CN106005069A - 一种改进的单履带气动钻车装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种改进的单履带气动钻车装置，包括钻车底盘，钻车底盘上设置有钻探执行机构，所述钻车底盘包括车架，车架上设置有履带架，履带架外侧套接有履带，履带的内侧设置有支重轮；钻探执行机构包括导轨，导轨上设置有回转机构，导轨固定在推进气缸上，回转机构的排气端设置有消音器。本发明能够改进现有技术的不足，适用于在狭窄巷道内的作业。

Description

一种改进的单履带气动钻车装置

技术领域

本发明涉及一种巷道开采用钻进设备，尤其是一种改进的单履带气动钻车装置。

背景技术

我国煤矿瓦斯爆炸频发，死亡人数众多，瓦斯事故是煤矿生产的最大威胁。在采煤之前先采煤层气，有利于从根本上防止煤矿瓦斯事故。目前，我国煤矿使用的探水探瓦斯、排水排瓦斯钻机或钻车大部分使用的是电动机作为动力源，配有电源、电缆、综保装置等系列供电系统可能会导致接地、短路、拉弧等机电事故，从而影响电动钻车或液压钻车的正常工作，影响安全生产。另外，使用电动或液压钻车，由于供电电缆在工作面掘进头反复拖动，可能造成线嘴活动、电缆破口等失爆现象，对于高瓦斯矿井来说，无形中埋下了重大隐患。其次，矿井下的环境复杂恶劣，很多情况下由于巷道宽度限制，双履带钻车不能顺利通行，得采取其他措施完成打孔作业，工作效率降低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种改进的单履带气动钻车装置，能够解决现有技术的不足，适用于在狭窄巷道内的作业。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。

一种改进的单履带气动钻车装置，包括钻车底盘，钻车底盘上设置有钻探执行机构，所述钻车底盘包括车架，车架上设置有履带架，履带架外侧套接有履带，履带的内侧设置有支重轮；钻探执行机构包括导轨，导轨上设置有回转机构，导轨固定在推进气缸上，回转机构的排气端设置有消音器。

作为优选，所述支重轮套接在支撑轴上，支撑轴上还设置有两个平衡轮，平衡轮位于支重轮的内侧，支撑轴的内部设置有驱动轴，驱动轴带动平衡轮和支重轮转动；任意一个平衡轮的内侧壁设置有第一环形槽，另外一个平衡轮的内侧壁设置有第二环形槽，第二环形槽的宽度大于第一环形槽的宽度，第一环形槽内滑动卡接有第一连杆和第二连杆，第一连杆的另一端滑动卡接在第二环形槽内，第二连杆的另一端铰接有第三连杆，第三连杆的另一端滑动卡接在第二环形槽内，第一连杆通过第一弹簧体连接至支撑轴，第一环形槽和第二环形槽之间还设置有弧形弹片，弧形弹片通过第二弹簧体连接至支撑轴，第一连杆、第二连杆和第三连杆位于支撑轴的上部，弧形弹片位于支撑轴的下部。

作为优选，所述第一连杆与第一环形槽卡接的一端设置有第一球头，第二连杆与第一环形槽卡接的一端设置有第二球头，第一球头上设置有两个橡胶限位条，第二球头位于两个橡胶限位条之间。

作为优选，所述回转机构包括外壳，外壳内设置有叶轮，叶轮连接有驱动杆，外壳的一端设置有进气口，外壳的另一端设置有排气口，排气口连接有消音器，叶轮的迎风面设置有凹槽，凹槽包括第一侧面和第二侧面，第一侧面和第二侧面之间连接有底面，第一侧面位于靠近叶轮边缘的一侧，第二侧面位于靠近驱动杆的一侧，第一侧面与叶轮迎风面的夹角为71°，第二侧面为弧形，第二侧面与底面的夹角为90°，第二侧面与叶轮迎风面相切，底面与叶轮迎风面相互平行；叶轮的背风面对称设置有两个导流槽，导流槽的一端位于叶轮的顶部，导流槽的另一端位于叶轮的侧边，叶轮的侧边设置有第一折流板。

作为优选，所述消音器包括筒体，筒体的进气端交错设置有第二折流板，第二折流板的排气端设置有挡板，挡板的顶部和底部分别设置有若干个通孔，挡板顶部和底部分别连接有U形管路，U形管路连接至出气管，出气管连接至筒体的排气端。

