菲尔奇锚杆机.docx

1、菲尔奇锚杆机CHDDR-AC锚杆机第一节 总述锚杆支护是(巷道)掘进中已被广泛应用的一种支护技术，它与传统的支护方式相比，具有节约材料、可加速施工速度、提高操作安全安装搬运轻便等优点。锚杆使用范围很广，不仅可支护巷道顶板，还可以用来锚固巷道底板、周帮及煤壁等。锚杆支护需要首先打锚杆眼，然后安装锚杆，这项工作可由一台或多台锚杆机完成。现代锚杆机功能比较完善，钻锚速度很高，常和连续采煤机一起使用，除能完成锚杆钻眼、安装锚杆两项基本工序外，另外在钻进时，还可控制钻眼速度快慢、推进力大小，调整钻眼方向及位置，能够自行行走及捕集钻眼粉尘(干式除尘)，并具有(ATS)完善的安全防护设施。锚杆机大都以液压作

2、为动力，这样可使传动系统及总体结构都比较简单，操作控制也比较方便，其行走方式有轮胎式和履带式。下面就简单介绍一下DBT(Fletcher)CHDDR-AC型锚杆机。CHDDR-AC型锚杆机（见图1、图2）是由美国FLETCHER公司制造的双臂式锚杆机。它作为连续采煤机的后配套设备，在连续采煤机完成掘进、装运工序之后立即进入工作面，打锚杆眼和安装锚杆，对裸露的顶板及时支护，保证施工的安全。其行走方式采用履带式。设备主要技术数据设备长度 7160设备宽度 3048设备高度（完全收缩时） 1930设备重量 27215Kg 设备对地比压 0.135MPa离地间隙 305最大工作高度 5180最小工作高

3、度 2200最大钻机操作坡度(设备上山) 10度最小钻机操作坡度(设备下山) 10度液压系统最大工作压力 19.3Mpa钻孔推进压力 04536N（可调）钻进速度 011m/min（可调）行走速度 027m/min（可调）总装机功率 2*37Kw额定电压 1140V/660V图1 图2第二节 设备主要结构及参数简介FLETCHER公司制造的CHDDR-AC型锚杆机主要由重型贯通式底盘、顶板临时支架（ATRS）、集尘装置、左、右侧钻臂装置、牵引行走装置、1140V的电气系统（包括瓦斯检测、照明）、灭火系统、液压系统等组成。一、底盘图3直通式底盘位于履带行走装置的上方，其作用主要是对位于其上方的所

4、有设备起支撑与连接。安全特征是，可以使锚杆司机通过锚杆机中心通道走入钻孔平台，使钻工能够免受片帮煤的伤害。在通道两侧是材料存放盘，便于钻工操作过程中取放锚杆。液压油箱与底盘连为一体，且约占底盘总体积的2/3，由于锚杆机没有专门的散热系统，设计这样大的油箱便于散热。底盘长度 4967mm底盘高度 1575mm底盘宽度 2890mm底盘重量 6178kg二、顶板临时支架（ATRS）图4 1、简介顶板临时支架主要包括一个一端销接在底盘上的转动臂组件、一个TRS梁臂组件、一个TRS支撑柱、各种油缸等。其具体结构如图4所示。临时顶板的作用为，在锚杆机工作过程中，对顶板进行临时支撑，防止顶板垮落，避免了钻

5、工空顶作业。顶板临时支架通过了美国矿山安全和健康管理局的认证，可以承受作用在锚杆机防护梁前端每个部位上的静载荷。尽管顶板临时支架与底盘相连接，但在设计上避免了工作（支撑顶板）时，载荷直接作用在底盘上，这样既起到了防护作用，又不会由于载荷的作用，而损坏设备底盘。2、工作过程及主要数据锚杆机进入工作面，准备打锚杆前，首先伸出转动臂抬升油缸，升起转动臂使ATRS梁抬高；然后，调整TRS倾斜油缸伸出量，使倾斜的TRS支撑柱，垂直立起，同时收回TRS举起油缸，使ATRS顶板临时支架底部支撑地面。最后调整TRS梁抬升油缸使TRS梁臂保持水平，升起TRS支撑柱，使支撑盘牢牢支撑住顶板，从而保证钻锚过程的安全

