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1、 品 质 改 变 世 界掘锚机介绍掘锚机介绍三一重型装备有限公司三一重型装备有限公司 品 质 改 变 世 界掘锚机开发的背景掘锚机开发的背景 目前，掘进机巷道掘进后的支护工作，目前，掘进机巷道掘进后的支护工作，是一项艰苦复杂而又效率极低的工作，是一项艰苦复杂而又效率极低的工作，主要原因是掘进机与锚杆机分体式工作主要原因是掘进机与锚杆机分体式工作造成了大量的时间浪费，有效工作时间造成了大量的时间浪费，有效工作时间比例很小；人工打锚杆不但劳力大，而比例很小；人工打锚杆不但劳力大，而且效率也很低，所以，非常需要一种机且效率也很低，所以，非常需要一种机载式锚杆机在掘进机掘进后立即可以锚载式锚杆机在掘进
2、机掘进后立即可以锚杆支护工作，提高掘进机的工作效率，杆支护工作，提高掘进机的工作效率，降低操作者的劳动强度。降低操作者的劳动强度。品 质 改 变 世 界掘锚机开发的目的v 为了提高掘进机进尺速度，为了提高掘进机进尺速度，解决掘进机巷道开采与锚杆支护分解决掘进机巷道开采与锚杆支护分体操作的不足，满足市场对掘锚一体操作的不足，满足市场对掘锚一体作业的需求，为此开发设计了掘体作业的需求，为此开发设计了掘锚一体的新机型锚一体的新机型掘锚机：提高掘锚机：提高工作效率，降低工人的劳动强度。工作效率，降低工人的劳动强度。品 质 改 变 世 界设计原则设计原则与与理念理念1 1、机械方面、机械方面 锚杆机锚杆
3、机在在掘进机掘进机上的安装，对掘进机本体工作不应产生上的安装，对掘进机本体工作不应产生 干涉干涉影响等影响等问题问题；根据不同工况条件的要求，结构设计上采用两种方案：根据不同工况条件的要求，结构设计上采用两种方案：第一方案以第一方案以“机械手机械手”结构结构方式方式，在满足主功能的前提在满足主功能的前提 下，最大程度地下，最大程度地简化简化整体整体结构结构，提高运行可靠性；，提高运行可靠性；第第二二方方案案采采用用“滑滑道道与与旋旋转转”结结构构方方式式，利利用用截截割割头头作作为主支撑，增加系统刚度；为主支撑，增加系统刚度；为了结构的简化，掘进机与锚杆机功能互用：如截割头为了结构的简化，掘进
4、机与锚杆机功能互用：如截割头 的旋转、人工操作平台等；的旋转、人工操作平台等；整体整体结构结构作作CAECAE有限元分析。有限元分析。品 质 改 变 世 界设计原则设计原则与与理念理念2 2、电气控制系统、电气控制系统电气控制采用电气控制采用EPECEPEC控制系统控制系统；实现手动和数字化双重操作。实现手动和数字化双重操作。3 3、液压、液压控制控制主主换换向向阀阀使使用用负负载载反反馈馈比比例例多多路路阀阀，使使系系统统操操作更平稳作更平稳；锚杆机与掘进机共用一个泵站锚杆机与掘进机共用一个泵站；负载平衡阀块与液压缸一体设计。负载平衡阀块与液压缸一体设计。品 质 改 变 世 界设计原则设计原
5、则与与理念理念4 4、把设备的可靠性作为设计第一重要指标，、把设备的可靠性作为设计第一重要指标，同时特别注重设备的操作性及可维修性。同时特别注重设备的操作性及可维修性。5 5、覆盖全球技术设计与制造组合。、覆盖全球技术设计与制造组合。6 6、所有元件选、所有元件选用用国内外知名专业厂家产品。国内外知名专业厂家产品。7 7、人性化设计，使用户操作更安全、人性化设计，使用户操作更安全、更舒适、更舒适、更便捷。更便捷。品 质 改 变 世 界掘锚机的优点掘锚机的优点v掘锚机在结构设计上，由于采用掘锚机在结构设计上，由于采用“机械手机械手”结构结构方方式式，因此因此简化简化了整体了整体结构结构，提高了系
