技术领域
[0001] 本实用新型涉及矿业开采和隧道掘进施工设备技术领域，具体是一种用于巷道施工掘进，爆破后破松层清理排险作业的专用机械。
背景技术
[0002] 当前巷道掘进施工基本延续传统作业模式。采取爆破方式掘进，然后人工清理破松层，消除巷道塌方安全隐患。巷道掘进施工和掘进爆破后破松层的清理排险，是巷道掘进施工中最危险、最艰苦的工作。据统计，巷道施工75%的安全事故发生在破松层的清理排险作业中。人工清理排险作业危险性大、工作效率低、劳动强度高及作业条件差。随着科技进步和社会发展，采用机械进行清理排险作业成为必然。
发明内容
[0003] 为克服现有人工清理排险作业的不足，本实用新型的发明目的在于提供一种巷道清理机，用于替代人工进行巷道清理排险，以提高作业工效及巷道施工安全可靠性。
[0004] 为实现上述目的，本实用新型集
冲击破碎装置、车辆底盘、
机械臂组、回转平台及电气控制系统和液压控制系统于一体，电气控制系统和液压控制系统驱动车辆底盘驾驶行走及其推铲、支腿抬起、下落；带动回转平台回转；驱动机械臂组升降、伸缩、旋转和摆动；操纵破碎锤高频冲击击打破松层。
[0005] 所述车辆底盘为轮胎式底盘，也可以为
履带式底盘；轮胎式车辆底盘采用前桥悬挂、前桥转向、
四轮驱动、油压轮鼓
制动结构，由底盘架、动
力系统、行走系统、转向系统、
制动系统及推铲、支腿、司控室组成；
[0006] 动力系统采用柴油机作为动力源，也可以采用外接电源并配装
电动机，柴油机安装于车辆底盘的后部，油
泵固定于柴油机连接箱上，柴油机的
输出轴通过
联轴器与油泵连接，驱动油泵工作，实施液压驱动和传动；
[0007] 行走系统由行走
马达、
分动箱、万向
传动轴、前桥、后桥、
车轮组成；驱动行走马达，经分动箱、万向传动轴、前桥、后桥驱动车轮行走；
[0008] 转向系统由
方向盘、方向机、转向油缸和前桥转向拉杆组成，方向机（
阀）控制转向油缸，推动前桥的转向拉杆控制车辆转向；
[0009] 制动系统为油压制动系统，由制动
踏板、制动总泵、制动管路及车轮内装的
鼓式制动器组成，踩踏制动
脚踏板控制制动总泵，
制动液压油驱动车轮内装的
制动缸使
制动蹄片压紧
制动鼓制动；
[0010] 底盘架采用框型
焊接结构，前桥通过前桥
支架悬挂于底盘架前部，后桥通过
螺栓与底盘架的后部固定，前桥、后桥与分动箱之间经万向传动轴连接；底盘架前端设置推铲及其起落机构，推铲的起落采用双联推铲油缸并联驱动，推铲油缸对称布置，其
活塞杆头部与缸筒尾部分别与推铲和底盘架铰接，操控推铲油缸的
活塞杆伸出和缩回，带动推铲落下和抬起；底盘架的后部两侧分别设置支腿，支腿的上部与底盘架固定；支腿油缸缸筒尾部和活塞杆头部分别与底盘架和支腿铰接，驱动支腿油缸的活塞杆伸出和缩回，带动支腿落下和抬起。
[0011] 司机室固定安装于回转平台的一侧，司机室随回转平台的回转支架同步回转，司机室采用
钢架结构，司机室的后部安装司机座椅，前部设置控制台，控制台上布置仪
表盘、电气控制系统和液压控制系统操纵
开关和
手柄，踏板安装于司机室地板上。
[0012] 所述回转平台由回转
支撑、回转支架、回转油缸组成；回转平台设置于车辆底盘的中部，固定安装于底盘架的平台板上，回转支撑
内圈通过螺栓与底盘架的上平台连接固定，回转支撑
外圈与回转支架底部通过螺栓连接固定，回转油缸两端分别与底盘架、回转支架
