一種直角式復(fù)合坐標(biāo)鉆臂的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鑿巖鉆(臺)車，尤其是一種鑿巖鉆(臺)車用臂。
【背景技術(shù)】
[0002]鑿巖鉆(臺)車是將鑿巖機(jī)和推進(jìn)裝置安裝在鉆臂(架)上進(jìn)行巖石鑿孔作業(yè)的設(shè)備，其主要部件包括推進(jìn)器、鉆臂、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、平移機(jī)構(gòu)及托架、轉(zhuǎn)柱、車體、行走裝置、操作臺、鑿巖機(jī)和鉆具等。鉆臂是支撐鑿巖機(jī)進(jìn)行鑿巖作業(yè)的工作臂。鉆臂的分類，通常按其動作原理分為直角坐標(biāo)鉆臂、極坐標(biāo)鉆臂和復(fù)合坐標(biāo)鉆臂；按鑿巖作業(yè)范圍分為輕型、中型和重型鉆臂；按鉆臂結(jié)構(gòu)分為基本型、變型鉆臂等。王運(yùn)敏主編的《中國采礦設(shè)備手冊(上冊)》(科學(xué)出版社，2007.9)介紹了幾種鉆臂。①直角坐標(biāo)鉆臂。這種鉆臂由擺臂缸、轉(zhuǎn)柱、支臂缸、鉆臂、仰俯角缸、補(bǔ)償缸、推進(jìn)器、鑿巖機(jī)、托架等構(gòu)成，在鑿巖作業(yè)中具有以下動作:鉆臂升降，鉆臂水平擺動，托架仰俯角，托架水平擺角，推進(jìn)器補(bǔ)償運(yùn)動，這五種運(yùn)動是直角坐標(biāo)鉆臂的基本運(yùn)動。它是傳統(tǒng)型鉆臂，其優(yōu)點(diǎn)是:結(jié)構(gòu)簡單、定位直觀、操作容易，適合鉆鑿直線和各種型式的傾斜掏槽孔以入不同排列方式并帶有各種角度的炮孔，能滿足鑿巖爆破的工藝要求，因此國內(nèi)外許多鉆車都采用這種型式的鉆臂。其缺點(diǎn)是使用的油缸較多，操作程序比較復(fù)雜，對一個鉆臂而言，存在著較大的鑿巖盲區(qū)。②極坐標(biāo)鉆臂。如果不用轉(zhuǎn)柱，而以齒條齒輪式回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)代替，則鉆臂運(yùn)動的功能具有極坐標(biāo)性質(zhì)，組成極坐標(biāo)形式的鉆車。這種鉆臂在結(jié)構(gòu)與動作原理方面都大有改進(jìn)，減少了油缸數(shù)量，簡化了操作程序。因此，國內(nèi)外有不少鉆車采用極坐標(biāo)形式的鉆臂。它由齒條齒輪式回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、支臂缸、鉆臂、推進(jìn)器、鑿巖機(jī)、補(bǔ)償缸、托架、仰俯角缸等構(gòu)成，在調(diào)定炮孔位置時，只需做以下動作:鉆臂升降，鉆臂回轉(zhuǎn)，托架仰俯角，推進(jìn)器補(bǔ)償運(yùn)動。鉆臂可升降并可回轉(zhuǎn)360°，構(gòu)成了極坐標(biāo)運(yùn)動的工作原理。這種鉆臂對頂板、側(cè)壁和底板的炮孔，都可以貼近巖壁鉆進(jìn)，減少超挖量。鉆臂的彎曲形狀有利于減小鑿巖盲區(qū)。這種鉆臂也存在一些問題，如不能適應(yīng)打楔形、錐形等傾斜形式的掏槽炮孔；操作調(diào)位直觀性差；對于布置在回轉(zhuǎn)中心線以下的炮孔，司機(jī)需要將推進(jìn)器翻轉(zhuǎn)，使釬桿在下面鑿巖，這樣對卡釬桿故障不能及時發(fā)現(xiàn)與處理，另外也存在一定的鑿巖盲區(qū)等。③復(fù)合坐標(biāo)鉆臂。掘進(jìn)鑿巖，除鉆鑿正面的爆破孔外，還需要鉆鑿一些其它用途的孔，如照明燈懸掛孔、電動機(jī)車架線孔、風(fēng)水管固定孔等。地質(zhì)條件不穩(wěn)固的地方，還需要鉆一些錨桿孔。有些礦山要求使用掘進(jìn)與采礦通用的鑿巖鉆車，因而設(shè)計了復(fù)合坐標(biāo)鉆臂。復(fù)合坐標(biāo)鉆臂也有許多結(jié)構(gòu)形式，如瑞典BUTlO型鉆臂，除了支臂缸、擺臂缸、仰俯角缸、托架和伸縮式推進(jìn)器外，它有一個主臂和一個副臂，主副臂的油缸布置與直角坐標(biāo)鉆臂相同，另外還有齒條齒輪式回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，所以它具有直角坐標(biāo)和極坐標(biāo)兩種鉆臂的特點(diǎn)，不但能鉆正面的炮孔，還能鉆兩側(cè)任意方向的炮孔，也能鉆垂直向上的采礦炮孔或錨桿孔，性能更加完善，并且克服了鑿巖盲區(qū)。但這種形式的鉆臂結(jié)構(gòu)復(fù)雜、笨重。這種鉆臂和伸縮式鉆臂均適用于大型鉆車。④其它形式的鉆臂。瑞典阿特拉斯(Atlas Copco)公司還研制并推廣一種BUT30型鉆臂。這是一種新型的具有復(fù)合坐標(biāo)性質(zhì)的鉆臂，由一支支臂缸和一對仰俯角缸組成鉆臂的變幅機(jī)構(gòu)和平移機(jī)構(gòu)。鉆臂的前、后鉸點(diǎn)都是十字鉸接。支臂缸和仰俯角缸的協(xié)調(diào)工作，不但可使鉆臂作垂直面的升降和水平面的擺臂運(yùn)動，而且可使鉆臂作傾斜運(yùn)動(例如45°角等)，這時推進(jìn)器可隨著平移。