智能掘锚一体机的树脂胶棒自动加注机构研究_潘丽君.pdf

煤矿机械Coal Mine MachineryVol.44 No.5May.2023第44卷第5期2023年5月doi:10.13436/j.mkjx.2023050160引言树脂胶棒的加注是锚护作业必不可少的组成部分，目前矿区树脂胶棒加注采用人工上料以及使用锚杆体将树脂胶棒送入预钻锚孔底部，工人劳动强度大，效率低。以常见的EJM270型掘锚一体机掘进工作面为例，按顶帮支护工法计算，每排（每米）消耗锚杆数量4（顶锚杆）+2（帮锚杆）=6根，每个顶锚杆孔加注3根胶棒，帮锚杆孔加注2根胶棒，每排需要消耗树脂胶棒数量43+22=16根，每个班次（16排）进行一次补料，需消耗胶棒256根。现有施工工艺树脂胶棒等耗材完全由人工搬运、加注到位，劳动强度大、工作时间长、人工与机械配合作业，存在效率损失，更容易出现工伤事故。采用自动化加注机构替代传统的人工作业，可实现树脂胶棒的自动加注，降低劳动强度，减少辅工数量，实现智能掘锚一体机的自动化、少人化。1树脂胶棒自动加注机构整体设计树脂胶棒自动加注机构主要功能是通过自动化执行机构将胶棒加注至预钻孔内，该机构主要包括树脂胶棒料仓、树脂胶棒喷射机构、动力系统以及控制系统，树脂胶棒自动加注机构结构示意图如图1所示。整个机构的工作流程为料仓自动出料，并将胶棒自动分送至胶棒喷射机构，再由胶棒喷射机构将胶棒喷送至预钻孔内。图1树脂胶棒自动加注机构结构示意图1.料仓2.动力系统3.喷射机构树脂胶棒自动加注机构结构设计合理，维修维护时间不超过1 h，按节拍需求间歇运行4 000次无故障。主要的性能参数：伺服电机额定功率0.4kW，额定转速3 000 r/min；行星减速机额定输出扭矩40 Nm，二级减速传动减速比40；推料无杆气缸缸径16 mm，行程500 mm；料仓外形尺寸660 mm575 mm1 175 mm。树脂胶棒自动加注机构的工作流程如图2所示。智能掘锚一体机的树脂胶棒自动加注机构研究潘丽君1，杨珊珊2（1.三一重型装备有限公司 采掘研究院，沈阳110000；2.北方重工集团有限责任公司 碎磨设计所，沈阳110000）摘要：为了降低劳动强度、减少辅工数量、实现自动化，研发了为掘锚一体机配套用的树脂胶棒自动加注机构。该机构可实现树脂胶棒存储、自动送料、自动分料和喷射加注功能。对机构的料仓、喷射机构及动力系统的设计进行了研究。试验表明：树脂胶棒自动加注机构设计合理，可降低工人劳动强度，实现自动化、少人化。关键词：智能掘锚一体机；自动化；加注机构；树脂胶棒中图分类号：TD353文献标志码：A文章编号：1003 0794（2023）05 0052 03Research on Resin Glue Rod Automatic Filling Mechanism ofIntelligent Anchor Digging MachinePan Lijun1，Yang Shanshan2(1.Mining Research Institute,Sany Heavy Equipment Co.,Ltd.,Shenyang 110000,China；2.Grinding Design Institute,North Heavy Industry Group Co.,Ltd.,Shenyang 110000,China)Abstract:In order to reduce labor intensity,reduce the number of auxiliary workers and realizeautomation,a resin glue rod automatic filling mechanism for anchor digging machine was developed.Themechanism can realize the functions of resin glue rod storage,automatic feeding,automatic feeding andinjection;The design of silo,jet mechanism and power system of this mechqnism was studied.The testshows that the resin glue rod automatic filling mechanism design is reasonable,can reduce laborintensity and realize automation with fewer people.Key words:intelligent anchor digging machine；automation；filling mechanism；resin glue stick12352图2树脂胶棒自动加注机构工作流程示意图2树脂胶棒自动加注机构关键部件（1）料仓料仓具有胶棒存储以及胶棒自动输送和分料功能。胶棒由料仓箱体经过隔板进行分层分料，凭借重力落到驱动皮带上，再由伺服电机提供动力，使胶棒落到接料槽上；此时检测传感器检测到胶棒，胶棒推缸将胶棒推送到喷射机构处，同时可对供料数量进行计数。