底板铰接；双联回转油缸反向联动，推拉回转支架回转，带动机械臂组及冲击破碎装置回转。
[0013] 所述机械臂组由三级套装伸缩臂、升降油缸、伸缩油缸、旋转油缸、摆动臂、摆臂油缸组成；三级套装伸缩臂后端通过销轴与回转支架上部铰接，前端与旋转油缸
法兰盘用螺栓连接固定，旋转油缸前端法兰盘与摆动臂后部固定，摆动臂前端与冲击破碎装置铰接；
[0014] 三级套装伸缩臂的伸缩由内置伸缩油缸驱动，两个伸缩油缸采用头尾反装、油管串接的连接方式组成伸缩油缸组，伸缩油缸组分别与一级臂前端和三级臂后端通过销轴铰装，驱动伸缩油缸活塞杆伸缩，带动三级套装伸缩臂逐级伸缩；驱动升降油缸活塞杆伸缩，带动机械臂组以后端为
转轴，其前端及旋转油缸、摆动臂和冲击破碎装置抬高和降低；驱动旋转油缸旋转，带动摆动臂及冲击破碎装置旋转；驱动摆臂油缸活塞杆伸缩，带动冲击破碎装置及破碎锤钎杆抬高和降低。
[0015] 所述冲击破碎装置由破碎锤及锤座和顶压油缸构成；破碎锤通过固定于锤体两侧的滚动轮嵌装于锤座
夹板的轨道槽内，顶压油缸前端活塞杆和后端缸筒分别与破碎锤、锤座的法兰端面铰接，驱动顶压油缸活塞杆伸出，对破碎锤形成顶压，推动破碎锤在轨道槽内滚动前移；也可以在锤座夹板内侧安装滚动轮，破碎锤的锤体外侧设置轨道槽，锤座通过其滚动轮嵌装于破碎锤的外侧轨道槽内。
[0016] 所述电气控制系统和液压控制系统包括仪表盘、电气控制操纵和液压控制操纵系统；仪表盘、电气控制操纵和液压控制操纵的开关和手柄、踏板安装于司机室内，仪表盘、电气控制操纵和液压控制操纵开关和手柄安装于控制台上，踏板安装于地板上；
[0017] 所述电气控制系统由电瓶、总开关、发
电机、指示灯、调节器、启动电机、继电器、启停开关、照明灯、照明开关、预警灯、预警开关和转速表、
水温表、燃油表、油压表及其
连接线路组成；
[0018] 所述液压控制系统由油泵、行走马达、方向机、转向油缸、推铲油缸、支腿油缸、回转油缸、升降油缸、伸缩油缸、旋转油缸、摆臂油缸、破碎锤、顶压油缸、液压
锁、五联多路
控制阀、先导控制踏板阀、溢流阀、
散热器
风扇马达、滤清器、油箱、空气滤清器、油温计、回油滤清器、吸油滤清器、
散热器、压力表、优先阀、先导控制手柄阀、六联多路控制阀、
节流阀、液压管路、接头组成；
[0019] 油泵采用三联
齿轮泵，其中两联主泵为主回路供油，分别驱动行走马达、转向油缸、推铲油缸、支腿油缸、回转油缸及升降油缸、伸缩油缸、旋转油缸、摆臂油缸、破碎锤、顶压油缸；一联副泵作为先导泵主要为先导控制回路供油，先导控制回路安装滤清器；
[0020] 液压控制系统在各分油路设有溢流阀,多路控制阀上设有用以测量主油路压力的测压
接口；
[0021] 车辆行走驾驶前进、后退、制动和推铲、支腿的起落及破碎锤的启动、停止、顶压采用踏板操纵；回转平台的回转和机械臂组的升降、伸缩、旋转、摆动采用控制台上的手动操纵开关和手柄操纵杆控制；
[0022] 推铲油缸、支腿油缸配装液压锁；回转油缸配装节流阀。液压管路采用支架和管夹挂装于机械臂外侧。
[0023] 本实用新型与
现有技术相比，可替代人工进行巷道清理排险，彻底改变了传统掘进爆破后巷道破松层清理排险的作业方式，采用机械化作业，自动化程度高，推铲强劲，爬坡能力强，清理捣排系统功能设置合理，操作调整方便，可以有效减轻劳动强度，提高作业工效，缩短清理排险时间，避免和减少作业人员伤亡，为巷道施工安全生产提供了有力保障。可广泛应用于矿产开采和隧道施工清理排险作业。
