技术领域
[0001] 本实用新型涉及煤炭采制样领域，更具体的涉及一种车载可移动式全自动煤炭
采样、制样、集样的智能一体化设备。
背景技术
[0002] 煤炭分析是煤炭
质量监测和质量控制的
基础工作，只有煤炭分析的数据准确才能正确评定煤炭质量并实行质量控制，而煤炭分析所针对的对象则是采集的煤炭样品，因此如何高效的采集更有代表性的煤炭对于煤炭分析来说意义重大。目前的煤炭采样分为手工采样和固定龙
门式采样，固定龙门式采样的主要工作原理是由
超声波感应装置实现车厢自动
定位后，电控系统指挥控制大、小车纵向行走和横向行走至随机采样点，升降机构将采样头
送达指定深度取得该点的料样后，由大、小车再将所采取的煤样送至给料皮带进料口并卸料，完成单点一次采样过程。手工采样具有以下缺点：1）、采样劳动强度大，且工作效率低；2）、采样
精度低，人为因素比较高；3）、采样安全保护措施不足，易发生安全事故。传统的固定龙门式采样同样具有以下缺点：1）、固定龙门式采制样装置固定不可移动，灵活性差，不能灵活移动至不同作业场地进行采制样及子样收集，自动化和智能化程度低；2）、固定龙门式采制样装置投入成本大，其需建设相应的地基、
钢结构骨架等额外设施，附加成本巨大，因此急需开发一种功能齐备、灵活实用、自动化程度非常高的煤炭采制样机。实用新型内容
[0003] 本实用新型所要解决的技术问题即在于针对上述
现有技术中的不足，提供一种车载移动式全自动煤炭采制样机，该煤炭采制样机集采样、送样、制样（
破碎、缩分、集样）、弃样于一体，为煤炭质量分析化验提供准确而可靠的采制样品，而且本实用新型所述的煤炭采制样机具有工作效率高、运用范围广、自动化程度、操控安全方便等优点。
[0004] 本实用新型解决上述技术问题所采取的技术方案如下：
[0005] 一种车载移动式全自动煤炭采制样机，包括
汽车底盘、副车架、液压支腿、采样装置、制样装置、集样装置、弃样箱、液压油箱、冷却器和电控柜，所述副车架设置在所述汽车底盘上，所述液压支腿、制样装置、集样装置、弃样箱、液压油箱、冷却器和电控柜固定安装在所述副车架上，所述采样装置转动安装在所述副车架上。
[0006] 进一步的根据本实用新型所述的车载移动式全自动煤炭采制样机，其中所述采样装置包括底座、大臂、大臂油缸、小臂油缸、小臂、伸缩臂、摆
角油缸、四
连杆机构和采样头，所述底座转动连接于所述副车架上，所述底座的上部铰接于所述大臂的一端，底部铰接于所述大臂油缸的一端，所述大臂油缸的另一端铰接于所述大臂，所述大臂的另一端铰接于所述小臂的一端，所述小臂油缸的两端分别铰接于所述大臂和小臂，所述小臂的另一端伸缩连接于所述伸缩臂，所述伸缩臂的前端铰接有所述摆角油缸和四连杆机构，所述摆角油缸的另一端铰接所述四连杆机构，所述采样头铰接于所述四连杆机构。
[0007] 进一步的根据本实用新型所述的车载移动式全自动煤炭采制样机，其中所述汽车底盘为行走载体，其
发动机取
力口安装
传动轴，传动轴的另一端安装
分动器，分动器与
液压泵连接，所述副车架与所述汽车底盘通过U型
螺栓或连接座紧固连接，所述制样装置通过螺栓连接于
焊接在副车架上的安装座上，所述采样装置通过螺栓连接于焊接在副车架上的回转支承底座上，所述的液压支腿包括前液压支腿和后液压支腿，液压支腿臂内通过销轴安装有
水平油缸和垂直油缸。
[0008] 进一步的根据本实用新型所述的车载移动式全自动煤炭采制样机，其中所述大臂的中部弯折内侧焊接或一体形成有一加强板，所述大臂油缸和小臂油缸分别铰接于所述加强版的两端。
[0009] 进一步的根据本实用新型所述的车载移动式全自动煤炭采制样机，其中所述小臂和伸缩臂均具有内腔结构，所述伸缩臂伸缩于所述小臂的内腔结构中，且所述伸缩臂的外壁和所述小臂的内腔壁间通过滑槽滑动连接，在所述小臂和伸缩臂的内腔中设置有伸缩臂油缸，所述伸缩臂油缸的一端固定连接于所述小臂的内腔前端，另一端固定连接于所述伸缩臂的内腔顶端。