采用上述技术方案所带来的有益效果在于：本发明整机宽度窄，重量轻，机动灵活，在巷道中的通行能力更强，整机的所有驱动装置的动力来源均为压缩空气，压缩空气卫生环保，井下使用安全可靠，为了节约用气量，执行机构的推进装置采用气缸推进。整机性能优越，最大输出功率可达8Kw，额定输出扭矩可达800N·m，且回转减速箱设置两个减速比，根具不同的地质条件，选择不同的转速，可以提高工作效率。适用范围广：钻机在岩石硬度f≤8的煤及半煤岩矿、岩巷的采煤作业中钻孔，最大打孔深度可达120m。整机有两种工作状态，一是行走状态，一是打钻状态，通过折叠执行机构来相互转换两中状态，调节整机重心位置，确保行走过程不至发生侧翻现象。整机回转处的消音器可使噪音降至85dB左右，改善了操作的工作环境，有利于操作者的身体健康。

由于采用了单履带的传动结构，在横向稳定性上相比于双履带的传动结构会产生明显的下降。通过设置平衡轮，利用发生横向偏移时对于平衡轮的横向作用力，实现平衡轮对于履带的矫正作用。

回转机构的叶轮可以减少气流的在外壳内的相互对流阻挡，提高气流与叶轮的直接作用力矩，从而提高气流与叶轮之间的动能转化效率。

消音器的结构可以降低传统消音结构所产生的气流阻力，提高回转机构的驱动力矩。

附图说明

图1是本发明一个具体实施方式的结构图。

图2是本发明一个具体实施方式中钻车底盘的结构图。

图3是本发明一个具体实施方式中支重轮和平衡轮驱动机构的结构图。

图4是本发明一个具体实施方式中两个平衡轮之间的结构图。

图5是本发明一个具体实施方式中第一连杆和第二连杆连接部位的结构图。

图6是本发明一个具体实施方式中钻探执行机构的结构图。

图7是本发明一个具体实施方式中回转机构的结构图。

图8是本发明一个具体实施方式中叶轮迎风面的结构图。

图9是本发明一个具体实施方式中叶轮背风面的结构图。

图10是本发明一个具体实施方式中消音器的结构图。

图中：1、钻车底盘；2、钻探执行机构；3、车架；4、履带架；5、履带；6、支重轮；7、导轨；8、回转机构；9、推进气缸；10、消音器；11、支撑轴；12、平衡轮；13、第一环形槽；14、第二环形槽；15、第一连杆；16、第二连杆；17、第三连杆；18、第一弹簧体；19、弧形弹片；20、第二弹簧体；21、第一球头；22、第二球头；23、橡胶限位条；24、外壳；25、叶轮；26、驱动杆；27、进气口；28、排气口；29、第一侧面；30、第二侧面；31、底面；32、导流槽；33、第一折流板；34、筒体；35、第二折流板；36、挡板；37、通孔；38、U形管路；39、出气管；40、第一减速器；41、第二减速器；42、弧形折流板；43、驱动轴。

具体实施方式

本发明中使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接、粘贴等常规手段，在此不再详述。

参照图1-10，本发明一个具体实施方式包括钻车底盘1，钻车底盘1上设置有钻探执行机构2，所述钻车底盘1包括车架3，车架3上设置有履带架4，履带架4外侧套接有履带5，履带5的内侧设置有支重轮6；钻探执行机构2包括导轨7，导轨7上设置有回转机构8，导轨7固定在推进气缸9上，回转机构8的排气端设置有消音器10。

支重轮6套接在支撑轴11上，支撑轴11上还设置有两个平衡轮12，平衡轮12位于支重轮6的内侧，支撑轴11的内部设置有驱动轴43，驱动轴43带动平衡轮12和支重轮6转动；任意一个平衡轮12的内侧壁设置有第一环形槽13，另外一个平衡轮12的内侧壁设置有第二环形槽14，第二环形槽14的宽度大于第一环形槽13的宽度，第一环形槽13内滑动卡接有第一连杆15和第二连杆16，第一连杆15的另一端滑动卡接在第二环形槽14内，第二连杆16的另一端铰接有第三连杆17，第三连杆17的另一端滑动卡接在第二环形槽14内，第一连杆15通过第一弹簧体18连接至支撑轴11，第一环形槽13和第二环形槽14之间还设置有弧形弹片19，弧形弹片19通过第二弹簧体20连接至支撑轴11，第一连杆15、第二连杆16和第三连杆17位于支撑轴11的上部，弧形弹片19位于支撑轴11的下部。