附图说明
[0024] 图1为本实用新型的立体结构示意简图。
[0025] 图2为本实用新型的结构示意简图。
[0026] 图3为图2的俯视图。
[0027] 图4为图2的侧视图。
[0028] 图5为本实用新型的电气原理图。
[0029] 图6为本实用新型的液压原理图。
具体实施方式
[0030] 如图1、图2、图3、图4所示，本实用新型采用柴油机为动力，全液压驱动，采用机械、电气、液压一体化技术，集成冲击破碎装置1、车辆底盘2、机械臂组3、回转平台5及电气控制系统和液压控制系统4于一体。车辆底盘2用作整机的承载体，具有行走驾驶和推铲、承载功能；回转平台5作为机械臂组3的支撑，具有左右回转功能；机械臂组3及冲击破碎装置4组成捣排机构，机械臂组3具有上下升降、前后伸缩、周向旋转及上下摆动全方位调节功能，其高度、长度、
角度、侧向、周向调节方便；冲击破碎装置1具有上下摆动、高度和角度调节及随动顶压功能，冲击破碎装置1专用的顶压油缸40，可保持破碎锤38击打期间始终随动跟进顶紧打击点，能够保证破碎锤38正常起振，破碎锤38的钎杆实施对破松层的高频冲击击打，使其破碎脱落。
[0031] 所述车辆底盘1采用轮胎式底盘结构，也可以为履带式底盘。轮胎式底盘采用前桥悬挂、前桥转向、四轮驱动、油压轮鼓制动结构。轮胎式底盘主要由底盘架6、动力系统、行走系统、转向系统、制动系统及推铲7、支腿8、司控室9等部分组成。履带式底盘由
驱动轮、引导轮、托
链轮、履带和张紧机构组成。履带式底盘驱动轮由马达驱动，其制动为液压制动，转向则由两侧马达非同步运转进行控制。相对于轮胎式底盘整机重量较轻，行走快捷，转向灵活的特点而言，履带式底盘则具有底盘稳固，动力强劲，爬坡能力强、抗后挫和侧翻能力强的特点。
[0032] 动力系统采用柴油机10作为动力源，也可以采用外接电源配装电动机的供电方式，还可以采用柴油机和电动机双动力装置和双动力源。内燃动力的优点是行走驾驶范围大不受限制；缺点是尾气排放污染环境，燃油成本较高。电动力装置的优点是没有尾气排放，清洁环保，用电
费用较低；缺点是受电源限制，且要拖拉
电缆不便。柴油机10安装于车辆底盘2的后部，有利于整机
配重。油泵11固定于柴油机10的连接箱上，柴油机10的输出轴通过联轴器与油泵11连接，驱动油泵11工作，把机械能转化为液压能，实施液压驱动和传动。
[0033] 行走系统由行走马达12、分动箱13、传动轴14、前桥15、后桥16、车轮17等组成。通过行走马达12驱动，经分动箱13、传动轴14、前桥15、后桥16内部牙包和传动轴14机械传动，驱动车轮17行走；分动箱13包含高速档、空挡、低速档，挂、换档操作采用钢丝胶套拉线装置，高速档用于快速行走，便于转换场地，低速档用于爬坡和推铲物料。前桥15、后桥
16采用工程车桥，轮胎可以采用实芯工程胎，也可以配装一般空心胎。
[0034] 转向系统由方向盘18、方向机19（或阀）、转向油缸20和前桥转向拉杆21组成。通过方向机19控制转向油缸20，推动前桥15的转向拉杆21控制车辆转向。
[0035] 制动系统为油压制动系统，由制动踏板、制动总泵、制动管路及车轮内装的鼓式制动器组成。通过踩踏脚踏板控制制动总泵，制动液压油驱动车轮内装的制动缸迫使制动蹄片压紧制动鼓实施制动。
