Манипулятор Советский патент 1985 года по МПК E21D9/10 

Изобретение относится к горной промьшшенности, в частности к манипу ляторам бурильных установок. Известен манипулятор, включакнций Гидросистему с напорной и сливной магистралями, гидрозамкамл и гидрораспределителями, рукоять, соединенную шарнирно внизу с поворотной опорой и вверху с кронштейном механизма вращения бурильной машины, гидроцилиндры подъема и отклонения рукояти, а также подъема и отклонения бурильной машины 1 J. Однако этот манипулятор имеет сложную конструкцию, так как сохране ние параллельности перемещения бурил ной машины достигается механическим параллелограммом, встроенным в рукоять. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемо му результату является манипулятор, включающий рукоять, шарнирно закрепленную на кронштейне, шарниры крепле ния гидроцилиндров перемещения рукоя ти и гидроцилиндров перемещения бурильной маиины с механизмом ее враще содержащую гидрораспределитель, встроенные в гидроцилиндры замки, напорную и сливную магистрали и насос t2 1 Однако сохранение параллельности перемещения бурильной машины осущест вляется при помощи гидравлической связи равных по размеру гидроцилиндров подъема и отклонения рукояти и соответствукхцих гидроцилиндров перемещения бурильной машины, за счет чего увеличены масса и габаритные размеры манипулятора, гидропривод имеет сложную систему напорных и обратных клапанов. Кроме того, данный манипулятор не позволяет проводить бурение фронтальных параллельных шпуров без мертвой зоны, что недопус тимо для одноманипуляторных бурильны установок. Целью изобретения является обеспе чение обуривания забоя параллельными шпурами без мертвой зоны в стесненны условиях. Поставленная цель достигается тем что манипулятор, включающий рукоять, шарнирно закрепленную на кронштейне, шарниры крепления гидроцилиндров перемещения рукояти и гидроцилиндров перемещения бурильной машины с меха112 низмом ее вращения, а также 1идравлическую систему, содержащую гидрораспределители, встроенные в гидроцилиндры замки, напорную и сливную магистрали и насос, снабжен дополнительными гидрозамками и двойным шарниром, которьй установлен между верхним концом рукояти и механизмом вращения бурильной машины, причем гидроцилиндры перемещения рукояти и гидроцилиндры перемещения бурильной машины установлены с противоположных сторон рукояти относительно ее продольной оси, в гидромагистрали, сообщающей поршневые полости гидроцилиндров перемещения бурильной машины со штоковыми полостями гидроцилиндров перемещения рукояти установлены дополнительные гидрозамки, а отношение расстояний между осями шарниров кронштейна и двойного шарнира равно отношению расстояний между осями шарниров крепления рукояти соответственно с кронштейном и гидроцилиндрами перемещения рукояти, а также с двойным кронштейном и гидроцилиндрами перемещения бурильной машины, и равно отношению расстояния между осями шарниров крепления гидроцилиндров поворота рукояти к кронштейну и к рукояти и расстояния между осями шарниров крепления гидроцилиндров перемещения бурильной машины к рукояти и двойному шарниру, при этом указанные отношения больше единицы. На фиг.1 изображен манипулятор в вертикальной плоскости, в положении с опущенной рукоятью и бурильной машиной; на фиг.2 - то же, с поднятой рукоятью и бурильной машиной. Манипулятор состоит из рукояти 1, закрепленной шарниром 2 к кронштейну 3, шарниром 4 к гидроцилиндру 5 перемещения рукояти в вертикальной плоскости и шарниром 6 к проушине 7 и што15;у 8 гидроцилиндра 5. В передней части рукоять 1 соединена с горизонтальным шарниром 9 двойного шарнира 10, к торцу которого жестко прикреплен механизм вращения 11 бурильной машины 12. Проушина 13 рукояти 1 шарниром 14 соединена с гидроцилиндром 15 перемещения бурильной машины 12 в вертикальной плоскости. Гидроцилиндр 15 шарниром 16 соедине с горизонтальной проушиной двойного шарнира 10.

Гидроцилиндры 5 и 15 установлегш1 с противоположных сторон относительно продольной оси рукояти 1.

Параметры гидроцилиндров 5 и 15 вычислены из соотношения равенства вытесненных объемов.

