阅读说明：本技术 一种智能锚杆钻架全液压自动调平控制装置及控制系统 (Full-hydraulic automatic leveling control device and control system for intelligent anchor rod drilling frame ) 是由 安四元 王静 康鹏 郭治富 周旭 吕继双 王佃武 左岗永 乔彦华 张礼才 桑盛远 于 2019-08-27 设计创作，主要内容包括：本发明属于煤矿井下全自动锚杆钻机的技术领域,具体是一种智能锚杆钻架全液压自动调平控制装置及控制系统。包括随动油缸、大臂举升油缸、调平油缸、安装底座,大臂、大臂连接座、钻架和旋转油缸,安装底座与整机连接,随动油缸一端连接大臂,另一端连接安装底座；举升油缸一端连接大臂,另一端连接安装底座,举升油缸伸缩可使大臂以旋转轴为中心,实现大臂上下摆动；大臂外端通过旋转轴铰接大臂连接座,调平油缸一端连接大臂,另一端连接大臂连接座,调平油缸伸缩可使钻架以旋转轴为中心,实现钻架上下摆动；大臂连接座上安装旋转油缸,钻架固定在旋转油缸上,钻架可在旋转油缸驱动下实现旋转。(the invention belongs to the technical field of underground full-automatic jumbolter of coal mine, and particularly relates to a full-hydraulic automatic leveling control device and a full-hydraulic automatic leveling control system of an intelligent jumbolter frame. The hydraulic lifting device comprises a follow-up oil cylinder, a large arm lifting oil cylinder, a leveling oil cylinder, a mounting base, a large arm connecting seat, a drill stand and a rotating oil cylinder, wherein the mounting base is connected with the whole machine; one end of the lifting oil cylinder is connected with the large arm, the other end of the lifting oil cylinder is connected with the mounting base, and the large arm can swing up and down by taking the rotating shaft as the center through the expansion and contraction of the lifting oil cylinder; the outer end of the large arm is hinged with a large arm connecting seat through a rotating shaft, one end of a leveling oil cylinder is connected with the large arm, the other end of the leveling oil cylinder is connected with the large arm connecting seat, and the leveling oil cylinder stretches and retracts to enable the drill frame to take the rotating shaft as the center so as to realize the vertical swing of the drill frame; the large arm connecting seat is provided with a rotary oil cylinder, the drill frame is fixed on the rotary oil cylinder, and the drill frame can rotate under the driving of the rotary oil cylinder.)

一种智能锚杆钻架全液压自动调平控制装置及控制系统

技术领域

本发明属于煤矿井下全自动锚杆钻机的技术领域，具体是一种智能锚杆钻架全液压自动调平控制装置及控制系统。

背景技术

智能锚杆钻车是当前建设智能化矿井提出的可实现自动定步距、自动铺网、自动钻孔、自动装药、上锚杆、紧固锚杆、锚杆连续供给，并具有锚钻参数设置、自动复位、本机/遥控操作、可视化监控等功能于一体的应用于煤矿巷道掘进过程中锚杆支护的智能化设备。用于掘进工作面，能将工人从繁重的体力劳动中解放出来，人员远离工作面确保安全，改善劳动环境充分保证员工健康。全自动两臂锚杆钻架对于提高巷道掘进的自动化水平，降低支护工作强度、提高支护安全性与支护效率、减少锚护人员具有重要意义，同时也是市场的迫切需求，由于本身具有一定技术难度，十分有必要进行攻关。

智能锚杆钻架用于实现自动钻孔、自动装药、上锚杆、紧固锚杆和锚杆连续供给，通过旋转油缸与工作臂连接，可实现钻架整体左右旋转，通过调平油缸、摆动油缸可实现上下、内外摆动。钻架在空间自动定位、自动钻孔、自动上锚杆时都必须要求与地面保持水平，形成一个可靠的稳定的水平平台，因此调平在智能两臂锚杆钻车定步距、钻架工作、运行中显得尤为重要。而随着对掘进锚护系统速度和自动化要求的提高，对钻架调平系统也提出了更高的要求，评价调平系统优良主要指标为调平精度、调平速度和姿态的保持时间。为了达到此目标，需要设计发明一种智能锚杆钻架全液压自动调平控制装置。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提供一种智能锚杆钻架全液压自动调平控制装置及控制系统。