[0036] 底盘架6采用框型焊接结构。边框及连接板采用Q345板材，以保证底盘架6的强度和
刚度。
框架内空间布置行走驱动机构。前桥15通过前桥支架22悬挂于底盘架6的前部，后桥16采用U形螺栓23与底盘架6的后部固定。前桥15、后桥16与分动箱13之间采用万向传动轴14连接。
[0037] 底盘架6的前端设置推铲7及其起落机构。行走时推铲7抬起，接近清理作业掌子面时，推铲7落下，将散落石料向前推铲集拢。整
机架车和捣排机构工作时，推铲7落下用作底盘和整机的前支撑。推铲7的起落采用双联推铲油缸24并联驱动。推铲油缸24对称布置，其活塞杆头部和缸筒尾部分别与推铲7和底盘架6铰接。操控推铲油缸24的活塞杆伸出和缩回，带动推铲7落下和抬起。
[0038] 底盘架6的后部两侧分别设置向外、向后张开的支腿8。支腿8的上部与底盘架6固定，支腿油缸25缸筒尾部和活塞杆头部分别与底盘架6和支腿8铰接，支腿8起落由支腿油缸25驱动，支腿油缸25的活塞杆伸出和缩回，带动支腿落下和抬起。行走时支腿8收起抬高，便于整机行走驾驶；架车捣排清理时，支腿8放下用作底盘和整机的后支撑。前支撑推铲7和后支撑支腿8一并将整机支起抬高，轮胎离地不承载。整机自重及捣排机构的工作负荷全部由前支撑和后支撑承担，组成稳固的支撑结构，同时支撑点较轮胎支撑时外移，支撑更为稳固和强化，可有效防止巷道清理机轮胎爆胎和后挫及侧翻。
[0039] 司机室9固定安装于回转平台2的一侧。司机室9可随回转平台2的回转支架27同步回转，便于观察捣排机构和破碎锤38的工作状况。司机室9采用钢架结构，对操纵人员提供有效安全防护，高度可升降调节。司机室9后部安装司机座椅29，前部设置控制台30。控制台30上布置仪表盘、电气控制及液压控制操纵开关和手柄。为便于操作，机械臂组3和回转平台2的操纵控制开关和操纵手柄安装在控制台30上，车辆行走驾驶前进、后退、制动和推铲、支腿8的起落及破碎锤38的启动、停止、顶压操纵踏板则安装于司机室9的地板上。
[0040] 所述回转平台5由回转支撑26、回转支架27、回转油缸28组成。回转平台5设置于车辆底盘2的中部，固定安装于底盘架6的平台板上。回转支撑26内圈通过螺栓与底盘架6的上平台连接固定，回转支撑26外圈与回转支架27的底部通过螺栓连接固定。回转油缸28两端分别与底盘架6和回转支架27的底板铰接。回转支撑26和回转油缸28组成回转机构，采用双联油缸驱动，双联回转油缸28反向联动，推拉回转支架27左右回转，从而带动机械臂组3及冲击破碎装置1左右回转。
[0041] 所述机械臂组3由三级套装伸缩臂31、升降油缸32、伸缩油缸33、旋转油缸34、摆动臂35、摆臂油缸36组成。三级套装伸缩臂31的后端通过销轴与回转支架27的上部铰接，前端与旋转油缸34的法兰盘用螺栓连接固定。旋转油缸34的前端法兰盘与摆动臂35的后部固定，摆动臂35的前端与冲击破碎装置1铰接。