[0010] 进一步的根据本实用新型所述的车载移动式全自动煤炭采制样机，其中所述采样头上装有储料仓和料门油缸，所述采样头内部安装有螺旋
叶片，螺旋叶片下端安装
合金钻头，通过驱动合金钻头和螺旋叶片旋转，使得煤样被采集并通过螺旋叶片输送至所述储料仓。
[0011] 进一步的根据本实用新型所述的车载移动式全自动煤炭采制样机，其中所述制样装置包括进料斗、破碎装置、缩分装置、弃料溜槽、集料溜槽和
支架，所述进料斗安装于制样装置的顶端，所述进料斗下端安装所述破碎装置，所述破碎装置的下端安装所述缩分装置，所述缩分装置一端接所述弃料溜槽，另一端接所述集料溜槽，所述弃料溜槽的溜料口接所述弃样箱，所述集料溜槽的溜料口接所述集样装置。
[0012] 进一步的根据本实用新型所述的车载移动式全自动煤炭采制样机，其中所述破碎装置还包括破碎
马达，通过破碎马达驱动其中的破碎锤进行破碎操作；所述缩分装置还包括缩分马达，通过缩分马达驱动拉杆使缩分装置摆动进行缩分。
[0013] 进一步的根据本实用新型所述的车载移动式全自动煤炭采制样机，其中所述集样装置包括集样桶、集样托盘、大斜
齿轮、小
斜齿轮和直流
电机，所述集样桶安装在所述集样托盘上，所述集样托盘通过直流电机驱动小斜齿轮、大斜齿轮而转动，所述集样托盘上安装有行程
开关，使集样桶能准确的停在制样装置集料溜槽的溜料口对应
位置。
[0014] 进一步的根据本实用新型所述的车载移动式全自动煤炭采制样机，其中所述液压油箱上安装有进油
过滤器、出油过滤器、液位计、
温度传感器和泄油球
阀，所述冷却器安装于所述液压油箱的回油路上，所述采制样机还包括有作为备用动力的微动力源系统，所述微动力源系统通过管道连接在所述液压油箱上，并通过电机驱动泵向液压系统供给动力。
[0015] 通过本实用新型所述的车载移动式全自动煤炭采制样机，至少能够达到以下技术效果：
[0016] 1）、本实用新型所述的煤炭采制样机操控方便，其行驶、采制样均由驾驶员一人完成，省时省力，安全可靠且工作效率高；
[0017] 2）、本实用新型所述的煤炭采制样机是车载可移动式的，可灵活移动至不同作业场地进行采制样及子样收集，运用范围广；
[0018] 3）、本实用新型所述煤炭采制样机的采制样过程都可通过
触摸屏电脑控制PLC来实现全自动的采制样作业，自动化程度高，且所采样品更加随机、精确、具有代表性；
[0019] 4）、本实用新型所述的煤炭采制样机集采样、送样、制样、弃样于一体，极大的提高了工作效率，降低了成本。
附图说明
[0020] 附图1给出本实用新型所述车载移动式全自动煤炭采制样机的整机结构主视图；
[0021] 附图2给出本实用新型所述车载移动式全自动煤炭采制样机的整机结构俯视图；
[0022] 附图3给出本实用新型所述车载移动式全自动煤炭采制样机的采样装置正视图；
[0023] 附图4给出本实用新型所述车载移动式全自动煤炭采制样机的制样装置正视图；
[0024] 附图5给出本实用新型所述车载移动式全自动煤炭采制样机的制样装置左视图；
[0025] 附图6给出本实用新型所述车载移动式全自动煤炭采制样机的采制样工作状态示意图。
[0026] 图中各附图标记的含义如下：
[0027]1—汽车底盘； 2—弃样箱； 3—制样装置；
4—前液压支腿； 5—液压油箱； 6—冷却器；
7—采样装置； 8—后液压支腿； 9—电控柜；
10—底座； 11—大臂； 12—大臂油缸；
13—小臂油缸； 14—小臂； 15—伸缩臂；
16—伸缩臂油缸； 17—摆角油缸； 18—四连杆机构；
19—采样头； 20—进料斗； 21—破碎装置；
22—破碎马达； 23—缩分装置； 24—弃料溜槽；
25—集料溜槽； 26—支架； 27—缩分马达；
