幫錨桿鉆機(jī)液壓操控平臺(tái)

張宇琛，趙繼云，盧 寧，徐 展，周 峰，封艷秋

(中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院，江蘇 徐州 221008)

1 引言

錨桿支護(hù)是一種應(yīng)用于煤礦巷道的加快井巷掘進(jìn)速度、提高頂板支護(hù)效果、降低支護(hù)勞動(dòng)強(qiáng)度和減少支護(hù)材料消耗的支護(hù)技術(shù)。國(guó)外先進(jìn)煤礦的錨桿支護(hù)率已經(jīng)達(dá)到 80%以上，而我國(guó)煤礦的平均錨桿支護(hù)率也已經(jīng)超過(guò)了 50%。錨桿孔鉆進(jìn)是錨桿支護(hù)施工的重要環(huán)節(jié)，錨桿支護(hù)的發(fā)展需要大量錨桿孔鉆進(jìn)設(shè)備作保證。錨桿孔鉆進(jìn)設(shè)備包括錨桿鉆機(jī)和配套鉆具(鉆桿、鉆頭等)。

錨桿支護(hù)作業(yè)的主要工序是鉆孔和安裝錨桿。錨桿鉆機(jī)以單體錨桿鉆機(jī)為主，而單體錨桿鉆機(jī)依靠人工頻繁搬動(dòng)，造成輔助作業(yè)時(shí)間較長(zhǎng)，占用人員多、掘進(jìn)效率低、工人勞動(dòng)強(qiáng)度大、鉆進(jìn)水平低;缺少專用的幫錨桿鉆機(jī)，幫錨桿作業(yè)仍然依賴普通手持式單體錨桿鉆機(jī)，鉆進(jìn)推進(jìn)力平衡難，角度調(diào)整人工控制難，缺少輔助工具和操作平臺(tái)等。

本文設(shè)計(jì)的幫錨桿鉆機(jī)液壓操控平臺(tái)，具有行走、升降及實(shí)現(xiàn)一定角度的傾斜功能;且操作簡(jiǎn)便、運(yùn)行安全，能夠很好的解決煤礦井下生產(chǎn)巷道幫錨桿鉆孔施工過(guò)程中的問(wèn)題，提高鉆孔效率，降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，促進(jìn)生產(chǎn)力的發(fā)展。

2 幫錨桿鉆機(jī)液壓操控平臺(tái)的組成

幫錨桿鉆機(jī)液壓操控平臺(tái)由主機(jī)、液壓系統(tǒng)及鉆具組成。幫錨桿鉆機(jī)液壓操控平臺(tái)結(jié)構(gòu)如圖 1所示。

圖1 幫錨桿鉆機(jī)液壓操控平臺(tái)結(jié)構(gòu)

1)主機(jī)

幫錨桿鉆機(jī)液壓操控平臺(tái)主機(jī)部分由許多可拆分的部分組合而成。其底座為滑撬形式，底座上固定 4個(gè)導(dǎo)向立柱，使與之配合的滑筒可以在導(dǎo)向立柱上自由滑動(dòng)。工作平臺(tái)與滑筒連接，這樣，通過(guò)滑筒的上下移動(dòng)就可以實(shí)現(xiàn)工作平臺(tái)的上升與下降。同時(shí)，在導(dǎo)向立柱的頂端設(shè)置了 4根連桿，既保證了 4個(gè)導(dǎo)向立柱之間的連接，使整機(jī)更加穩(wěn)定，又起到了工作平臺(tái)護(hù)欄的作用，保證了錨桿施工工作的安全。

滑撬底座上還設(shè)置了 4個(gè)豎直的支撐靴，這樣就使得在巷道地面不平整的時(shí)候整機(jī)同樣可以得到平穩(wěn)的支撐，進(jìn)而保證整機(jī)工作的穩(wěn)定性。最后設(shè)置兩個(gè)豎直支撐液壓缸在滑撬底座上，并且通過(guò)兩連桿與導(dǎo)向立柱連接。另外，固定兩個(gè)水平支撐液壓缸在工作平臺(tái)的下表面，這樣，當(dāng)兩組支撐液壓缸工作的時(shí)候就能夠保證整機(jī)工作的穩(wěn)定。同時(shí)，在卷筒端還設(shè)置了棘輪逆止器，使之與液壓系統(tǒng)的液壓鎖一起起到保護(hù)整機(jī)工作平臺(tái)工作的安全的作用。

2)液壓系統(tǒng)

該液壓系統(tǒng)主要由泵—馬達(dá)傳動(dòng)和泵—液壓缸傳動(dòng)兩個(gè)部分組成，其中泵—馬達(dá)傳動(dòng)主要實(shí)現(xiàn)了整機(jī)工作平臺(tái)的平穩(wěn)升降;而泵—液壓缸傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)了兩組支撐系統(tǒng)的正常工作。

因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)所做的設(shè)備是面向煤礦井下的，所以在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)該盡可能的避免電磁閥的使用，換向閥均采用 DMG-01-3C6-10型號(hào)的手動(dòng)換向閥;另外各支路均設(shè)置了液壓鎖以保證各工作油缸或馬達(dá)的穩(wěn)定性和可靠性。

3 系統(tǒng)工作原理

幫錨桿鉆機(jī)液壓操控平臺(tái)系統(tǒng)的工作原理如圖 2所示。

該液壓系統(tǒng)主要由以下幾個(gè)回路組成。

1)工作平臺(tái)升降回路

工作平臺(tái)升降回路采用雙聯(lián)葉片泵供油，液壓油通過(guò)手動(dòng)換向閥到達(dá)擺線馬達(dá)，通過(guò)控制手動(dòng)換向閥閥芯位置控制擺線馬達(dá)的正、反轉(zhuǎn)及停止。調(diào)速閥可以調(diào)節(jié)支路的流量從而實(shí)現(xiàn)擺線馬達(dá)的同步運(yùn)動(dòng)，以及運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)、無(wú)沖擊;液壓鎖保證了工作平臺(tái)能可靠的停止在某一位置，不會(huì)由突發(fā)狀況造成工作平臺(tái)因自重下降釀成事故。

2)豎直支撐回路

豎直支撐回路采用雙聯(lián)葉片泵供油，液壓油通過(guò)手動(dòng)換向閥后到達(dá)豎直支撐液壓缸，通過(guò)控制手動(dòng)換向閥閥芯位置控制豎直支撐液壓缸活塞桿的伸出、收縮及停止。同步閥用來(lái)保證兩豎直支撐液壓缸的同步運(yùn)行;液壓鎖用來(lái)形成鎖緊回路，當(dāng)需要失效保護(hù)時(shí)，將兩豎直支撐液壓缸鎖緊。

圖2 系統(tǒng)原理圖

3)水平支撐回路

水平支撐回路采用雙聯(lián)葉片泵供油，液壓油通過(guò)手動(dòng)換向閥后到達(dá)水平支撐液壓缸，通過(guò)控制手動(dòng)換向閥閥芯位置控制水平支撐液壓缸活塞桿的伸出、收縮及停止。同步閥用來(lái)保證兩水平支撐液壓缸的同步運(yùn)行;液壓鎖用來(lái)形成鎖緊回路，當(dāng)需要失效保護(hù)時(shí)，將兩水平支撐液壓缸鎖緊。

4 結(jié)束語(yǔ)

幫錨桿鉆機(jī)液壓操控平臺(tái)，具有行走、升降及實(shí)現(xiàn)一定角度的傾斜功能;且操作簡(jiǎn)便、運(yùn)行安全，操作人員很容易掌握;具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

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