Кроме того, штоковая полость гид, .ро151линдра 5 через встроенный гидрозамок 17 сообщена с поршневой полостью гидроцилиндра 15 при помощи дополнительного гидрозамка 18 двустороннего действия, который через трубопроводы высокого давления 19-27, гидрораспределитель 28 управления совмещенным перемещением гидpoцилиндрами 5 и 15 и гидрораспределитель 29 автономного управления гидроцилиндром 15, а также через трубопроводы 30 и 31 высокого давления сообщен с напорной магистралью при помощи наcoca 32 и через трубопроводы 33 и 34 - со сливом.

При управлении одновременным перемещением гидроцилиндров 5 и 15 поршневая полость гидроцилиндра 5 может бьп-ь соединена трубопроводом 30 от насоса 32 с гидрораспределителем 28, тогда штоковая полость гидроцилиндра 15 будет сообщена со сливом 33.

При управлении перемещением гидроцилиндра 15 его штоковая полость может быть сообщена с трубопроводом 31 от насоса 32 с гидрораспределителем 29, тогда поршневая nojiocTb гидроцилиндра 15 через встроенный гидрозамок 35, трубопроводы 25 и 34 будет сообщена со сливом.

Манипулятор горизонтальной плоскости работает аналогично.

Работа манипулятора может осуществляться в двух режимах: бурение фронтальных параллельных шпуров при автоматической параллелизации положения бурильной машины относительно первоначального шпура с управлением одним гидрораспределителем совмещенным перемещением рукояти и бурильной машины, бурение с предварительным ориентированием бурильной машины на каждый шнур (оконтуривающие шпуры, бурение в борта, почву и кровлю выработки).

При бурении параллельных шпуров необходимо автоматическое перемещени бурильной машины относительно первоначально выбранного направления. Это достигается следующим образом. Гидроцилиндры 5 и 15 управляются сдиим гидрораспределителем 28. При этом

расстояние между шарнирами 2,4 и 6 (т.е. схематично между точками 2,4,6 образуют в вертикальной плоскости треугольник, стороны которого 2,4 и 2,6 имеют постоянную длину, а сторона 4,6 будет меняться на величину Н хода гидроцилиндра 5 (этот треугольник на чертеже для наглядности заштрихован) . Расстояния между центрами шарниров 9, 16 и 14 в пространстве образуют треугольник, подобный треугольнику 2, 4 и 6, в котором стороны 9,14 и 9,16 имеют постоянную длину, а сторона 14 и 16 будет меняться на величину h хода штока гидроцилиндра 15 (треугольник 9-, 14, 16 на чертеже также заштрихован).

При выдвинутом штоке 8 гидроци- линдра 5 шарнир 6 займет новое положение (фиг.2). Во время работы соблюдается условие подобия треугольников 2,4,6 и 9,14,16, при котором отношения сторон треугольников и ходов гидроцилиндров 5 и 15 больше единицы и равны между собой. Для этого штоковая полость гидроцилиндра 5 сообщена с поршневой полостью гуздроцилиндра 15.

Для подъема бурильной машины 12 масло от насоса 32 по трубопроводу 30 через гидрораспределитель 28, трубопровод 20 и встроенньп гидрозамок 17 поступает в поршневую полость гидроцилиндра 5. Вытесненное из штоковой полости этого гидроци- линдра масло через встроенньй гидрозамок 17, трубопровод 19, дополнительньш гидрозамок 18, трубопровод

32поступает в поршневую полость гидроцилиндра 15. Вытесненное из штоковой полости гидроцилиндра 15 масло через трубопровод 22 встроенного гидрозамка 18, трубопровод 21, гидрораспределитель 28, трубопровод

33идет на слив. Под действием выдвигаемого штока гидроцилиндра 5 шарнир 6 рукояти 1 перемещается относительно шарнира 2 против часовой стрелки и при полном выдвижении штока займет положение, указанное на фиг.2. При этом рукоять 1 отклонится на угол oi- , шток гидроцилиндра 5 выдвинется на величину хода Н, равную высоте цилиндра 5 (без учета длины поршня).