料仓箱体包括底板、侧壁和顶板，底板倾斜设置，呈漏斗状，底板的最低端与相邻的第一侧壁间隔，形成出料口；多个隔板与底板平行设置，并与第一侧壁间隔，相邻隔板之间形成容纳单层胶棒的隔腔；第一侧壁沿箱体的高度方向设置有开口。驱动皮带上设置有托盘，托盘的间距与隔板的间距适配，托盘能够伸入到开口内。料仓具有双出料口，出料平稳顺畅，补料时人工操作方便，同时料仓内胶棒卡顿或者破损人工处理方便。料仓结构示意图如图3所示。图3树脂胶棒自动加注机构料仓结构示意图1.料仓箱体2.驱动皮带3.伺服电机4.胶棒推缸5.检测传感器6.安装底座料仓技术参数：胶棒容量/根260尺寸空间/mm6605751 175供料方式伺服电机驱动分料方式气缸驱动检测方式检测传感器（2）动力系统树脂胶棒自动加注机构的动力系统的动力源有水泵和空气压缩机。进水口的进水量为40120 L/min，水压为2 MPa；入气口的入气量为1 200 L/min，气压为0.81.05 MPa。该动力系统可搭载单个钻机或者掘锚一体机的顶锚和帮锚传输系统。树脂胶棒自动加注机构的动力系统原理图如图4所示。图4树脂胶棒自动加注机构动力系统原理图（3）喷射机构喷射机构主要功能是将料仓供给的胶棒自动喷射至预钻孔之中，主要包括发射总成、药管、喷嘴总成。发射总成与加注管连通；药管为软管，一端与发射总成连通，用于输送胶棒，另一端与喷嘴总成连接。发射总成配备充气装置，实现胶棒发射；喷嘴总成配备进给机构，通过联接板与钻机主体固定，进而实现喷嘴与预钻孔对接。喷射机构示意图如图5所示，主要技术参数如表1所示。图5树脂胶棒自动加注机构喷射机构示意图1.发射总成2.药管3.喷嘴总成表1喷射机构技术参数3树脂胶棒自动加注机构试验依据树脂胶棒自动加注机构使用实际工况，确定试验前满仓胶棒不小于260根，连接空压机与动力管线，关闭压缩空气截止阀，启动空压机向管路供气5 min。观察管路是否有变形、漏气等现象，观察空压机压力表数值，无明显变化，读数不小于0.8 MPa；实测第44卷第5期Vol.44 No.5智能掘锚一体机的树脂胶棒自动加注机构研究潘丽君，等通径20 mm通径20 mm通径20 mm内螺纹G1/2内螺纹G1外径12 mm气管顶锚传输系统气压为0.50.8 MPa顶锚传输系统气压为0.50.8 MPa外径12 mm气管外径12 mm气管外径12 mm气管帮锚传输系统气压为0.50.8 MPa帮锚传输系统气压为0.50.8 MPa123456123放满胶棒设备启动胶棒料仓为喷射机构供料发射水流再发射水流发射高压气体将胶棒喷射至预钻孔之中树脂胶棒自动加注系统内螺纹G1钻机水泵气压表入气口胶棒入口胶管和接头的空置端用堵头堵好进水口枪头喷胶水压表单向阀单向阀空气压缩机歧路块内螺纹G1/5内螺纹G1/5内螺纹G1/5内螺纹G1/5序号123456项目压力范围流量需求定位方式管道规格胶棒规格管路润滑参数气：0.81.05 MPa；液：10 MPa；水：2 MPa气：15 L/s；液：610 L/min；水：40120 L/min接近开关ID32/OD45直径25 mm，长300 mm水润滑53第44卷第5期Vol.44 No.5智能掘锚一体机的树脂胶棒自动加注机构研究潘丽君，等发射管路发射总成与喷嘴总成之间发射管路长度；管路布置顺畅，不影响胶棒在管路中运行，应满足技术参数要求，长度不小于5 m；用水润滑管路，并用压缩空气将管路中存留的水喷出，料仓输送胶棒并分送至加注喷射系统，用空气将管路中胶棒喷射出管路，完成一次加注，记录加注时间。喷射加注时间数据如表2所示。表2喷射加注时间数据4结语（1）树脂胶棒自动加注机构可实现胶棒大量存储、自动上料、自动喷射加注，可减少辅工2人；（2）树脂胶棒按节拍需求存储于料仓之内，胶棒容量至少260根，可实现连续8 h矿区锚护作业，料仓同时可实现单根胶棒自动按节拍连续供料；（3）通过试验验证可满足设计需求，分别对1根、2根、3根胶棒喷射加注，完整工作流程不超过22 s，原人工操作流程（3根胶棒）耗时约60 s，喷射加注时间节约50%。参考文献：1刘锦福.巷道快速掘进与支护工艺分析J.能源与节能，2021(8):45-46.2丁 继 国.矿 山 岩 巷 快 速 掘 进 技 术 分 析 J.当 代 化 工 研 究，2020(22):27-28.3赵宏伟.我国煤矿岩巷快速掘进技术现状及展望J.煤炭科学技术，2012,40(1):5-7.4王步康.煤矿巷道掘进技术与装备的现状及趋势分析 J.煤炭科学技术，2020,48(11):1-11.5郭俊生，李玉岐，谢苗.单巷道快速掘进技术在斜沟煤矿的应用J.煤矿安全，2021，52(6):123-128.6陈宇,张洋,耿继业，等.高应力煤巷掘锚护一体化快速掘进工序优化与支护技术J.煤矿安全,2019,50(7）:120-123.7鲁少刚.大口径顶管掘进机研制及其关键技术研究 D.西安：西安建筑科技大学，2009.作者简介：潘丽君（1988-），吉林长春人，工程师，硕士，主要从事矿山设备、技术的研发工作，电子信箱：.责任编辑：赵荣收稿日期：202208161根胶棒加注节拍122根胶棒加注节拍173根胶棒加注节拍22试验项目时间/s54