6、。顶板临时支撑梁组件（长X宽X高） 2845mmX965mmX560mm顶板临时支撑悬臂组件（长X宽X高） 3025mmX356mmX1219mm顶板临时支架升起最大高度为 5180mm顶板临时支架折叠后的高度 1930mmATRS的最大地面间隙 102mm(3500mm)顶板临时支撑梁伸展开的梁宽 3759mm顶板临时支撑梁收缩后的梁宽 2845mm最大支撑力 703公斤/平方厘米三、集尘系统1、简介 集尘系统主要由钻箱、大颗粒粉尘预清除器、集尘箱、除尘风机、消音器等组成。其作用有两方面，一方面是及时清理孔内的粉尘碎岩，以免影响钻孔速度；另一方面是在这些粉尘未扩散到空气中以前把它们收集起来，

7、以免影响工人健康和安全。2、工作过程钻眼时，带有粉尘的空气通过紧靠钻头下的吸尘口、钻杆中心空、钻箱中的空心轴和阻燃防静电的真空软管进入大颗粒粉尘预清除器及集尘箱。集尘箱的作用是净化含有粉尘的空气，把粉尘分离出来，使清洁的空气经除尘风机排出。除尘风机由电动机通过V形皮带驱动。在风机入口处装有安全阀，用以防止系统真空度过高。在风机与电动机之间还装有离合器，在机器行走或不需要集尘系统工作时，打开离合器，风机停止运转。为了降低风机的噪音，还装有消音器。集尘器粉尘过多时应及时倒空。3、主要组成部分及原理大颗粒粉尘预清除器：大颗粒粉尘预清除器的液压系统与ATRS升降系统联动，当ATRS梁升起时,大颗粒粉尘

8、预清除器自动关闭，顶板临时支架下降时,自动打开。打开大颗粒粉尘预清除器，可使被其收集的全部粉尘落到巷道的底板上。集尘箱：分为三个室。第一室：放置旋流器；第二室：放置一排小型的反流旋流器；第三室：放置一个过滤器。粉尘通过集尘箱侧面管子进入集尘箱后被送入第一级旋流器中，如图5第一室 。旋流器可除去95%的粉尘和水分，并将它们沉淀在储尘腔内。第二级分离器是一排小型的反流旋流器，如图5第二室。在第一级旋流器上部未清除的细小粉尘通过气体膨胀腔进入第二级小反流旋流器后，气体中细小粉尘的84%可被除去，仅有不到1%的细小粉尘从第二级顶部排出，并通过一跟管子进入最终过滤级。第三级过滤器是一种套筒式纸芯过滤器，

9、过滤精度很高，可将小于15m的粉尘过滤掉，过滤效率可超过99%，最后使清新的空气排出。如图5第三室。图5 第一室 第二室 第三室除尘风机：除尘风机是一个罗茨型高效、正置换鼓风机，风量1.73m3/分钟，真空度设置值为381457Hg。它由2个凸轮转子、轴、壳体和端盖等组成。转子装在相互平行的两根轴上，转向相反。两转子外廓形状保证在任何时刻都能相互精确配合。转子的顶端与壳体及端盖间的间隙很小，能有效地使吸气侧与排气侧相互隔离。转子的旋转是靠“气室”外的相互啮合的齿轮驱动，这对齿轮装在两转子的出轴上，相互啮合的同步精度很高，因而能精确保证两转子旋转时的运动间隙。由于风机内部无相对运动面，所以风机内

10、部无需润滑。其工作过程如图6示。图6 位置1 位置2 位置3图6中，左转子逆时针转，右转子顺时针转。在位置1时，转子将一部分容积A空气送到下端排气口，而转子在上端吸气口又吸入同样容积B气体，这些气体随转子转动被封闭起来，带到排气侧。位置2时，容积A的气体继续从排气口排出，容积B的气体逐渐被带向排气口，另外转子从上端吸气口开始吸气。位置3时，容积B的气体被从排气口排出，下一循环开始。集尘回路图四、钻臂系统钻臂组件图 序号名称数量序号名称数量2DROPMAST油缸215转动梁枢轴组件25DROPMAST倾斜油缸216转动梁组件26MAST倾斜油缸217钻箱架27转动梁抬升油缸218十字头组件48钻