Вытесненное из штоковой полости гидроцилиндра 5 масло, направляющееся в поршневую полость гидроцилиндpa 15, переместит его поршень на длину хода h, равную высоте гидроцилиндра 15 (без учета длины поршня).

При полном выдвижении штока гидроцилиндра 15 шарнир 16 двойного шарнира 10 отклонится на угол ci- по часовой стрелке, вместе с двойным шарниром 10 на этот же угол отклонится механизм вращения 11 и бурильная машина 12 (фиг.2).

Для опускания бурильной машины 12 масло от насоса 32 через трубопровод 30 переключением гидрораспределителя 28 подается в трубопровод 21, через дополнительный гидрозамок 18, трубопровод 22 поступает в штоковую полость гидроцилиндра 15, а вытесненное из поршневой полости через трубопровод 23, дополнительньй гидрозамок 18; трубопровод 19, встроенный гидрозамок 17 поступает в штоковую полость гидроцилиндра 5. При этом бурильная машина 12 и рукоять 1 повернутся на одинаковый угол соответственно против часовой стрелки и по часовой стрелке, и при полном ходе Н и Ь бурильная машина 12 возвращается в исходное, положение (фиг.1).

Для работы во втором режиме производится установка бурильной машины 12 в исходное положение отдельно на каждый шнур. При неподвижной рукояти 1 масло под давлением подводится от насоса 32 переключением гидрораспределителя 29 либо к поршневой по- 35 лости гидроцилиндра 15, либо к его

штоковой полости. При подаче масла в поршневую полость по трубопроводу 24, встроенному гидрозамку 35 и трубопроводу 26 поршень гидроцилиндра 15, перемещаясь, вытесняет из штоковой полости масла по трубопроводу 27, гидрозамку 35, трубопроводу 25 на слив по трубопроводу 34 через гидрораспределитель 29. При этом шарнир 16 двойного шарнира 10 вместе с механизмом вращения 11 бурильной машины 12 отклоняется в направлении по часовой стрелке.

Для поворота бурильной машины 12 и механизма вращения 11 против часовой стрелки масло от насоса 32 по трубопроводу 31 через гидрораспределитель 29, по трубопроводу 25, гидрозамку и трубопроводу 27 подается в штоковую полость гидроцилиндра 15, а из его поршневой полости под действием поршня масло через трубопровод 26, гидрозамок 35, трубопровод 24, гидрораспределитель 29 и трубопровод 34 поступает на слив.

Использование данной конструкции позволяет уменьшить массу манипулятора, обеспечить автоматическую параллелизацию бурильной машины при бурении фронтальных шпуров без мертвой зоны. Кроме того, уменьшены габаритные размеры манипулятора, что является важным фактором при создании малогабаритных самоход1шх бурильных установок.

НАНИПУЛЯТОР, включаюгдий рукоять, шарнирно закрепленную на кронштейне, шарниры креапения гидроцилиндров перемещения рукояти и гидроцилиндров перемещения бурильной машины с механизмом ее вращения, а также гидравлическую систему, содержащую гидрораспределители, встроенные в гидроцилиндры замки, напорную и сливную магистрали и насос, отличающийся тем, что, с целью обеспечения обуривания забоя параллельными шпурами без мертвой зоны в стесненных условиях, манипулятор снабжен дополнительными гидрозамками и двойным шарниром, который установлен между верхним концом рукояти и механизмом вращения бурильной машины, причем гидроцилиндры перемещения рукояти и гидроцилиндры перемещения бурильной машины установлены с противоположных сторон рукояти относительно ее продольной оси, в гидромагистрали, сообщающей поршневые полости гидроцилиндров перемещения бурильной машины со штоковыми полостями гидроцилиндров перемещения рукояти, установлены дополнительные гидрозамки, а отношение расстояний между осями шарниров кронштейна и двойного шарнира равно отношению расстояний сл между осями шарниров крепления рукояти соответственно с кронштейном и гидроцилиндрами перемещения рукояти, а также с двойным кронштейном и гидроцилиндрами перемещения бурильной машины., и равно отношению расстояния между осями шарниров крепления гидел сл роцилиндров поворота рукояти к кронштейну и к рукояти и расстояния между осями шарниров крепления гидроци4 линдров перемещения бурильной машины к рукояти и двойному шарниру, при этом указанные отношения больше единицы.