6、统的可靠性，提高了系统的可靠性，CAECAE有限元分析有限元分析，使结构更趋于等强度合理性设计，使结构更趋于等强度合理性设计，安全可靠，降低维护频度，高效高产是本机的突出安全可靠，降低维护频度，高效高产是本机的突出优点；优点；v本机采用折叠收缩结构设计，不但实现了掘锚一体本机采用折叠收缩结构设计，不但实现了掘锚一体的需求，而且空间有效尺寸小，便于井下运行操作；的需求，而且空间有效尺寸小，便于井下运行操作；v机载式锚杆机一方面提高了掘进速度，更重要的是机载式锚杆机一方面提高了掘进速度，更重要的是降低了工人的劳动强度，提高了操作安全性；降低了工人的劳动强度，提高了操作安全性；品 质 改 变 世 界
7、掘锚机的优点掘锚机的优点v掘进机相配套的机载式锚杆钻装机，实现掘进机相配套的机载式锚杆钻装机，实现了采掘和锚杆支护的连续作业，最大程度了采掘和锚杆支护的连续作业，最大程度上提高了工作速度；上提高了工作速度；v掘锚一体机性能可靠，定型产品平均无故掘锚一体机性能可靠，定型产品平均无故障工作时间为障工作时间为3000小时以上；小时以上；v长时间的无故障，减少了维修时间，保证长时间的无故障，减少了维修时间，保证了掘锚的平均速度大大提高；了掘锚的平均速度大大提高；品 质 改 变 世 界掘锚机的优点掘锚机的优点v根据液压传动的工作原理分析，液压锚杆钻根据液压传动的工作原理分析，液压锚杆钻机转矩机转矩转速为
8、软特性，其转矩、推力、转转速为软特性，其转矩、推力、转速能随工作负载的变化，实现较合理的匹配，速能随工作负载的变化，实现较合理的匹配，使液压锚杆钻机始终保持良好的钻削性能和使液压锚杆钻机始终保持良好的钻削性能和较快的钻进速度；较快的钻进速度；v与掘进机动力一致，不用新增加动力源。与掘进机动力一致，不用新增加动力源。品 质 改 变 世 界“机械手机械手”结构：结构：方案一方案一该结构为掘进机和该结构为掘进机和锚杆机一体安装，锚杆机一体安装，锚杆机安装于掘进锚杆机安装于掘进机回转台侧壁，锚机回转台侧壁，锚杆机与掘进机杆机与掘进机截割截割部部之间通过销轴铰之间通过销轴铰连。掘进机工作时，连。掘进机工
9、作时，锚杆机构可以收缩锚杆机构可以收缩折叠，最大程度地折叠，最大程度地降低锚杆机构的空降低锚杆机构的空间尺寸。间尺寸。品 质 改 变 世 界掘锚机的俯视图掘锚机的俯视图锚杆机锚杆机以掘进机以掘进机截截割部割部侧壁作定位，侧壁作定位，充分利用掘进机截充分利用掘进机截割部的升降、回转割部的升降、回转功能，极大地简化功能，极大地简化了掘锚机的设计结了掘锚机的设计结构。本机具有前后构。本机具有前后伸缩、左右摆动、伸缩、左右摆动、上下高度调整、锚上下高度调整、锚杆机自身旋转等功杆机自身旋转等功能。能。品 质 改 变 世 界“机械手机械手”结构结构：方案二方案二该结构该结构为专为专为低巷道设为低巷道设计的
