所述第一连接板和第二连接板均竖直设置，且相互平行；
所述第一液压缸的缸体通过第二铰接轴铰接于所述第一连接板和第二连接板的上端；所述第二液压缸的活塞杆通过第三铰接轴铰接于所述第一连接板和第二连接板的下端；所述第一铰接轴和第二铰接轴均水平设置，且相互平行；
所述第二液压缸的缸体铰接于所述第一液压缸的缸体上，以通过所述第二液压缸的驱动，使得所述第一液压缸上下运动；
所述连接件设置于所述第一液压缸的活塞杆上；
所述连接件的左端设置有凸耳，所述第一连接块通过第四铰接轴铰接于所述连接件的凸耳上，且所述第四铰接轴水平设置；
所述固定板的右侧壁的上部设置有第三连接板和第四连接板；所述第三连接板和第四连接板分别水平设置，且相互平行；所述固定板的右侧壁的下部设置有第五连接板和第六连接板，所述第五连接板和第六连接板均水平设置；所述第一连接块的左端还通过第五铰接轴铰接于所述第五连接板和第六连接板；所述第五铰接轴竖直设置；
所述第二连接块的左端通过第五铰接轴铰接于所述第三连接板和第四连接板的前端；所述第三连接块的左端通过第六铰接轴铰接于所述第三连接板和第四连接板的后端；所述第三铰接轴和第四铰接轴均竖直设置；
所述第三液压缸的缸体和第四液压缸的缸体均铰接于所述连接件的右端；所述第三液压缸的活塞杆通过第七铰接轴铰接于所述第二连接块的右端；所述第四液压缸的活塞杆通过第八铰接轴铰接于所述第三连接块的右端；所述第七铰接轴和第八铰接轴均水平设置；
所述转角连接部包括相互垂直连接的水平板和竖直板；所述竖直板可转动地设置于所述固定板上，且所述竖直板与所述固定板平行；所述水平板上可转动地设置有支撑轴。
4.根据权利要求3所述的凿岩台车，其特征在于，沿所述连接件的长度方向开设有半圆形槽，所述第一液压缸的活塞杆位于所述半圆形槽内。
5.根据权利要求4所述的凿岩台车，其特征在于，所述半圆形槽的直径大于所述第一液压缸的缸体的直径，从而当所述第一液压缸的活塞杆收回到所述第一液压缸的缸体内时，所述第一液压缸的缸体也位于所述半圆形槽内。
6.根据权利要求5所述的凿岩台车，其特征在于，所述推进梁总成包括：固定架、左滑块、右滑块、推进梁、第五液压缸、第六液压缸和凿岩工作组件固定座；
所述固定架固定于所述支撑轴上，所述固定架呈方形，且具有中空结构；
所述左滑块固定于所述固定架上，且位于所述固定架的左部；所述右滑块固定于所述固定架上，且位于所述固定架的右部；
所述推进梁可滑动地设置于所述左滑块和右滑块上；
所述第五液压缸的缸体铰接于所述固定架上，所述第五液压缸的活塞杆铰接于所述推进梁上；
所述凿岩工作组件固定座可滑动地设置于所述推进梁上；
所述第六液压缸设置于所述推进梁内，且所述第六液压缸的一端铰接于所述推进梁上，另一端铰接于所述凿岩工作组件固定座上。
7.根据权利要求6所述的凿岩台车，其特征在于，还包括可换凿岩工作组件，所述可换凿岩工作组件为取芯凿岩工作组件、非取芯凿岩工作组件、气液联动冲击凿岩机组件或液压冲击凿岩机组件其中之一。
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