第一连杆15与第一环形槽13卡接的一端设置有第一球头21，第二连杆16与第一环形槽13卡接的一端设置有第二球头22，第一球头21上设置有两个橡胶限位条23，第二球头22位于两个橡胶限位条23之间。

回转机构8包括外壳24，外壳24内设置有叶轮25，叶轮25连接有驱动杆26，外壳24的一端设置有进气口27，外壳24的另一端设置有排气口28，排气口28连接有消音器10，叶轮25的迎风面设置有凹槽，凹槽包括第一侧面29和第二侧面30，第一侧面29和第二侧面30之间连接有底面31，第一侧面29位于靠近叶轮25边缘的一侧，第二侧面30位于靠近驱动杆26的一侧，第一侧面29与叶轮25迎风面的夹角为71°，第二侧面30为弧形，第二侧面30与底面31的夹角为90°，第二侧面30与叶轮25迎风面相切，底面31与叶轮25迎风面相互平行；叶轮25的背风面对称设置有两个导流槽32，导流槽32的一端位于叶轮25的顶部，导流槽32的另一端位于叶轮25的侧边，叶轮25的侧边设置有第一折流板33。

消音器10包括筒体34，筒体34的进气端交错设置有第二折流板35，第二折流板35的排气端设置有挡板36，挡板36的顶部和底部分别设置有若干个通孔37，挡板36顶部和底部分别连接有U形管路38，U形管路38连接至出气管39，出气管39连接至筒体34的排气端。

驱动轴43与支重轮6通过第一减速器40连接，驱动轴43与平衡轮12通过第二减速器41连接，第一减速器40和第二减速器41的减速比的比例为4:5。平衡轮12的转动速度比支重轮6慢，可以有效提高平衡轮12对于横向作用力的缓冲效果。

第二折流板35的顶部设置有弧形折流板42，弧形折流板42可以对回转机构8排出的带有较大旋转惯性的气流进行有效的导流，从而进一步降低消音器10对于气流的阻碍作用。

整个钻车靠一条履带支撑，整个履带的宽度为450mm，为了保证整机在行走时，不至于侧翻，在履带的两侧设有辅助轮，整机的宽度为700mm，同时，整个执行装置采用了折叠形式的设计，钻车在长距离行走过程中，需将执行装置折叠到底盘的顶部，以尽可能的降低重心，确保行走过程中不至侧翻保证人身安全。整个底盘都是全新的设计结构，从行走驱动装置到四轮一带与以往的钻车完全不同。底盘行走驱动是由气马达驱动减速机将动力传递给驱动链轮，为保证足够小的体积，减速箱内部的结构非常紧凑。履带也为自行设计，履带由链条和履带板焊接而成，重量小，价格低，更重的是这种履带节距小，降低了底盘自身的高度。

为了提高气动产品的功率，整个气路的设计都十分通畅，减少了钻车本身结构给气流带来的阻力。气动产品的耗气量是个十分关键的问题，如何降低气动产品的供气量一直困扰着许多研究人员，传统的气动钻车都是气马达带动齿轮齿条推进的结构，单独推进马达需要气量就高达4m³/min，再加上回转马达需要的气量，普通的矿区根本不能提供如此之大的气源，造成主机的参数不能达标。为了保证回转马达的性能，必须将进气口的气量全部供给给回转马达，为此推进结构采用的是气缸推进，气缸推进在不考虑泄露的情况下，耗气量几乎为零，相比于传统的气马达驱动齿轮齿条结构节约下来的气量是非常可观的，对于提高回转马达的性能起到了至关重要的作用。

回转机构也就是钻车的执行机构，回转机构主要由回转气马达、回转减速箱、水套和主轴等组成，回转气马达为大功率气动马达，最大输出功率可达8Kw，耗气量8m³/min左右，几乎所有的煤矿企业都能使用。回转减速箱有高速、低速两个档位，根据井下的不同地质条件选择不同的转速，可以大幅提高工作效率。

