遠(yuǎn)程控制平面鉆車執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

孫廣珍　王磊

摘 要：礦井巷道掘進(jìn)工作面鉆孔包括光爆平面鉆孔、錨桿支護(hù)鉆孔、瓦斯排放鉆孔等，是一項(xiàng)勞動(dòng)強(qiáng)度很大的工作，一直以來(lái)主要是工人用笨重的手持鉆機(jī)實(shí)現(xiàn)，安全性差，效率低，粉塵也非常大，對(duì)工人的身體健康造成極大的危害。我們?cè)O(shè)計(jì)的二維平面鉆車，利用液壓控制系統(tǒng)控制鉆車執(zhí)行機(jī)構(gòu)自動(dòng)捕捉鉆孔位置，可以將液壓閥控制臺(tái)總成安放在距離工作面一定距離來(lái)控制鉆機(jī)工作，并通過(guò)防爆監(jiān)控系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控工作面情況，且可以在車體一次安放后實(shí)現(xiàn)平面內(nèi)多孔打鉆。這樣就可以讓工人操作鉆孔作業(yè)時(shí)遠(yuǎn)離工作面，有效減少粉塵對(duì)工人身體造成危害，同時(shí)減少工作面塌方造成的危險(xiǎn)。

關(guān)鍵詞：遠(yuǎn)程控制 鉆車 平面鉆車 執(zhí)行機(jī)構(gòu)

中圖分類號(hào)：TD4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）03（c）-0063-01

巷道鉆孔技術(shù)是礦井生產(chǎn)很重要的部分，爆破和支護(hù)都需要做大量的鉆孔工作，鉆孔技術(shù)的提高是礦井安全生產(chǎn)和提高效率的主要途徑。

礦井巷道掘進(jìn)工作面鉆孔是一項(xiàng)勞動(dòng)強(qiáng)度很大的工作，一直以來(lái)主要是工人用笨重的手持鉆機(jī)實(shí)現(xiàn)，安全性差，效率低，粉塵也非常大。我們?cè)O(shè)計(jì)的二維平面鉆車可以將控制臺(tái)安放在距離工作面一定距離來(lái)控制鉆機(jī)工作，并可以在車體一次安放后實(shí)現(xiàn)平面內(nèi)多孔打鉆。

1 遠(yuǎn)程控制平面鉆車執(zhí)行機(jī)構(gòu)

如圖1，是我們?cè)O(shè)計(jì)的遠(yuǎn)程控制平面鉆車執(zhí)行機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)。

考慮到礦井巷道的工作環(huán)境，我們?cè)O(shè)計(jì)了滑靴式拖動(dòng)行走裝置（當(dāng)然也可以安裝履帶或滾輪行走裝置），在轉(zhuǎn)車移動(dòng)過(guò)程中可以很好地適應(yīng)井下巷道復(fù)雜的路面情況。

圖2是遠(yuǎn)程控制平面鉆車三維立體圖。

由主臂回轉(zhuǎn)馬達(dá)通過(guò)減速齒輪箱帶動(dòng)主臂做橫向回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，回轉(zhuǎn)角度可以達(dá)到 150°從而實(shí)現(xiàn)鉆孔位置在平面上大部分區(qū)域做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，使得鉆孔主臂上的螺紋鉆桿可以在平面內(nèi)捕捉各個(gè)不同的鉆孔位置。鉆臂油缸驅(qū)動(dòng)伸縮臂組件，驅(qū)動(dòng)鉆臂在空間中做俯仰動(dòng)作，以便鉆臂鉆桿可以在鉆臂回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中，協(xié)同主臂油缸伸縮動(dòng)作，延回轉(zhuǎn)徑向延伸，擴(kuò)大鉆桿在工作面內(nèi)捕捉鉆孔范圍。伸縮臂組件是通過(guò)安裝在伸縮臂內(nèi)部的油缸伸縮，帶動(dòng)鉆臂油缸和整個(gè)鉆孔部分沿伸縮臂組件延徑向移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)鉆機(jī)的垂直方向位移。推進(jìn)馬達(dá)將回轉(zhuǎn)動(dòng)力通過(guò)螺桿和螺母滑塊將推進(jìn)力傳遞給安裝在滑塊上的鉆桿馬達(dá)，鉆桿馬達(dá)帶動(dòng)與之聯(lián)接的鉆桿高速旋轉(zhuǎn)，滑塊的向前推進(jìn)將高速旋轉(zhuǎn)的鉆桿，經(jīng)由扶釬器將鉆桿送入鉆孔。

由于回轉(zhuǎn)主臂的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和伸縮臂的伸縮動(dòng)作，再經(jīng)過(guò)主臂油缸和鉆臂油缸的俯仰調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了鉆桿在工作面平面上一定范圍內(nèi)捕捉到二維坐標(biāo)鉆孔范圍。

操作時(shí)液壓控制總成部分，可以經(jīng)過(guò)軟管連接到30～50m距離處，操作人員可以通過(guò)高清監(jiān)控?cái)z像系統(tǒng)監(jiān)控工作面情況，根據(jù)設(shè)計(jì)好的鉆孔方案捕捉鉆孔位置。

2 結(jié)語(yǔ)

鉆車遠(yuǎn)程控制部分控制回路由換向閥操縱柄安裝在控制臺(tái)上，液壓泵站安裝在控制臺(tái)基座上。該設(shè)備結(jié)構(gòu)比較緊湊，移動(dòng)方便，操作比較簡(jiǎn)單，液壓系統(tǒng)和機(jī)械傳動(dòng)部分構(gòu)成較穩(wěn)定。

通過(guò)遠(yuǎn)程控制平面鉆車鉆孔，需要設(shè)置防爆的遠(yuǎn)程監(jiān)控裝置，中煤科工常州制動(dòng)化研究院多年來(lái)研制防爆監(jiān)控設(shè)備，具有可靠的質(zhì)量保證，在產(chǎn)品樣機(jī)試制過(guò)程已于該研究院達(dá)成合作協(xié)議。

遠(yuǎn)程控制平面鉆車，讓工人遠(yuǎn)離工作面操作鉆孔，降低粉塵對(duì)工人健康造成的危害，避免工作面塌方可能導(dǎo)致的嚴(yán)重事故。遠(yuǎn)程控制操作設(shè)備是礦井生產(chǎn)重要發(fā)展方向。

參考文獻(xiàn)

[1] 吳克堅(jiān).機(jī)械設(shè)計(jì)[M].北京：高等教育出版社，2003.

[2] 王益民.液壓與氣壓傳動(dòng)[M].長(zhǎng)春：東北師范大學(xué)出版社，2012.

[3] 陳立德.機(jī)械制造技術(shù)[M].上海：上海交通大學(xué)出版社，2007.

[4] 呂春峰，王芝銀，惠興田.軟弱煤層巷道圍巖位移監(jiān)測(cè)與數(shù)值模擬分析[J].西安科技學(xué)院學(xué)報(bào)，2002（3）

[5] 溫穎遠(yuǎn)，牟宗龍，易恩兵，等.動(dòng)力擾動(dòng)下不同硬度煤層巷道圍巖響應(yīng)特征研究[J].采礦與安全工程學(xué)報(bào)，2013（4）.

[6] 王國(guó)權(quán).煤層巷道的施工特點(diǎn)與煤巷掘進(jìn)技術(shù)[J].科技與企業(yè)，2013（4）