11、头给进油缸219钻头导向组件210液压马达220钻头组件211调平杆组件221DROPMAST倾斜与枢轴212转动梁枢轴组件222DROPMAST与枢轴底座213转动梁枢轴支撑组件223INNER MAST装置214操作台底座组件224OUT MAST装置21、简介钻臂系统由左、右钻臂组件构成。钻臂组件由钻臂、钻工操作平台、控制阀组、钻机支架、钻箱等部分组成。其作用是随着钻臂的摆动和伸展在顶板和煤臂进行打眼和安装锚杆。其具体操作过程将在第五章中详细进行介绍。2、主要组成部分及原理钻箱是驱动钻杆旋转钻锚杆眼和安装锚杆，并把钻孔中产生的粉尘经钻箱中的空心通道排入集尘箱内的动力源装置。钻箱有标准型、

12、改进型、重型、振动型等多种形式。标准性和重型钻箱的传动方式基本相似，都是液压马达经一级专用圆锥齿轮减速后带动钻钎旋转。但大、小锥齿轮、轴套及密封结构等差别很大。本书所讲锚杆机钻箱采用重型钻箱（也可用标准型）。图7如图7示。标准型钻箱的小圆锥齿轮由两排圆锥滚子轴承支承，大圆锥齿轮用一排圆锥滚子轴承支承，并通过花键带动空心轴旋转；空心轴上端又通过花键与卡盘相联，将扭矩传给钻杆和扳手，进行钻孔和安装锚杆。钻孔过程中的粉尘通过空心卡盘和空心轴被集尘箱抽出。为防止钻孔时粉尘进入钻箱减速器内和吸尘时钻箱内油液被抽出，在空心轴的上部及下部都装有密封装置。图8 如图8示。重型钻箱的小圆锥齿轮用两排圆锥轴承支承

13、，并在其左端还装有滑动轴承，能承受比较大的轴向力和径向力。大圆锥齿轮用两排球轴承支承，齿轮不是整体结构，而是由两部分组成。重型钻箱的排粉导尘管是单独的，不随卡盘一起转动，因而其防止粉尘进入减速箱及油液被抽出的密封方式也不相同。锚杆机左、右两个钻臂，分别铰接在底盘前端的两侧。每个钻臂均可独立操作，能够升起和下降，向内旋转和向外旋转（以锚杆机中线为界），并可以从底盘上伸出和收回。如果将钻臂的摆动和伸展功能结合起来，可以将垂直于前进方向锚杆打成直线。如果不使用钻臂的伸展功能，可产生多种锚杆布置形式。钻工钻孔平台是可升降式，可以不随钻臂而单独升起。这个特点可以使钻工将自身处于一个相对于顶板的舒适位置上

14、，而不必改变钻机机头相对于顶板的位置或距离。钻工操作平台还有一个防护梁，保护钻工不受顶板下落物料伤害。防护梁材料通过美国矿山安全和健康管理局(MSHA)认证，能够承受8.2吨的静载荷。控制阀组，安装在钻工钻孔平台上，因此它将随钻孔平台一同升/降。钻机支架，竖直安装，它可以通过支架旋转油缸在-15度到90度范围内任意摆动，不仅打顶锚杆及锚索，还能够打入边帮锚杆。钻机支架的顶部安装了液压启/闭夹板的导向装置，以保持开始钻孔时钢钻杆的稳定性。3、主要技术数据钻臂组件（长X宽X高） 3960mmX12219mmX1397mm钻臂组件总重 5507kg钻孔推进压力 04536N（可调）钻进长度 2300

15、mm钻机支架折叠高度 1638mm钻机支架展开高度 2808mm钻进速度 011m/分（可调）支架转动角度 105度 两钻头间锚杆最大分离距离 6096mm两钻头间锚杆最小中心距 1200mm水平两帮打锚杆巷道最小宽度 4000mm钻臂伸展长度 406mm钻臂抬升高度 1625mm钻箱转矩 352Nm(13.8MPa时)钻箱转数 0560RPM（可调）钻机司机平台提升高度 762mm五、行走装置行走部位置图序号名称数量1稳定油缸22履带张紧油缸23行星齿轮减速器24履带张紧组件25履带组件26稳定油缸架组件21、简介驱动装置主要由液压马达、行星减速器、油浸盘式安全制动闸等组成。左、右两侧的行走