28—集样桶； 29—集样托盘； 30—大斜齿轮；
31—小斜齿轮； 32—直流电机； 41—料门油缸；
具体实施方式
[0028] 以下结合附图1-4对本实用新型所述的车载移动式全自动煤炭采制样机的组成结构、操作方法进行详细的描述，以使本领域技术人员更加充分的理解本实用新型的方案，但这并不将本实用新型的保护限制于此。
[0029] 如附图1-4所示，本实用新型所述的车载移动式全自动煤炭采制样机整体包括汽车底盘1、副车架、液压支腿4，8、采样装置7、制样装置3、集样装置、弃样箱2、液压油箱5、冷却器6以及电控柜9。
[0030] 所述的汽车底盘1为煤炭采制样机的行走载体，且为其他装置提供动力。所述汽车底盘1的发动机取力口安装传动轴，传动轴另一端安装分动器，分动器与
液压泵连接。
[0031] 在所述汽车底盘1上设置有用于安装采制样机各部件的副车架，所述副车架与汽车底盘1通过U型螺栓、连接座等连接紧固。在所述副车架上：焊接有制样装置安装座，通过螺栓连接制样装置3，焊接有回转支承底座，通过螺栓连接采样装置7，焊接有弃样箱底座，通过螺栓连接弃样箱2，焊接有液压油箱和冷却器安装座，通过螺栓连接液压油箱5和冷却器6，焊接有电控柜安装座，通过螺栓连接电控柜9，焊接有液压支腿安装座，通过销轴或螺栓连接液压支腿4、8，如附图1-2所示，采制样机的各部件均设置于所述副车架上。
[0032] 所述的液压支腿包括前液压支腿4和后液压支腿8，支腿臂内通过销轴安装有水平油缸和垂直油缸。
[0033] 所述采样装置7的底座10通过螺栓连接在述回转支承上，底座上安装有回转支承马达，回转支承马达驱动外
啮合的
小齿轮和回转支承上的大齿轮来转动，使得所述底座10可进行水平的旋转运动，进而带动整个采样装置进行水平转动。所述采样装置7的具体结构如附图3所示，包括底座10、大臂11、大臂油缸12、小臂油缸13、小臂14、伸缩臂15、伸缩臂油缸16、摆角油缸17、四连杆机构18和采样头19。所述底座10转动连接于副车架上的回转支承底座上，所述底座10的顶端铰接有所述大臂11，底端前侧铰接有所述大臂油缸12的一端，所述大臂11的弯折内侧焊接或一体形成有一加强板，所述大臂油缸12的另一端铰接于所述加强版的低端，所述加强版的顶端铰接有所述小臂油缸13的一端，所述大臂11的另一端铰接有所述小臂14，所述小臂油缸13的另一端铰接于所述小臂14的外壁中部附近。所述小臂14的另一端伸缩连接有所述伸缩臂15，所述小臂14和伸缩臂15均具有内腔结构，且所述伸缩臂15能够伸缩于小臂14的内腔结构中，具体的所述伸缩臂15的外壁和小臂14的内腔壁间通过滑槽滑动，且在小臂和伸缩臂的内腔中设置有所述伸缩臂油缸16，具体的所述伸缩臂油缸16的一端固定连接于小臂内腔前端，另一端固定连接于伸缩臂内腔的顶端，如附图3虚线部分所示，从而通过该伸缩臂油缸16的液压牵引作用使得伸缩臂15能够在小臂14内进行前后伸缩运动。伸缩臂15的前端铰接有所述摆角油缸17和四连杆机构18，所述摆角油缸17的另一端铰接所述四连杆机构18，所述采样头19铰接于所述四连杆机构18，通过摆角油缸17推动四连杆机构18使得采样头19可绕伸缩臂15顶端进行摆动。所述采样头19上装有储料仓、料门油缸41，料门油缸41驱动储料仓仓门的打开与关闭。采样头19内部安装有螺旋叶片，螺旋叶片下端安装合金钻头，通过驱动机构驱动合金钻头和螺旋叶片旋转，使得煤样被采集并通过螺旋叶片输送至储料仓。所述采样装置7在工作时，各部件配合完成以下操作：底座10可在回转支承马达的驱动下旋转使得整个采样装置7可进行水平旋转，大臂油缸12通过调整大臂11的倾角而调整整个采样装置的高度，小臂油缸13用于调整小臂14相对于大臂11的位置，伸缩臂油缸16驱动伸缩臂15沿小臂
14轴向进行伸缩，摆角油缸17通过四连杆机构18调整采样头19的采样角度。