這樣的鉆臂具有萬能性質(zhì)，它不但可以向正面鉆平行孔和傾斜孔，也可以鉆垂直側(cè)壁、垂直向上以及帶各種傾斜角度的炮孔。其特點(diǎn)是調(diào)位簡單動作迅速、具有空間平移性能、操作運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，定位準(zhǔn)確可靠、鑿巖無盲區(qū)，性能十分完善；但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、笨重，控制系統(tǒng)復(fù)雜。鉆臂中的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)是安裝和支持鉆臂、使鉆臂沿水平軸或垂直軸旋轉(zhuǎn)、使推進(jìn)器翻轉(zhuǎn)的機(jī)構(gòu)。通過回轉(zhuǎn)運(yùn)動，使鉆臂和推進(jìn)器的動作范圍達(dá)到巷道掘進(jìn)所需的鉆孔工作區(qū)的要求。常見的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)有以下幾種:①轉(zhuǎn)柱，②螺旋副式轉(zhuǎn)柱，③螺旋副式翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，④鉆臂回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)等。幾乎所有現(xiàn)代鉆車的鉆臂都裝設(shè)了自動平移機(jī)構(gòu)以滿足爆破工藝的要求，提高鉆平行炮孔的精度。鑿巖鉆車的自動平移機(jī)構(gòu)是指當(dāng)鉆臂移位時，托架和推進(jìn)器隨機(jī)保持平行移位的一種機(jī)構(gòu)。
[0003]中國專利曾公開了“一種煤礦用全方位液壓錨桿鉆車的新型鉆臂”(CN202673163U)，包括安裝于鉆車上的固定基座、俯仰油缸、伸縮油缸、鉆臂和角度調(diào)整油缸，在所述固定基座的上部鉸接有一外套筒，在所述外套筒底部安裝有回轉(zhuǎn)軸承，所述俯仰油缸的缸體與回轉(zhuǎn)軸承之間設(shè)置有擺線馬達(dá)，所述伸縮油缸安裝于外套筒內(nèi)，且伸縮油缸的活塞桿與鉆臂的一端相連，所述鉆臂的另一端與旋轉(zhuǎn)支座相鉸接，所述角度調(diào)整油缸的缸體與鉆臂相鉸接，且角度調(diào)整油缸的活塞桿與旋轉(zhuǎn)支座的底部相鉸接。
[0004]中國專利曾公開了“一種兩臂頂幫錨桿錨索施工鉆車的鉆臂裝置(CN202266196U)，主要包括鉆臂上連桿、鉆臂下連桿、鉆臂升降油缸、鉆臂擺動油缸、鉆臂轉(zhuǎn)動座與鉆臂固定座；鉆臂轉(zhuǎn)動座由軸等裝于鉆臂固定座上，鉆臂擺動油缸裝在鉆臂轉(zhuǎn)動座與鉆臂固定座上，鉆臂升降油缸裝于鉆臂上連桿或鉆臂下連桿與鉆臂轉(zhuǎn)動座上；鉆臂上連桿內(nèi)插裝有上伸縮桿，并在鉆臂上連桿內(nèi)或外裝上伸縮油缸；在鉆臂下連桿內(nèi)也插裝有下伸縮桿，在鉆臂下連桿內(nèi)或外裝下伸縮油缸。
[0005]實(shí)際上，在隧道等地下巖石掘進(jìn)施工中，炮孔除覆蓋面、深度外，其間距定位，鉆入角定向，均有嚴(yán)格要求。如周邊孔就分:左右?guī)脱?，頂眼，底眼等。雖然其外扦斜角僅約為2。?4°，但方向卻是各自相反。鉆臂的前端既承載著托架，導(dǎo)軌等鑿巖機(jī)具，就得有快速精準(zhǔn)的定位、定向功能。現(xiàn)有技術(shù)的鉆臂，一般采用的是臂根與車體做鉸接，配以擺臂缸或回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)以獲周幅，同時配以支撐缸，以獲大臂的升降；相應(yīng)的鉆臂頭部還得鉸接托架配有仰俯機(jī)構(gòu)以供導(dǎo)軌做垂直面的仰俯，配有擺角機(jī)構(gòu)以供導(dǎo)軌做水平面的擺角等。由于采用的均是舉臂式的懸臂，故每做一新的定位，就勢必使導(dǎo)軌的角度產(chǎn)生隨動變化，而導(dǎo)軌角度的再調(diào)整，也將導(dǎo)致原預(yù)定的定位點(diǎn)再變化，由此，已有技術(shù)中的鉆臂一般還設(shè)有導(dǎo)軌的平移機(jī)構(gòu)，以及增設(shè)一副臂供導(dǎo)軌翻轉(zhuǎn)等機(jī)構(gòu)，以達(dá)到鉆臂具有復(fù)合坐標(biāo)定位功能、分類批量定向或萬能性質(zhì)，這顯然導(dǎo)致整體結(jié)構(gòu)復(fù)雜且笨重、控制系統(tǒng)十分復(fù)雜且制造成本高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種直角式復(fù)合坐標(biāo)鉆臂，它結(jié)構(gòu)簡單，性能可靠，使用維修方便，制造成本低。