本发明采取以下技术方案：一种智能锚杆钻架全液压自动调平控制装置，包括随动油缸、大臂举升油缸、调平油缸、安装底座，大臂、大臂连接座、钻架和旋转油缸，安装底座与整机连接，随动油缸一端连接大臂，另一端连接安装底座；举升油缸一端连接大臂，另一端连接安装底座，举升油缸伸缩可使大臂以旋转轴为中心，实现大臂上下摆动；大臂外端通过旋转轴铰接大臂连接座，调平油缸一端连接大臂，另一端连接大臂连接座，调平油缸伸缩可使钻架以旋转轴为中心，实现钻架上下摆动；大臂连接座上安装旋转油缸，钻架固定在旋转油缸上，钻架可在旋转油缸驱动下实现旋转。

一种智能锚杆钻架全液压自动调平控制装置的控制系统，包括－恒功率变量泵、两联阀、功能阀组、安全阀组和补油阀组，功能阀组包括梭阀I、梭阀II、梭阀III、液控换向阀I、液控换向阀II、液控换向阀III、液控换向阀IV和顺序阀；功能阀组上设置有A1～A10，以及B1和B2共12个口，A1口分别与梭阀II的3口和液控换向阀I的P口连接，B1口分别与梭阀II的1口和液控换向阀II的P口连接，阀II的2口分别与液控换向阀I和液控换向阀II的K口连接，液控换向阀I的C口与A9口连接，液控换向阀II的C口与A10口连接；A2口分别与梭阀III的3口、A4口以及液控换向阀III的P口连接，梭阀III的1口分别与顺序阀的2口、B2口以及液控换向阀IV的P口连接，梭阀III的2口分别与液控换向阀III和液控换向阀IV的K口连接，顺序阀的1口接A3口，液控换向阀III的C口与A8口连接，液控换向阀IV的C口分别与A5和梭阀I的1口连接，梭阀I的3口与A6口连接。

恒功率变量泵在电机驱动下，通过两联阀与功能阀组相连，两联阀第一联的A1口和B1口分别与功能阀组的A1口和B1口连接，两联阀第二联的A2口和B2口分别与功能阀组的A2口和B2口连接。

功能阀组的A3口和A4口分别与大臂举升油缸的无杆腔和有杆腔油口连接，功能阀组的A5口和A6口分别与随动油缸的无杆腔和有杆腔油口连接，随动油缸活塞杆端与大臂连接，缸底端与安装底座连接，大臂举升油缸活塞杆端与大臂连接，缸底端与安装底座连接，当大臂油缸升降时，带动随动油缸一起动作。功能阀组中梭阀I的2口与安全阀组连接，功能阀组的A7口和A8口分别与调平油缸的有杆腔和无杆腔油口连接；功能阀组的A9口和A10口分别与补油阀组的B口和A口连接，恒功率变量泵P口与两联阀P口相连，两联阀Z口与补油阀组P口相连，提供稳定的油源。

在自动安装锚杆过程中，在液压系统的驱动下，举升油缸推动大臂向上动作，一方面，大臂通过连接座和旋转油缸带动钻架向上移动，钻架向上倾斜，另一方面，大臂拖动随动油缸伸出，随动油缸有杆腔形成高压油，通过液压系统管路进入调平油缸有杆腔，调平油缸收缩，钻架通过连接座向下倾斜，进而实现钻架调平；钻架装完锚杆后，在液压系统驱动下，举升油缸拖动大臂向下动作，一方面，大臂通过连接座带动钻架向下移动，钻架向下倾，另一方面，液压系统高压油进入调平油缸无杆腔，推动调平油缸伸出，钻架通过连接座向上动作，进而实现钻架调平。

液压系统工作原理如下：恒功率变量泵在电机驱动下，通过两联阀与功能阀组相连，两联阀第一联可单独控制调平油缸，第二联用于控制举升油缸，智能两臂锚杆机在自动打孔过程中，第二联多路阀接收到电信号通过B2口输出高压油进入功能阀组，一路到达梭阀III1口，经过梭阀III2口到达液控换向阀II和液控换向阀III的K口，液控换向阀换向，第二路油到达平衡阀2口，通过平衡阀1口到达举升油缸无杆腔，举升油缸伸出带动随动油缸伸出，随动油缸有杆腔形成高压油，随动油缸有杆腔中高压油一路到达梭阀I的3口，通过梭阀I的2口到达安全阀组，防止随动油缸有杆腔中高压油油压过高，另一路油到达调平油缸有杆腔中，调平油缸收回，第三路油经过液控换向阀到达随动油缸无杆腔中，推动随动油缸动作；智能两臂锚杆机在自动打孔完成后，两联阀第二联多路阀接收到电信号通过A2口输出高压油进入功能阀组，一路到达梭阀II的3口，经过梭阀II的2口到达液控换向阀I和液控换向阀IIK口，液控换向阀换向，第二路油到达举升油缸有杆腔，举升油缸收缩带动随动油缸收回，第三路油通过液控换向阀到达调平油缸无杆腔，调平油缸伸出。补油阀组用以解决随动油缸跟随举升油缸动作时候油液不足的问题。