16、驱动系统相互分离，都由液压马达经行星减速器减速后驱动。改变进入液压马达油液流量的大小及液流方向，可控制锚杆机运行速度的快慢及前进、后退等动作。湿式制动闸装在前轮液压马达与减速器之间，由弹簧制动，液压松闸。2、工作过程当锚杆机处于行走方式时，电机带动齿轮泵，向行走回路供油，并升起锚杆机稳定油缸。液压油首先打开湿式制动闸，为行走作好准备。流向行走马达的液压油驱动马达带动行星减速器，行星减速器又通过输出轴带动链轮，驱动履带行走。3、主要组成部分及数据液压马达：液压马达是行走系统的动力源，可通过加大或减小进入马达的液压油量，来改变其行走速度。行星减速器：如图9示。它有2个内齿圈，1个固定，1个旋转，旋

17、转的内齿圈通过花键与轴联接。行星轮4是双联齿轮，其中的小齿轮既与太阳轮1啮合，又与旋转的内齿圈3啮合；而大齿轮只与固定的内齿圈2啮合。当液压马达带动太阳轮旋转时，双联齿轮4既做自转又做公转（方向如图9示），其中的小齿轮，又带动内齿圈旋转，并通过花键使输出轴旋转。图9履带张紧方式：履带张紧是通过张紧油缸与充填块来实现，当履带松弛时，用黄油枪向油缸活塞腔注油，活塞杆伸出张紧履带同时用充填块充填。行走驱动装置图履带驱动装置（长宽高） 3100mmX508mmX600mm履带驱动装置总重 5507kg（每台）行走速度 027m/min（可调）六、灭火系统1、简介灭火系统主要由一个装19.1干粉化学灭火

18、剂的灭火器、四个固定喷嘴、两个手动触发器组成。围绕锚杆机的关键部位有4个固定灭火喷嘴，可覆盖电动机，电缆盘和主配电箱。灭火系统的触发器安装在底盘上，一个位于通道入口，一个在锚杆机平台上。需要灭火时，启动两个手动触发器后，即可喷出灭火剂进行灭火。2、灭火器容量 19.1干化学药品 Anusl foray 排出方法 4个固定排出喷嘴 储存容器 带气压传动装置的19.1干化学药品存放筒灭火系统布置图 第三节、液压系统一、系统简介液压系统是锚杆机的最主要系统。两台双联齿轮泵分别向液压系统提供油流，每台液压泵各由一台电动机驱动。每台泵（左侧的泵和右侧的泵）都有两级（高容量级和低容量级），分别向锚杆机左路

19、系统和右路系统供油。每台泵的电动机可以相对独立运转，四条油路中的每一条油路都有一个主减压阀及其自己的系统压力过滤器。油箱加油入口装有一个低压过滤器，用它可将液压油在注入锚杆机储油箱前进行过滤，保证加入锚杆机储油箱的油不被污染。液压泵输出的油流进入一个人工控制的双向转换阀，选择将油流导向行走系统还是工作系统。当进入工作系统时，锚杆机不能行走；当进入行走系统时，工作系统不能工作。液压泵是一个双联齿轮泵，高容积泵为117升/分，低容积泵为28升/分，最大工作压力为19.3Mpa。锚杆机储油箱容积为567升。 如下图10、图11、图12分别为液压系统各主要回路图。图10 图11 图12二、主要液压回路

20、锚杆机液压系统比较复杂，下面主要就电缆卷筒回路、履带行走回路，ATRS顶板临时支护回路、钻进回路简单作以介绍。1、电缆卷筒回路电缆卷筒用以储存和收放电缆，其液压回路如图13示，由电缆卷筒马达、电缆卷筒换向阀等组成。卷缆时，在电机的带动下,左侧28L/min的低容量泵,将液压油从油箱泵出,经设置压力为2800psi的主安全阀18289、双位转换阀148438到达电缆卷筒开关转换阀37198，如图8示，将电缆卷筒开关阀打到上位，液压油到达电缆卷轴阀38145P口，此时，部分液压油经P口进入先导式转换阀#1，压力在此聚积，在油压的作用下，接通转换阀#1的上阀位，液压油经M口流出，流向卷缆马达4181