钻车行走采用单履带结构设计，整机宽度不超过700mm。钻车的推进装置采用大缸径气缸推进。回转气动马达的最大输出功率可达8Kw，主轴额定输出扭矩可达800N·m，且回转减速箱分高低速两档。行走机构采用气马达驱动，经过涡轮蜗杆三级减速输出大扭矩动力。主机升降采用气弹簧辅助升降的全新设计，结构简单，操作便捷。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种改进的单履带气动钻车装置，包括钻车底盘(1)，钻车底盘(1)上设置有钻探执行机构(2)，其特征在于：所述钻车底盘(1)包括车架(3)，车架(3)上设置有履带架(4)，履带架(4)外侧套接有履带(5)，履带(5)的内侧设置有支重轮(6)；钻探执行机构(2)包括导轨(7)，导轨(7)上设置有回转机构(8)，导轨(7)固定在推进气缸(9)上，回转机构(8)的排气端设置有消音器(10)。

2.根据权利要求1所述的改进的单履带气动钻车装置，其特征在于：所述支重轮(6)套接在支撑轴(11)上，支撑轴(11)上还设置有两个平衡轮(12)，平衡轮(12)位于支重轮(6)的内侧，支撑轴(11)的内部设置有驱动轴(43)，驱动轴(43)带动平衡轮(12)和支重轮(6)转动；任意一个平衡轮(12)的内侧壁设置有第一环形槽(13)，另外一个平衡轮(12)的内侧壁设置有第二环形槽(14)，第二环形槽(14)的宽度大于第一环形槽(13)的宽度，第一环形槽(13)内滑动卡接有第一连杆(15)和第二连杆(16)，第一连杆(15)的另一端滑动卡接在第二环形槽(14)内，第二连杆(16)的另一端铰接有第三连杆(17)，第三连杆(17)的另一端滑动卡接在第二环形槽(14)内，第一连杆(15)通过第一弹簧体(18)连接至支撑轴(11)，第一环形槽(13)和第二环形槽(14)之间还设置有弧形弹片(19)，弧形弹片(19)通过第二弹簧体(20)连接至支撑轴(11)，第一连杆(15)、第二连杆(16)和第三连杆(17)位于支撑轴(11)的上部，弧形弹片(19)位于支撑轴(11)的下部。

3.根据权利要求2所述的改进的单履带气动钻车装置，其特征在于：所述第一连杆(15)与第一环形槽(13)卡接的一端设置有第一球头(21)，第二连杆(16)与第一环形槽(13)卡接的一端设置有第二球头(22)，第一球头(21)上设置有两个橡胶限位条(23)，第二球头(22)位于两个橡胶限位条(23)之间。

4.根据权利要求1所述的改进的单履带气动钻车装置，其特征在于：所述回转机构(8)包括外壳(24)，外壳(24)内设置有叶轮(25)，叶轮(25)连接有驱动杆(26)，外壳(24)的一端设置有进气口(27)，外壳(24)的另一端设置有排气口(28)，排气口(28)连接有消音器(10)，叶轮(25)的迎风面设置有凹槽，凹槽包括第一侧面(29)和第二侧面(30)，第一侧面(29)和第二侧面(30)之间连接有底面(31)，第一侧面(29)位于靠近叶轮(25)边缘的一侧，第二侧面(30)位于靠近驱动杆(26)的一侧，第一侧面(29)与叶轮(25)迎风面的夹角为71°，第二侧面(30)为弧形，第二侧面(30)与底面(31)的夹角为90°，第二侧面(30)与叶轮(25)迎风面相切，底面(31)与叶轮(25)迎风面相互平行；叶轮(25)的背风面对称设置有两个导流槽(32)，导流槽(32)的一端位于叶轮(25)的顶部，导流槽(32)的另一端位于叶轮(25)的侧边，叶轮(25)的侧边设置有第一折流板(33)。

5.根据权利要求1所述的改进的单履带气动钻车装置，其特征在于：所述消音器(10)包括筒体(34)，筒体(34)的进气端交错设置有第二折流板(35)，第二折流板(35)的排气端设置有挡板(36)，挡板(36)的顶部和底部分别设置有若干个通孔(37)，挡板(36)顶部和底部分别连接有U形管路(38)，U形管路(38)连接至出气管(39)，出气管(39)连接至筒体(34)的排气端。