本发明涉及煤矿井下用钻机,具体涉及一种煤矿井下用钻机钻孔定位装置。
背景技术:
1、煤矿开采过程中,井下钻孔作业是至关重要的环节,其用于煤层勘探、瓦斯抽采、注水卸压等多项关键工作。目前,煤矿井下常用的钻机设备多依赖履带式移动装置实现作业位置的转移,并通过液压驱动或电机驱动的钻杆组件进行钻孔操作。为保证钻孔质量和作业安全,钻机的定位精度、钻孔角度调节能力以及在复杂井下环境中的固定稳定性,直接影响着钻孔效率和作业效果,例如申请号为cn202410444383.5的一种矿山钻机钻孔定位装置。
2、当前煤矿井下钻机钻孔定位装置在实际应用中存在诸多局限。一方面,现有装置的固定机构难以适应井下凹凸不平的地面,固定稳定性不足,易在钻孔过程中因振动发生位移,影响定位精度;另一方面,煤层硬度分布往往不均匀,而传统装置无法实时检测煤层不同方位的硬度差异,导致钻杆倾角调节缺乏针对性,难以根据煤层硬度自适应调整钻进角度,不仅降低了钻孔效率,还可能因硬煤层冲击导致钻杆损坏或钻孔轨迹偏移。
技术实现思路
1、针对现有技术所存在的上述缺点,本发明提供了一种煤矿井下用钻机钻孔定位装置。
2、为实现以上目的,本发明通过以下技术方案予以实现:
3、本发明提供一种煤矿井下用钻机钻孔定位装置,包括:
4、履带式动力源,所述履带式动力源的顶端固定设置有安装座;
5、全方位调节机构,所述全方位调节机构包括在安装座顶端转动连接的转板,所述转板的顶端固定连接有大型液压伸缩杆,所述大型液压伸缩杆的顶端固定连接有固定板,所述固定板的顶端设置有液压动力伸缩杆,所述液压动力伸缩杆的伸缩端固定连接有驱动电机,所述驱动电机的输出端可拆卸设置有钻杆,所述钻杆的顶端另一端固定连接有钻头;
6、定位固定调节机构,所述定位固定调节机构包括在安装座底端固定连接的自适应调节的固定组件,所述定位固定调节机构包括用于检测煤层硬度的检测组件,所述定位固定调节机构还包括用于根据检测组件检测结果自适应调节钻杆倾角的调节组件。
7、优选的,所述全方位调节机构还包括安装座底端固定连接的动力电机,所述动力电机用于驱动转板。
8、优选的,所述定位固定调节机构还包括在固定板的顶端固定连接的支撑板,所述支撑板的外壁与液压动力伸缩杆的外壁固定连接,所述液压动力伸缩杆的外壁固定连接有安装板,所述安装板的外壁与安装座的外壁固定连接。
9、优选的,所述固定组件包括在安装座底端固定连接的多个电动伸缩杆,所述电动伸缩杆的伸缩端固定连接有插头,所述插头的内壁开设有锥形槽,所述插头的内壁开设有两个相对称的第一滑动槽,所述插头的内壁还开设有两个相对称的第二滑动槽,且第一滑动槽处于第二滑动槽的上方,两个所述第一滑动槽的内壁均滑动连接有第一滑动插板,两个所述第二滑动槽的内壁均滑动连接有第二滑动插板。
10、优选的,两个所述第一滑动插板的相对一侧均固定连接有第一直角三角块,两个所述第二滑动插板的相对一侧均固定连接有第二直角三角块,两个所述第一直角三角块的相背一侧均固定连接有多个第一限位弹簧,所述第一限位弹簧的另一端与锥形槽的内壁固定连接,两个所述第二直角三角块的相背一侧均固定连接有多个第二限位弹簧,所述第二限位弹簧的另一端与锥形槽的内壁固定连接。