与现有技术相比，本发明通过设计一种智能锚杆钻架全液压自动调平控制装置，保证了智能钻架在空间自动定位、自动钻孔、自动上锚杆时始终与地面保持水平的要求。当大臂上升或者下降一定角度时，大臂带动隧动油缸一起动作形成一定油压，随动油缸有杆腔或者无杆腔内高压油推动调平油缸收缩或者伸出，推动钻架摆动动作相应的角度，形成一个可靠的稳定的水平平台，实现了智能钻架快速、精准全自动调平，保障智能锚杆钻车正常工作，从而为煤矿锚护作业全流程彻底实现“无人化”、“智能化”提供技术支撑。

附图说明

图1为本发明的机械结构原理图；

图2为本发明的液压系统原理图；

图3为功能阀组控制原理图；

图中：1－随动油缸，2－大臂举升油缸，3－调平油缸，4－安装底座，5－大臂，6－大臂连接座，7－钻架，8－旋转油缸，9－销轴I，10－销轴II，11－恒功率变量泵，12－两联阀，13－功能阀组，14－安全阀组，15－补油阀组，16－梭阀I，17－梭阀II，18－梭阀III，19－液控换向阀I，20－液控换向阀II，21－液控换向阀III，22－液控换向阀IV，23－顺序阀。

具体实施方式

如图1所示，一种智能锚杆钻架全液压自动调平控制装置，包括随动油缸1、大臂举升油缸2、调平油缸3、安装底座4，大臂5、大臂连接座6、钻架7和旋转油缸8，安装底座4与整机连接，随动油缸1一端连接大臂5，另一端连接安装底座4；举升油缸2一端连接大臂5，另一端连接安装底座4，举升油缸2伸缩可使大臂以旋转轴9为中心，实现大臂上下摆动；大臂5外端通过旋转轴10铰接大臂连接座6，调平油缸3一端连接大臂5，另一端连接大臂连接座6，调平油缸3伸缩可使钻架7以旋转轴10为中心，实现钻架上下摆动；大臂连接座6上安装旋转油缸8，钻架7固定在旋转油缸8上，钻架7可在旋转油缸8驱动下实现旋转。

如图2所示，一种智能锚杆钻架全液压自动调平控制装置的控制系统，包括恒功率变量泵11、两联阀12、功能阀组13、安全阀组14和补油阀组15，功能阀组33包括梭阀I16、梭阀II17、梭阀III18、液控换向阀I19、液控换向阀II20、液控换向阀III21、液控换向阀IV22和顺序阀23。

如图3所示，功能阀组33上设置有A1～A10，以及B1和B2共12个口，A1口分别与梭阀II17的3口和液控换向阀I19的P口连接，B1口分别与梭阀II17的1口和液控换向阀II20的P口连接，阀II17的2口分别与液控换向阀I19和液控换向阀II20的K口连接，液控换向阀I19的C口与A9口连接，液控换向阀II20的C口与A10口连接；A2口分别与梭阀III18的3口、A4口以及液控换向阀III21的P口连接，梭阀III18的1口分别与顺序阀23的2口、B2口以及液控换向阀IV22的P口连接，梭阀III18的2口分别与液控换向阀III21和液控换向阀IV22的K口连接，顺序阀23的1口接A3口，液控换向阀III21的C口与A8口连接，液控换向阀IV22的C口分别与A5和梭阀I16的1口连接，梭阀I16的3口与A6口连接。