21、4，驱动马达卷进电缆。如图13示。 图13在此回路中，流量控制阀#4，通过控制流量转换阀#1的流量，来控制卷缆时卷轴速度。安全阀#2设置压力为7001100psi，用来控制电缆卷入时转距，在此压力下，即使电缆陷入泥中也能被顺利卷入，且不致拉坏电缆。松缆时，液压油经吸油器37193吸入卷缆马达41818，此时换向阀#1无先导压力，阀芯退回原位，吸入的液压油通过转换阀#1下位，到达安全阀#3，安全阀#3的压力设置值为2550psi，当有足够的油压时，此阀打开，接通回路，放出电缆。在此回路中，安全阀#3的作用是在放电缆过程中，电缆不致太松。2、行走回路行走回路由行走液压马达143445、湿式盘型闸3

22、53020、行走控制阀（三位六通换向阀）148449、安全阀及梭形阀等组成。在梭形阀37771与制动闸之间的释放阀37508，设置压力为2000psi,当经梭形阀流向闸的液压油大于2000psi时，在此卸压，可以保护闸，使闸不被压力油损坏。左前行时，在电机的带动下，左侧117L/min的高容量泵，将油从油箱中泵出，经设置压力为2800psi的主安全阀18289，双位转换阀148438，单向阀37196，压力设置为2750psi的安全阀到达行走控制阀148449中的均衡阀，将均衡阀打到左位，从左泵流出的液压油，部分流向右行走换向阀，并与右泵流出的液压油相汇合，此处的安全阀设置压力为2700psi

23、。将左行走换向阀打到右位，此时回路接通，液压油分两路，一路流向梭形阀37197，经设置压力为2000psi的释放阀，流向并打开闸353020。另一路流向移动控制阀37771，经过单向阀流入行走马达，使马达正转，驱动左履带前行。同时，一小部分液压油去打开释放阀，使回油路保持畅通。如图14所示。图14右前行时，在电机的带动下，右侧117L/min的高容量泵，将油从油箱中泵出，经设置压力为2800psi的主安全阀18289，双位转换阀148438，T型梁控制阀组148735的中位，流向行走控制阀148449中的右行走转换阀，将右行走转换阀打到右位（入口安全阀设置压力为2700psi），液压油分两路，

24、一路流向梭形阀353020，另一路流向移动控制阀37771，经过单向阀流入行走马达，使马达正转，驱动右履带前行。同时，小部分液压油去打开释放阀，使回油保持畅通。如图14示。左、右后行，只是将左、右行走转换阀打到左位，接通油路，其它与前行基本一样，这里就不再作详细介绍。3、临时支护回路在电机的带动下, 右侧117L/min的高容量泵，将液压油从油箱中泵出，经过滤器150224，主安全阀38208，双位操作阀148438，到达临时支护阀组。此阀组的入口安全阀整定压力为2750 psi，为各控制回路做准备。 图15T型梁升：操作（ATRS RAISE）T型梁升降转换阀手柄，使液压油经单向阀流入转换阀

25、上位，此时油分两路，一路流向大颗粒粉尘预清除器152768油缸下腔，去闭合大颗粒粉尘预清除器。另一路,通过液控回路(液控线如图)打开38379平衡阀152089提起油缸下腔油液在重量的作用下经过平衡阀回到油箱,将ATRS梁底靴落到底板;第三路油液进入38187控制阀块V1口，油路在控制阀块38187中打开单向阀后又分为两路，一路去蓄能器,同时打开安全阀为回油提供通道;另一路C1打开单向阀进入T型梁升降油缸152088下腔，使T型梁升起。如图15所示。T型梁升降油缸152088上腔油液在活塞压力作用下，经C2流向控制阀块38187中的平衡阀，经过V2口，再经（ATRS RAISE）T型梁升降转换