[0034] 如附图4-5所示，所述制样装置3包括进料斗20、破碎装置21、破碎马达22、缩分装置23、弃料溜槽24、集料溜槽25、缩分马达27和支架26，所述支架26
支撑制样装置3的上述各部件，所述进料斗20安装于制样装置3的顶端，进料斗20下端安装破碎装置21，破碎马达22驱动破碎装置21中的破碎锤进行破碎操作，破碎装置21下端安装缩分装置23，缩分马达27驱动拉杆使缩分装置23摆动进行缩分。缩分装置23一端接弃料溜槽24，溜料到弃样箱2，另一端接集料溜槽25，集料溜槽25的溜料口接集样装置。所述的集样装置包括集样桶28、集样托盘29、大斜齿轮30、小斜齿轮31和直流电机32，所述集样装置优选包括6个集样桶28，所述集样桶28安装在集样托盘29上，所述集样托盘29通过直流电机32驱动小斜齿轮31、大斜齿轮30而转动，且所述集样托盘29上安装有行程开关，使集样桶
28能准确的停在缩分装置集料溜槽25的溜料口对应位置，使得制样装置中的采集煤样经集料溜槽25而溜料到集样桶28内，完成制样到集样过程。
[0035] 所述弃样箱2安装在副车架上，弃样箱2上端入料口位于制样装置3中弃料溜槽24的溜料口正下方，制样装置中的废弃煤样经弃料溜槽24而溜料到弃样箱2，完成制样到弃样过程。所述弃样箱2侧端安装有活动门，弃料满后，门打开可耙出煤料。
[0036] 所述液压油箱5及冷却器6安装在副车架上，液压油箱5上安装有进油过滤器、出油过滤器、液位计、温度传感器、泄油
球阀等，液压油箱5上的回油路上安装有冷却器6，通过温度传感器反馈的数据来控制冷却器6的启动与关闭。
[0037] 所述电控柜9安装在副车架后端，电控柜9内安装有PLC处理器、继电器、空气
断路器、
接触器、模拟量
放大器、
端子、操作
扳手、操作旋钮等。PLC处理器与汽车
驾驶室内的上位机触摸屏电脑连接，电脑内操作程序对PLC发出指令，可控制相应机构动作，实现对采制样机的智能一体化控制。
[0038] 优选的本实用新型所述采制样机还包括有作为备用动力的微动力源系统，所述微动力源系统通过额外的管道连接在所述液压油箱5上，并通过电机驱动一个小泵给液压系统供给动力，从而在液压油箱5向液压系统供油的主管路出现故障时，提供备用液压驱动。
[0039] 以下对使用本实用新型所述车载移动式全自动煤炭采制样机进行煤炭采制样操作的控制过程进行描述，以明确本实用新型所述煤炭采制样机的操作使用方法。
[0040] 附图6示意性的给出应用本实用新型所属煤炭采制样机进行煤炭采样的过程，如附图6所示通过控制系统控制采制样机移动至待采集煤样的运煤煤箱，然后根据下述操控过程来完成采样-送样-制样（破碎、缩分、集样）-弃样等工作。
[0041] 本实用新型所述车载移动式全自动煤炭采制样机在操作之前需使汽车发动机取力器与液压
柱塞变量、泵定量齿轮泵通过分动器控制使其啮合。采制煤样过程为全自动操作，具体工作过程如下：
[0042] 采制样机的打开准备操作：首先通过汽车将煤炭采制样机移动至待采样煤堆（或煤车/煤箱）附近，接着将汽车底盘1上安装的前液压支腿4和后液压支腿8打开，并通过调整使得前后液压支腿沿水平方向和垂直方向伸出到地面并支撑牢靠。然后车载操控室内电脑程序发出采样装置7打开命令，采样装置7中的大臂油缸12使大臂11上升到一定位置，小臂油缸13不动（这时小臂油缸13是顶到最长位），同时伸缩臂15伸到一定位置，摆角油缸17不动作，采样头19处于紧
锁状态，然后采样装置7通过底座10旋转到工作位的旋转角度。接着小臂油缸13、伸缩油缸16、摆角油缸17同时动作，使采样头到达随机选择的6个工作位中的任意一个工作位附近。
[0043] 采制样机的采制样操作过程：
[0044] 电脑程序发出单车采样命令，单车采样是指采样装置完成一个回合动作即：选取采点→进行采样→提升采样头→回转送样→制样→回转到工作位→继续下一采点采样。采样装置7的油缸上都装有拉线传感器，底座10的回转支承上装有旋转