[0042] 三级套装伸缩臂31的伸缩由内置伸缩油缸33驱动。两个伸缩油缸33采用头尾反装、油管串接的连接方式组成伸缩油缸组。伸缩油缸组分别与一级臂37的前端和三级臂的后端通过销轴铰装。驱动伸缩油缸33的活塞杆伸缩，带动三级套装伸缩臂31逐级伸缩。驱动升降油缸32活塞杆伸缩，则带动机械臂组3以后端为转轴，其前端及旋转油缸34、摆动臂35和冲击破碎装置1抬高和降低。驱动旋转油缸34旋转，则带动摆动臂35及冲击破碎装置1旋转。驱动摆臂油缸36活塞杆伸缩，也将带动冲击破碎装置1及破碎锤38钎杆抬高和降低。对于破碎锤38钎杆高度调节来说，升降油缸32的调节可以算作大幅度的高度粗调，而摆臂油缸36的调节则为小幅度、主要是进行角度调节。
[0043] 所述冲击破碎装置1由破碎锤38及锤座39和顶压油缸40构成。破碎锤38通过固定于锤体两侧的滚动轮41嵌装于锤座39夹板的内凹U型轨道槽42内（也可以在锤座39夹板内侧安装滚动轮41，破碎锤38的锤体外侧设置轨道槽42，锤座39通过其滚动轮41嵌装于破碎锤38的外侧轨道槽42内）。顶压油缸40的前端活塞杆和后端缸筒分别与破碎锤38和锤座39的法兰端面铰接。顶压油缸40构成破碎锤顶压装置，顶压油缸40驱动活塞杆伸出，对破碎锤38形成顶压，推动破碎锤38在滑道轨道内滚动前移。为冲击破碎装置专
门设计的顶压装置，可保持破碎锤38击打期间始终随动跟进顶紧打击点，确保破碎锤38正常起震，解决一般破碎锤不能正常冲击的问题。
[0044] 如图5、图6所示，所述电气控制系统和液压控制系统包括仪表盘、电气控制操纵和液压控制操纵系统。仪表盘、电气控制操纵和液压控制操纵系统的开关和手柄、踏板安装于司机室内。为符合操作习惯和方便观察及操作，仪表盘、电气控制操纵和液压控制操纵系统的开关和手柄安装于控制台上，踏板则安装于地板上。
[0045] 仪表盘主要包括柴油机转速表、水温表、燃油表和油压表。显示仪表可以采用测量传感、
指针或数显技术。电气控制操作主要有总开关52、启停开关58、照明开关60、预警开关62。柴油机调速采用调速手柄。液压控制均采用先导液控操作。电气控制和液压控制操纵轻松、灵便。
[0046] 电气控制系统由电瓶51、总开关52、发电机53、指示灯54、调节器55、启动电机56、继电器57、启停开关58、照明灯59、照明开关60、预警灯61、预警开关62和转速表63、水温表64、燃油表65、油压表66及其连接线路组成。配置电瓶51做为整机电源，用于柴油机的电启动，并为照明、预警
电路供电。照明灯59用于捣排工作照明，预警灯61用于捣排工作预警。
[0047] 电气控制工作原理如下：
[0048] 1.合上总开关52，电路通电，输出24V直流电，指示灯54点亮，为控制电路供电做好准备。
[0049] 2.扭动启停开关58，启动电机56驱动柴油机启动，驱动油泵11开始工作。松开启停开关58，启动电机56停止工作。
[0050] 3.按下照明开关60，工作灯电路接通通电，前后照明灯59点亮。
[0051] 4.按下预警开关62，预警灯61闪亮示警。
[0052] 所述液控系统由油泵11、行走马达12、方向机19、转向油缸20、推铲油缸24、支腿油缸25、回转油缸28、升降油缸32、伸缩油缸33、旋转油缸34、摆臂油缸36、破碎锤38、顶压油缸40、液压锁71、五联多路控制阀72、先导控制踏板阀73、溢流阀74、散热器风扇马达75、先导滤清器76、油箱77、空气滤清器78、一体式液位油温计79、回油虑清器80、吸油滤清器81、散热器82、压力表83、优先阀84、先导控制手柄阀85、六联多路控制阀86、节流阀
87、液压管路、接头等组成。