10、掘锚机，计的掘锚机，可以锚装可以锚装2.63.4 m的巷道，且的巷道，且有底支撑，有底支撑，工作时刚度工作时刚度更好。更好。锚杆机掘进机 品 质 改 变 世 界“机械手机械手”结构结构：方案二方案二该结构该结构为为工作时位工作时位于截割头于截割头两侧，空两侧，空顶距更小，顶距更小，底支撑也底支撑也可以位于可以位于掘进机前掘进机前面，支撑面，支撑效果更好。效果更好。锚杆机掘进机 品 质 改 变 世 界没有支护巷道空顶尺寸：没有支护巷道空顶尺寸：4.53.0 该结构该结构为为工作时位工作时位于截割头于截割头两侧，空两侧，空顶距更小，顶距更小，底支撑也底支撑也可以位于可以位于掘进机前掘进机前面，支撑
11、面，支撑效果更好。效果更好。品 质 改 变 世 界增加临时支护支撑点位置尺寸：增加临时支护支撑点位置尺寸：间距间距 1100300 该结构该结构为为工作时位工作时位于截割头于截割头两侧，空两侧，空顶距更小，顶距更小，底支撑也底支撑也可以位于可以位于掘进机前掘进机前面，支撑面，支撑效果更好。效果更好。品 质 改 变 世 界两根锚杆永久支护两根锚杆永久支护 间距间距 1600 该结构该结构为为工作时位工作时位于截割头于截割头两侧，空两侧，空顶距更小，顶距更小，底支撑也底支撑也可以位于可以位于掘进机前掘进机前面，支撑面，支撑效果更好。效果更好。品 质 改 变 世 界 品 质 改 变 世 界掘锚机的技
12、术参数掘锚机的技术参数v锚高范围：锚高范围：2.2.5 53.63.6 m m v巷道宽度：巷道宽度：3.53.55.0 5.0 m mv锚杆机数量：锚杆机数量：2 2 1 1 v锚杆位置：锚杆位置：8 8v锚杆位置间距：锚杆位置间距：0.6 0.6 m m 1.0 m 1.0 mv顶板岩石硬度：顶板岩石硬度：f 8f 8 品 质 改 变 世 界锚杆机构的锚杆机构的CAE有限元分析有限元分析v在前固定在前固定板上加载板上加载钻削时轴钻削时轴向阻力向阻力20KN。加载与约加载与约束如图：束如图：加载形式约束形式 品 质 改 变 世 界锚杆机构的锚杆机构的CAE有限元分析有限元分析v从分析结果从分
13、析结果中可以看出：中可以看出：一号和二号一号和二号缸上受力较缸上受力较小，而一号小，而一号缸铰点处受缸铰点处受力较大。力较大。此区域的应力水平为90Mpa此 区 域 的应 力 水 平为110Mpa一号缸二号缸 品 质 改 变 世 界锚机的工作原理锚机的工作原理v掘锚机是在原有掘进机的基础上，对称安装掘锚机是在原有掘进机的基础上，对称安装两个机载锚杆机，可以分别独立动作，利用两个机载锚杆机，可以分别独立动作，利用掘进机的泵站，加上先导比例控制阀，对锚掘进机的泵站，加上先导比例控制阀，对锚杆机调整油缸进行调节控制，完成每个锚杆杆机调整油缸进行调节控制，完成每个锚杆机机的独立动作，每工步可以打装两排
14、锚杆，机机的独立动作，每工步可以打装两排锚杆，每排打每排打 8 8个锚杆，从而使掘进个锚杆，从而使掘进、锚杆支护、锚杆支护实现机械化、智能化、实现机械化、智能化、一体化一体化。品 质 改 变 世 界掘锚机的工作过程掘锚机的工作过程v1 掘进机工作完成后，截割头收回，截割部放平，掘进机工作完成后，截割头收回，截割部放平，为锚杆机工作做好准备；为锚杆机工作做好准备；v2 锚杆机由收缩折叠状态伸展为工作直立状态，由锚杆机由收缩折叠状态伸展为工作直立状态，由 液压系统控制锚杆机至每一工作位置，进行第一排液压系统控制锚杆机至每一工作位置，进行第一排 锚杆打装，在第二排锚杆打装前，首先掘进机前移，锚杆打装