恒功率变量泵11在电机驱动下，通过两联阀12与功能阀组33相连，两联阀12第一联的A1口和B1口分别与功能阀组33的A1口和B1口连接，两联阀12第二联的A2口和B2口分别与功能阀组33的A2口和B2口连接；补油阀组15包括2个单向阀、1个减压阀和1个安全阀，为现有常规阀组。功能阀组13的A3口和A4口分别与大臂举升油缸的无杆腔和有杆腔油口连接，功能阀组13的A5口和A6口分别与随动油缸1的无杆腔和有杆腔油口连接，随动油缸1活塞杆端与大臂5连接，缸底端与安装底座4连接，大臂举升油缸活塞杆端与大臂5连接，缸底端与安装底座4连接，当大臂油缸升降时，带动随动油缸一起动作；功能阀组13中梭阀I16的2口与安全阀组14连接，功能阀组13的A7口和A8口分别与调平油缸3的有杆腔和无杆腔油口连接；功能阀组13的A9口和A10口分别与补油阀组15的B口和A口连接，恒功率变量泵11P口与两联阀12P口相连，两联阀Z口与补油阀组15P口相连，提供稳定的油源。

如图1所示，安装底座4与整机连接，随动油缸1一端连接大臂5，另一端连接安装底座4；举升油缸2一端连接大臂5，另一端连接安装底座4，举升油缸2伸缩可使大臂以旋转轴9为中心，实现大臂上下摆动；调平油缸 3一端连接大臂5，另一端连接大臂连接座6，调平油缸 3伸缩可使钻架7以旋转轴10为中心，实现钻架上下摆动；钻架7可在旋转油缸8驱动下，实现200°旋转。

在自动安装锚杆过程中，在液压系统的驱动下，举升油缸2推动大臂5向上动作，一方面，大臂5通过连接座6和旋转油缸8带动钻架7向上移动，钻架7向上倾斜，另一方面，大臂5拖动随动油缸1伸出，随动油缸1有杆腔形成高压油，通过液压系统管路进入调平油缸 3有杆腔，调平油缸 3收缩，钻架通过连接座6向下倾斜，进而实现钻架调平；钻架装完锚杆后，在液压系统驱动下，举升油缸2拖动大臂5向下动作，一方面，大臂5通过连接座6带动钻架向下移动，钻架向下倾，另一方面，液压系统高压油进入调平油缸3无杆腔，推动调平油缸 3伸出，钻架通过连接座6向上动作，进而实现钻架调平。

液压系统工作原理如下：如图2所示，恒功率变量泵1在电机驱动下，通过两联阀2与功能阀组3相连，两联阀第一联可单独控制调平油缸，第二联用于控制举升油缸4，智能两臂锚杆机在自动打孔过程中，第二联多路阀接收到电信号通过B2口输出高压油进入功能阀组3，一路到达梭阀1口，经过梭阀2口到达液控换向阀K口，液控换向阀换向，第二路油到达平衡阀2口，通过平衡阀1口到达举升油缸4无杆腔，举升油缸4伸出带动随动油缸5伸出，随动油缸5有杆腔形成高压油，随动油缸5有杆腔中高压油一路到达梭阀3口，通过梭阀2口到达安全阀组 6，防止随动油缸5有杆腔中高压油油压过高，另一路油到达调平油缸 7有杆腔中，调平油缸 7收回，第三路油经过液控换向阀到达随动油缸无杆腔中，推动随动油缸动作；智能两臂锚杆机在自动打孔完成后，两联阀2 第二联多路阀接收到电信号通过A2口输出高压油进入功能阀组3，一路到达梭阀3口，经过梭阀2口到达液控换向阀K口，液控换向阀换向，第二路油到达举升油缸4有杆腔，举升油缸4收缩带动随动油缸5收回，第三路油通过液控换向阀到达调平油缸7无杆腔，调平油缸 7伸出。补油阀组8用以解决随动油缸跟随举升油缸动作时候油液不足的问题。

功能阀组3工作原理如下：如图3所示，功能阀组包括梭阀1，2，3、液控换向阀4，5，6，7和顺序阀8。A1口一路与梭阀23口相连，另一路与液控换向阀4P1口相连，B1口一路与梭阀23口相连，另一路与与液控换向阀4P2口相连，梭阀22口与液控换向阀4和液控换向阀5K2口连接，液控换向阀4C1口与A10连接，液控换向阀5C2口与A9连接；A2口一路与梭阀33口相连，一路与A4口连接，另一路与液控换向阀4P1口相连，B2口一路与梭阀31口相连，一路与顺序阀8连接，另一路与与液控换向阀7P2口相连，梭阀32口与液控换向阀6和液控换向阀7K1口连接，液控换向阀6C1口与A8连接，液控换向阀7C2口一路与A5连接，另一路与梭阀11口连接，梭阀13口与A6、A7连接；顺序阀81口与A3口相连。