[0053] 液压系统采用先导控制，通过手动和脚踏
先导阀操控五联多路控制阀72和六联多路控制阀86的通断和换向，从而操纵控制车辆走行、转向、回转平台左右回转、捣排机构上下升降、前后伸缩、周向旋转、上下摆动、顶压、冲击击打等动作。液压先导控制系统，操纵灵便，可以减轻手动操纵劳动强度。
[0054] 液压油泵11采用三联齿轮泵，其中两联主泵为主回路供油，分别驱动行走马达12、转向油缸20、推铲油缸24、支腿油缸25、回转油缸28及升降油缸32、伸缩油缸33、旋转油缸34、摆臂油缸36、破碎锤38、顶压油缸40，一联副泵作为先导泵主要为先导控制回路供油，先导控制回路安装滤清器76。
[0055] 行走马达12的回路采用合流供油，行走马达12采用停车制动工作机制，即当行走脚踏阀返回中间状态时，行走马达12入口高压油被切断，平衡阀在
弹簧力的作用下回到中位，切断解除制动油路，从而使制动
柱塞压下制动片和
摩擦片制动行走马达12。
[0056] 液压系统在各分油路设有安全溢流阀74,实施超负荷卸载；多路控制阀72上设有测压接口，用以测量主油路压力。
[0057] 液压控制操纵开关、手柄、踏板的布置方案为：车辆行走驾驶前进、后退、制动和推铲7、支腿8起落及破碎锤38启动、停止、顶压采用踏板操纵；回转平台5的左右回转和机械臂组3的升降、伸缩、旋转、摆动采用控制台30上的手动操纵开关和手柄操纵杆控制。三个先导手动控制阀分别控制回转油缸28、升降油缸32、伸缩油缸33、旋转油缸34、摆臂油缸36和顶压油缸40。两个单回路先导控制踏板阀73分别控制行走马达12（履带式底盘则需采用双回路脚踏阀，控制左右马达行走）和破碎锤38，一个双回路先导控制踏板阀73分别控制推铲油缸24、支腿油缸25。转向油缸20则通过方向盘18操纵方向机19控制。
[0058] 为确保推铲7和支腿8支撑牢固稳定，防范推铲油缸24、支腿油缸25內泄故障引发侧翻事故，对推铲油缸24、支腿油缸25须配装液压锁71。为便于调节和限制回转平台5的回转速度，对回转油缸28须配装节流阀87。为便于管路布置和外形美观，液压管路采用支架和管夹挂装于机械臂组3的外侧。
[0059] 巷道清理机工作分为行走工况、推铲工况和冲击破碎三种工况。其工作状态和操纵说明如下：
[0060] ①行走工况：行走工况下，推铲7抬起，捣排机构不工作。回转平台5回转至中心线，机械臂组3缩回、落下、破碎锤38回钩，捣排机构呈收拢状态。此时，整机外形尺寸为最小，便于巷道中行走驾驶。
[0061] ②推铲工况：推铲工况下，捣排机构不工作，维持行走工况收拢状态。推铲7放下，整机正常行走驾驶，推铲7将散落石
块向前推铲集拢。
[0062] ③冲击破碎工况：冲击破碎工况下，巷道清理机行走至清理作业掌子面停止。推铲7抬起支撑于石堆前方或石堆上，三级套装伸缩臂31伸出、抬起，摆动臂35上摆，机械臂伸长、抬高、展开，冲击破碎装置1上扬，破碎锤38对准破松层，顶压装置压紧，破碎锤38启动，高频冲击击打，使破松层石料破碎脱落。冲击破碎工况下，可根据情况，操纵回转平台5和机械臂组3及冲击破碎装置1进行左右回转、前后伸缩、周向旋转、上下摆动，调节捣排机构破碎锤38对准破松层。机械臂组3完全展开时，整机调节最大范围：捣排最大距离7米，2
捣排最大高度7米，最大宽度5米，满足2.2-5.5m 截面巷道排险施工要求。