26、阀回油箱。T型梁降：操作（ATRS RAISE）T型梁升降转换阀手柄，接通转换阀下位，使液压油经单向阀，流入转换阀下位，此时油分三路，一路流向大颗粒粉尘预清除器152768油缸上腔，打开大颗粒粉尘预清除器，排出粉尘。一路经单向阀37195流入提起油缸152089下腔，使T型梁底靴离开地面。另一路进入控制阀块38187，V2口在此路中又分为两路，一路打开液控单向阀，为回油提供通路，另一路打开单向阀经C2到152088油缸上腔.(当蓄能器有足够压力时打开平衡阀，油液经过平衡阀进入152088油缸上腔).同时打开液控单向阀，使油液回油，油缸下降，T型梁落下。如图15所示。152088油缸底腔的油液，

27、经液控单向阀及控制阀38187中已打开的液控单向阀，流入ATRS RAISE转换阀下位，并流回油箱。在此回路中，蓄能器45414的作用：T型梁升降油缸152088的底腔与蓄能器相连，这样在泵停运转后，蓄能器在一定时间内向油缸提供压力.保持T型梁对顶板的有效支撑力。控制阀块38187：（1）控制阀块中减压阀整定压力1100 psi，这样油缸的升起压力和蓄能器的压力将保持在1100 psi。（2）压力平衡阀（可调）当蓄能器压力下降后（低于1100 psi），此阀将关闭，油缸152088升起时，通过先导回路打开此阀，使油路畅通。4、钻杆的进给如图11所示。在电机带动下，左侧28L/min的低容量泵，

28、将油从油箱泵出，油液经设置压力为2800psi的主安全阀，双位转换阀148438和38343到达左控制阀组147996，阀组入口安全阀的整定值为1800 psi，将（drill feed）钻进控制阀打到下阀位，液压油通过单向阀，（drill feed）钻进控制阀下阀位，流入流量控制阀37810（此阀中的安全阀设置压力为7001100psi）,经两位转换阀37971，液控单向阀31577，进入钻进油缸56841的底腔，同时油液由油缸56841上腔经（drill feed）钻进控制阀下阀位，流回油箱，实现钻杆进给。5、钻杆快速进给如图11所示。在电机的带动下，左侧117L/min高容量泵，将油从油

29、箱中泵出，液压油经过滤器150224，设置压力为2800 psi的主安全阀，到双位转换阀148438，将此阀打到钻进位置处，液压油再经双位转换阀38343，流向控制阀块147996中的（fast feed）快速进给控制阀，使快速进给控制阀处于下阀位，液压油通过下位，快速进给阀37971，通过单向阀进入钻进油缸56841下腔，同时油缸56841上腔油液经(drill feed)控制阀下阀位流回油箱，实现钻杆快速进给。三、主要液压元件 该锚杆机的行走、钻箱及卷缆系统为泵一一马达系统，其它均为泵一一油缸系统，主要液压元件有液压泵、液压马达、液压缸、各种控制阀及过滤器等元件。 1液压泵锚杆机主回路所用

30、的泵为结构简单、体积紧凑的外啮合齿轮泵，这种泵对油液的清洁度要求不高，故障率低，使用维护比较简单；缺点是不能变量，流量脉动比较大等，但锚杆机对这些方面要求不高。 齿轮泵为双联齿轮泵，即一根传动轴上带动2台齿轮泵，每台泵有自己独立的吸油和排油口，流量分别为117Lmin和28Lmin。此外，为了提高泵的压力，泵内齿轮的轴向间隙及径向间隙都采取了补偿措施，以减小泄漏。 2液压马达 锚杆机所用的马达有二种：一种是齿轮型液压马达用于驱动钻箱、电缆盘。一种是斜盘柱塞型液压马达有很大的驱动转矩，用于锚杆机行走。齿轮型液压马达属高转速小扭矩马达，马达的结构简单，维护方便，但马达的转速高，输出的扭矩小，一般需与齿轮减速器配合，经过减速后再驱动外负载。钻箱中的齿轮马达就是经减速器减速后去驱动钻钎旋转的。 锚杆机行走马达为低速大扭矩马达，体积小、重量轻、结构简单。 3控制阀 锚杆机所使用的控制阀有单个型式和阀组型式。所用的阀组除个别为二位三通、二位五通阀外，其余都是三位六通阀。下面就三位六通换向阀的工作原理及结构作以简单介绍。图16所示为三位六通阀阀