[0007]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取的解決方案之一是:一種直角式復(fù)合坐標(biāo)鉆臂，它包括鑿巖機(jī)具，周向臂的驅(qū)動端與周向臂回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)相裝配，能立面回轉(zhuǎn)的周向臂內(nèi)有可伸縮的周向臂伸縮管，周向臂伸縮管的端頭與軸向臂作直角相連，軸向臂內(nèi)也有可伸縮的軸向臂伸縮管，軸向臂伸縮管的端頭則與雙回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中的軸向回轉(zhuǎn)器作面向連接，而雙回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中的導(dǎo)軌回轉(zhuǎn)器的面則與托架相連，托架承載導(dǎo)軌及其之上的鑿巖機(jī)具，雙回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中的軸向回轉(zhuǎn)器和導(dǎo)軌回轉(zhuǎn)器的相連則是鉸接式的，并且通過變角機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)兩回轉(zhuǎn)器之間的穩(wěn)固以及其相對夾角的可調(diào)。
[0008]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取的解決方案之二是:一種直角式復(fù)合坐標(biāo)鉆臂，它包括鑿巖機(jī)具，周向臂的驅(qū)動端與周向臂回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)相裝配，能立面回轉(zhuǎn)的周向臂內(nèi)有可伸縮的周向臂伸縮管，周向臂伸縮管的端頭與軸向臂作直角相連，軸向臂內(nèi)也有可伸縮的軸向臂伸縮管，軸向臂伸縮管的端頭則與雙回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中的軸向回轉(zhuǎn)器作面向連接，而雙回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中的導(dǎo)軌回轉(zhuǎn)器與導(dǎo)軌直接作面向連接，導(dǎo)軌承載鑿巖機(jī)具，雙回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中的軸向回轉(zhuǎn)器和導(dǎo)軌回轉(zhuǎn)器的相連則是鉸接式的，并且通過變角機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)兩回轉(zhuǎn)器之間的穩(wěn)固以及其相對夾角的可調(diào)。
[0009]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取的解決方案之三是:一種直角式復(fù)合坐標(biāo)鉆臂，它包括鑿巖機(jī)具，周向臂的驅(qū)動端與周向臂回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)相裝配，能立面回轉(zhuǎn)的周向臂內(nèi)有可伸縮的周向臂伸縮管，周向臂伸縮管的端頭與軸向臂作直角相連，雙回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中的軸向回轉(zhuǎn)器與軸向臂的前端直接作面向連接，而雙回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中的導(dǎo)軌回轉(zhuǎn)器的面則與托架相連，托架承載導(dǎo)軌及其之上的鑿巖機(jī)具，雙回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中的軸向回轉(zhuǎn)器和導(dǎo)軌回轉(zhuǎn)器的相連則是鉸接式的，并且通過變角機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)兩回轉(zhuǎn)器之間的穩(wěn)固以及其相對夾角的可調(diào)。
[0010]這類直角式復(fù)合坐標(biāo)鉆臂，安裝在鑿巖鉆車上，因其周向臂可由鉆車的支腳調(diào)成與作業(yè)面相平行，軸向臂伸縮管前端的可變角雙回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)也可以使鑿巖機(jī)具軸線與作業(yè)面水平孔眼平行，因此只要調(diào)節(jié)周向臂轉(zhuǎn)角和周向臂伸縮管行程，以及軸向回轉(zhuǎn)器轉(zhuǎn)角，就可以對作業(yè)面的大量水平孔，無需逐一定向，就能批量完成；同樣對于作業(yè)面的周邊，或中部掏槽孔等有不同外扦斜角要求的炮眼，也可以只用一次性調(diào)定兩回轉(zhuǎn)器的轉(zhuǎn)角及其夾角，就能分類批量地完成定向作業(yè)。此外只要將導(dǎo)軌回轉(zhuǎn)器作一個較大的回轉(zhuǎn)角(如90°使導(dǎo)軌與軸向臂成直角)則只要調(diào)節(jié)周向臂轉(zhuǎn)角和周向臂伸縮管，以及雙回轉(zhuǎn)器夾角，就能很好地