多功能凿岩机械手的机械结构设计李和勤王统顺【摘要】针对传统机械装置无法在矿下巷道作业而采用人工开凿隔离槽造成人工劳动强度大、加工效率低和人身安全难以保证等突出问题，通过总体结构分析，进行升降系统、回转系统、伸缩系统、摆动系统和的设计和研究，研制开发具有自主知识产权的新型、多功能、多自由度的凿岩机械手，能够在提供足够的开槽破岩驱动力、较小的外形尺寸、较大的工作范围的前提下保证足够的开槽深度、降低施工人员的劳动强度，满足隔离槽不同尺寸和规格的机械开凿要求。【关键词】多功能；凿岩机械手；机械结构设计；开凿；隔离槽：TD421：A：2095-2457（2018）26-0004-004DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.26.0020前言在煤矿的开采过程中，煤矿巷道中隔离槽的通风或密封不好会带来严重的生命、财产安全损失。目前，隔离槽的开凿工作由人工完成的，由于巖石硬度大、工作环境差，造成人工开凿劳动强度大、加工效率低和人身安全难以保证，同时，由于人工操作的操作水平和熟练程度层次不齐，造成隔离槽的开凿尺寸无法满足国家标准，给后续隔离槽的密封增加了操作难度和安全隐患[1-2]。针对传统机械装置无法在矿下巷道作业而采用人工开凿隔离槽造成人工劳动强度大、加工效率低和人身安全难以保证等突出问题[3-5]，本论文通过总体方案论证，进行升降系统、回转系统、伸缩系统、摆动系统和的设计和研究，研制开发具有自主知识产权的新型、多功能、多自由度的凿岩机械手，能够在提供足够的开槽破岩驱动力、较小的外形尺寸、较大的工作范围的前提下保证足够的开槽深度、降低施工人员的劳动强度，满足隔离槽不同尺寸和规格的机械开凿要求。1多功能凿岩机械手的总体结构分析多功能凿岩机械手主要包括主升降系统、副升降系统、回转系统、伸缩臂和摆动系统。主升降系统沿左右方向水平安装在牵引机的车体底盘的后端，主升降系统的两端设有竖直设置的伸缩支撑腿，其中伸缩支撑腿液压缸是双向伸缩液压缸。副升降系统竖直方向安装在主升降系统的中部位置。主升降系统通过前后方向设置的主升降系统推移液压缸与牵引机的车体底盘的后端安装连接、且主升降系统与牵引机的车体底盘之间设置有导向滑轨。回转系统安装在副升降系统上，包括回转支撑和回转驱动。回转系统通过竖直方向设置的回转系统升降液压缸与副升降系统安装连接、且回转系统与副升降系统之间设置有导向滑轨。伸缩臂包括基础臂和一节伸缩节臂，基础臂固定安装在回转系统的回转支撑上、且伸缩臂的伸缩方向沿回转系统的回转支撑的径向方向设置，伸缩节臂套接安装在基础臂内部、且伸缩节臂通过伸缩臂伸缩液压缸与基础臂连接。摆动系统包括开槽工具回转驱动、L型连接件和开槽工具。开槽工具回转驱动固定安装在L型连接件上并通过L型连接件与伸缩节臂的端部安装连接、且开槽工具回转驱动的回转轴线前后方向设置；开槽工具包括锯盘，锯盘通过快速连接机构与开槽工具回转驱动的回转输出轴连接。摆动系统还包括第一回转装置，L型连接件通过第一回转装置与伸缩臂的端部安装连接，第一回转装置的回转轴线竖直方向设置，第一回转装置的回转输出轴与L型连接件固定连接，第一回转装置的本体与伸缩臂的端部安装连接；开槽工具还包括钻头，钻头尾部设有快速连接机构。摆动系统还包括第二回转装置，第二回转装置通过第二回转装置与伸缩臂的端部安装连接，第二回转装置的回转轴线前后方向设置，第二回转装置的回转输出轴与第一回转装置的本体固定连接，第二回转装置的本体与伸缩臂的端部安装连接。L型连接件上还设有液压钳。多功能凿岩机械手上还设有冷却液供给装置。L型连接件上对应开槽工具的位置还设有冷却液喷嘴。2多功能凿岩机械手的机械结构设计2.1升降系统的设计主升降系统沿左右方向水平安装在牵引机的车体底盘的后端，主升降系统的两端设有竖直设置的伸缩支撑腿，其中伸缩支撑腿液压缸是双向伸缩液压缸。副升降系统竖直方向安装在主升降系统的中部位置。主升降系统通过前后方向设置的主升降系统推移液压缸与牵引机的车体底盘的后端安装连接、且主升降系统与牵引机的车体底盘之间设置有导向滑轨。如图1所示为主升降系统...