15、，在第二排锚杆打装前，首先掘进机前移，然后锚杆机由液压油缸调整至相应工作位置，进行然后锚杆机由液压油缸调整至相应工作位置，进行 第二排锚杆打装，在锚杆换位打装时，需要借助掘第二排锚杆打装，在锚杆换位打装时，需要借助掘 进机截割部的横向摆动功能；进机截割部的横向摆动功能；v3 锚杆机阶段工作完成后，收缩至折叠状态，掘进机锚杆机阶段工作完成后，收缩至折叠状态，掘进机 开始工作。开始工作。品 质 改 变 世 界锚杆机的动作功能锚杆机的动作功能v锚杆机水平垂直调整锚杆机水平垂直调整v锚杆机前后伸缩锚杆机前后伸缩v锚杆机升降锚杆机升降v锚杆机左右摆动锚杆机左右摆动v锚杆角度旋转锚杆角度旋转v掘进机行走掘
16、进机行走下面分别介绍各项功能下面分别介绍各项功能 品 质 改 变 世 界机械手结构机械手结构v机械手机械手结构，结构，空间尺空间尺寸小，寸小，操作简操作简便、灵便、灵活。活。品 质 改 变 世 界锚杆机垂直水平调整装置锚杆机垂直水平调整装置垂直水平调整油缸垂直水平垂直水平调整装置：调整装置：工作时，工作时，使锚杆机使锚杆机垂直，不垂直，不工作时，工作时，使锚杆机使锚杆机水平折叠水平折叠放置。放置。品 质 改 变 世 界锚杆机前后伸缩装置锚杆机前后伸缩装置前后伸缩油缸前后伸缩前后伸缩装置：装置：调整锚杆调整锚杆机前后位机前后位置，配合置，配合左右摆动左右摆动缸找准锚缸找准锚杆对应位杆对应位置。置
17、。品 质 改 变 世 界锚杆机的角度旋转机构锚杆机的角度旋转机构v锚杆机的角锚杆机的角度旋转装置：度旋转装置：可以向内旋可以向内旋转转10，向向外旋外旋转30，以实现打，以实现打带有角度的带有角度的锚杆。锚杆。角度调节油缸 品 质 改 变 世 界方案二：方案二：“滑道与旋转滑道与旋转”结构结构该结构为掘进机该结构为掘进机和锚杆机一体安和锚杆机一体安装，锚杆机安装装，锚杆机安装于掘进机于掘进机上部上部，锚杆机锚杆机利用支架利用支架与尾部和与尾部和掘进机掘进机连连接接。掘进机工。掘进机工作时，锚杆机构作时，锚杆机构收缩折叠并后退，收缩折叠并后退，置于掘进机后部置于掘进机后部。锚杆机掘进机本体滑动轨
18、道 品 质 改 变 世 界掘锚机的优点掘锚机的优点v可以调节多个动作要求，实现多方位动作。可以调节多个动作要求，实现多方位动作。v掘进机相配套的机载式锚杆钻装机，实现了采掘和锚掘进机相配套的机载式锚杆钻装机，实现了采掘和锚杆支护的平行作业，最大程度上提高了工作速度。杆支护的平行作业，最大程度上提高了工作速度。v掘锚一体机性能可靠，定型产品平均无故障工作时间掘锚一体机性能可靠，定型产品平均无故障工作时间为为3000小时以上。小时以上。v长时间的无故障，减少了维修时间，保证了掘锚的平长时间的无故障，减少了维修时间，保证了掘锚的平均速度大大提高。均速度大大提高。v适用于比较宽大的巷道。适用于比较宽大
19、的巷道。v可以打顶部和侧部锚杆。可以打顶部和侧部锚杆。品 质 改 变 世 界掘锚机的工作过程掘锚机的工作过程v1 掘进机工作完成后，截割头收回，截割部放平，掘进机工作完成后，截割头收回，截割部放平，为锚杆机工作做好准备。为锚杆机工作做好准备。v2 锚杆机锚杆机向前移动，然后向前移动，然后由收缩折叠状态伸展为由收缩折叠状态伸展为 工作工作垂直垂直状态，由液压系统控制锚杆机至每一状态，由液压系统控制锚杆机至每一 工作位置，进行第一排锚杆打装；在第二排锚工作位置，进行第一排锚杆打装；在第二排锚 杆打装前，首先掘进机前移，然后锚杆机由液杆打装前，首先掘进机前移，然后锚杆机由液 压油缸调整至相应工作位置