编码器、采样头19上装有倾角传感器。这些传感器都会精确的为动作的控制提供数据，PLC处理器通过分析这些数据发出相应的动作指令。具体动作是指：采样装置7在工作位收到采样指令后：
[0045] （1）小臂14、伸缩臂15、底座10同时动作到达某采样点位置（距媒堆300mm高），在此过程中摆角油缸17间断性动作以调整采样头19，待采样头19调整好角度后进行锁定；
[0046] （2）小臂14、伸缩臂15、摆角油缸17同时动作，保证采样头19以同一不变角度开始向下或斜向下进行采样，采集的煤样通
过采样头内旋转螺旋叶片正转而向上输送至储料仓；
[0047] （3）采样头19采到指定深度后，小臂14、伸缩臂15同时动作，使采样头19被匀
加速向上提升到距煤堆预定高度（300mm），此过程中采样头继续正转直至到达制料装置上方，且采样头被解锁，处于自由动作状态；
[0048] （4）底座10、伸缩臂15同时动作向制样装置3进料斗20匀加速回转到一定角度，然后停止，这个过程采样头处于自由状态；
[0049] （5）然后小臂14和伸缩臂15同时动作使采样头储料仓料门下降到距制样装置进料斗20一定高度时，再次回转相应角度，使采样头的储料仓料门转动到制样装置进料斗20正上方，料门油缸41动作使储料仓料门打开，待采集煤样落入制样装置后关闭料门，在此过程中采样头19被锁死；
[0050] （6）对采样头19解锁使其处于自由状态，小臂油缸13动作，使采样头19向上匀加速提升到原工作位高度；
[0051] （7）到此点系统开始随机
选定另一采样点，底座10回转加速到新采样点角度，然后小臂14、伸缩臂15以及摆角油缸17同时动作使采样头19调整到该采样点上方进行下一循环采样。
[0052] 在单车采样的上述过程中，优选的大臂油缸12始终保持调整好的位置不动作，且在上述过程中所述的“小臂14动作”是指其在小臂油缸13的作用下相对于大臂11运动，所述的“伸缩臂15动作”是指其在伸缩臂油缸16的作用下在小臂14内进行伸缩，所述的“底座10动作”是指其在回转
轴承的作用下进行水平旋转，所述的“摆角油缸17动作”是指其通过液压驱动四连杆机构18运动。
[0053] 在单车采样回转时，电脑程序也会同时发出制样指令。即：破碎装置21工作破碎煤样→缩分装置23工作对煤样进行缩分→集样装置工作收集煤样（集样桶28满后自动切换下一集样桶28）。当采样装置7开始向制样装置3回转时，缩分马达27使缩分装置23启动，随后破碎马达延迟2秒钟启动，使破碎装置21工作。破碎后的煤样通过缩分装置23一部分通过弃料溜槽24溜入弃样箱2，一部分通过集料溜槽25溜入集样桶28。当集料筒满后，
超声波传感器得到
信号传递到系统，程序经过判断后对直流电机32发出命令，使其带动小斜齿轮31，小斜齿轮带动大斜齿轮30，大斜齿轮30带动集样托盘29转动，托盘29上装有行程开关，当集样桶28垂直对齐集料溜槽25的出料口时，行程开关得到信号，使直流电机停止。集样装置也可支持操作人员手动选择桶位及料满后自动切换两种方式。当制样完成后，制样装置停止工作。
[0054] 采制样机收回操作：当采样、制样、集样结束后，操作电脑程序发出臂架收回指令，即：使采样头处于自由状态，回转底座10使采样装置7回转到零位，然后伸缩臂15缩回到零位，小臂14撑到最大位，然后大臂11下俯，坐落到支撑架上。前后液压支腿收回，至此汽车底盘1方能驶离工作地点。
[0055] 以上仅是对本实用新型的优选实施方式进行了描述，并不将本实用新型的技术方案限制于此，本领域技术人员在本实用新型的主要技术构思的基础上所作的任何公知
变形都属于本实用新型所要保护的技术范畴，本实用新型具体的保护范围以
权利要求书的记载为准。