20、，进行第二排锚杆压油缸调整至相应工作位置，进行第二排锚杆 打装。打装。v3 锚杆机阶段工作完成后，收缩至折叠状态，掘锚杆机阶段工作完成后，收缩至折叠状态，掘 进机开始工作。进机开始工作。品 质 改 变 世 界 品 质 改 变 世 界适用拱形巷道的掘锚机 品 质 改 变 世 界掘锚机的技术参数掘锚机的技术参数v锚高范围：锚高范围：2.72.74.0 4.0 m m v巷道宽度：巷道宽度：3.53.55.0 5.0 m mv锚杆机数量：锚杆机数量：2 2 v锚杆位置：锚杆位置：8 8v锚杆位置间距：锚杆位置间距：0.6 0.6 m m 1.0 m 1.0 mv顶板岩石单向抗压强度：顶板岩石单向抗压
21、强度：80 80 MPaMPa 品 质 改 变 世 界锚杆机构的锚杆机构的CAE有限元分析有限元分析v在前固定在前固定板上加载板上加载钻削时轴钻削时轴向阻力向阻力40KN。加载与约加载与约束如图：束如图：加载形式约束约束 品 质 改 变 世 界锚杆机构的锚杆机构的CAE有限元分析有限元分析v从分析结果从分析结果中可以看出：中可以看出：主臂支撑升主臂支撑升降油缸处受降油缸处受力较大。力较大。此区域的应力水平为50Mpa此区域的应力水平为100Mpa 品 质 改 变 世 界锚杆机构的锚杆机构的CAE有限元分析有限元分析v从分析结果从分析结果中可以看出：中可以看出：与截割头支与截割头支撑结合处受撑结
22、合处受力较大。力较大。此处的应力水平为100Mpa 品 质 改 变 世 界锚杆机的动作功能锚杆机的动作功能v锚杆机在机身上轴向移动锚杆机在机身上轴向移动v锚杆机垂直水平调整锚杆机垂直水平调整v锚杆机自身前后调整锚杆机自身前后调整v锚杆机支撑升降锚杆机支撑升降v锚杆机左右摆动锚杆机左右摆动v锚杆机自身旋转锚杆机自身旋转v掘进机行走掘进机行走 下面分别介绍各项功能下面分别介绍各项功能 品 质 改 变 世 界锚杆机前后移动装置锚杆机前后移动装置锚杆机轨道锚杆机整体前锚杆机整体前移装置：移装置：马达旋转带动马达旋转带动锚杆机工作时锚杆机工作时沿轨道前移，沿轨道前移，不工作时收缩不工作时收缩后退至掘进机
23、后退至掘进机后方。后方。品 质 改 变 世 界锚杆机水平垂直调整装置锚杆机水平垂直调整装置水平垂直调整油缸水平垂直调整水平垂直调整油缸：油缸：油缸伸缩带动油缸伸缩带动锚杆机旋转，锚杆机旋转，使锚杆机工作使锚杆机工作时直立，休息时直立，休息时平卧在掘进时平卧在掘进机上方。机上方。品 质 改 变 世 界锚杆机自身前后位置调整装置锚杆机自身前后位置调整装置前后伸缩调整前后伸缩调整机构机构：锚杆机前移，锚杆机前移，由截割头伸缩由截割头伸缩带动，使锚杆带动，使锚杆机旋转后，工机旋转后，工作时能直线位作时能直线位置打锚杆。置打锚杆。品 质 改 变 世 界锚杆机支撑升降装置锚杆机支撑升降装置支撑升降油缸支撑升降支撑升降油缸：油缸：支撑锚杆支撑锚杆正常工作，正常工作，调节锚杆调节锚杆机升降。机升降。品 质 改 变 世 界锚杆机安装板左右摆动水平摆动油水平摆动油缸：缸：在截割头左在截割头左右摆动后，右摆动后，锚杆机安装锚杆机安装板左右摆动，板左右摆动，实现打直线实现打直线锚杆。锚杆。左右摆动油缸 品 质 改 变 世 界锚杆机自身旋转装置自身旋转油自身旋转油缸：缸：在打角锚杆在打角锚杆时，需要锚时，需要锚杆机侧向旋杆机侧向旋转一定角度，转一定角度，实现打角锚实现打角锚杆功能。杆功能。自身旋转油缸