11、优选的,所述电动伸缩杆的伸缩端开设有连接槽,所述连接槽与锥形槽相连通,所述连接槽的内顶壁固定连接有电磁板,所述电磁板的外壁固定连接有复位弹簧所述复位弹簧的另一端固定连接有永磁板,所述永磁板与电磁板磁性相斥,所述永磁板的外壁固定连接有两个相对称的滑动杆,所述连接槽的内壁滑动连接有滑槽,所述滑动杆与滑槽的内壁滑动连接,所述电磁板的底端固定连接有倒梯形推块,所述倒梯形推块与两个第一直角三角块的倾斜面滑动接触,所述倒梯形推块与两个第二直角三角块的倾斜面滑动接触,所述电磁板、电动伸缩杆电性连接有plc控制器并形成固定回路。
12、优选的,所述检测组件包括在钻头内部开设的检测槽,所述检测槽的内壁固定连接有支撑块,所述钻头的外周壁开设有四个移动槽,各个所述移动槽的内壁均滑动连接有移动杆,所述移动杆的顶端固定连接有弧形头,所述移动杆的另一端固定连接有检测弹簧,所述检测弹簧的另一端固定连接有压力传感器,所述压力传感器与支撑块的外壁固定连接;
13、所述动力电机的外壁固定连接有第一弧形电阻板,所述钻杆的外壁固定连接有与第一弧形电阻板外壁滑动接触的l形导电板,所述第一弧形电阻板与l形导电板构成第一滑动变阻器,所述第一滑动变阻器、压力传感器与plc控制器电信号连接并形成检测回路。
14、优选的,所述调节组件包括在固定板外壁固定连接的延伸板,所述延伸板的另一端固定连接有圆环,所述圆环的内壁转动连接有转环,所述转环的外壁固定连接有外齿环,所述圆环的顶端固定连接有驱动电机,所述驱动电机的输出端固定连接有齿轮,所述齿轮与外齿环相啮合;
15、所述液压动力伸缩杆的伸缩端外壁转动连接有转动环,所述转环的内周壁固定连接有安装架,所述安装架的外壁固定连接有微型电机,所述微型电机的输出端固定连接有收卷杆,所述收卷杆的外壁固定连接有钢丝拉绳,所述钢丝拉绳的另一端与转动环的外壁固定连接,所述安装架的外壁固定连接有两个相对称的被动伸缩杆,所述被动伸缩杆的固定端与转动环的外壁固定连接;
16、所述液压动力伸缩杆的外周壁固定连接有第二弧形电阻板,所述转动环的外壁固定连接有导电片,所述导电片在第二弧形电阻板的外壁滑动接触,所述第二弧形电阻板与导电片构成第二滑动变阻器,所述plc控制器与驱动电机、微型电机、第二滑动变阻器电信号连接并形成调节回路。
17、本发明提供的技术方案,与已知的现有技术相比,具有如下有益效果:
18、1、在固定稳定性方面,该装置能自适应井下复杂地面,可稳定固定在凹凸不平的环境中,避免钻孔时因振动发生位移而影响定位精度,这一优势的实现得益于定位固定调节机构中的固定组件,其包含多个电动伸缩杆,伸缩端的插头插入地面完成初步固定后,电磁板通电产生与永磁板相斥的磁力,推动倒梯形推块下移,进而促使第一滑动插板和第二滑动插板分别沿第一滑动槽和第二滑动槽向外滑动,同时第一限位弹簧和第二限位弹簧的弹力让滑动插板更好地嵌入地面,且滑动插板的伸出长度与煤层硬度相关,当检测到某一方位煤层硬度较高时,伸出长度更长,以此增强在坚硬区域的固定稳定性,适应不同的地面状况。
19、2、在钻杆倾角调节方面,该装置可实时检测煤层不同方位的硬度,并实现钻杆倾角的自适应调节,能针对性地调整钻进角度,提高钻孔效率,减少钻杆损坏和钻孔轨迹偏移的情况,这得益于检测组件和调节组件的协同作用,检测组件中,钻头接触煤层时,弧形头受压力推动移动杆压缩检测弹簧,压力传感器将压力信号传递给plc控制器以反馈煤层硬度,同时第一弧形电阻板与l形导电板构成的第一滑动变阻器,结合l形导电板与某一弧形头处于同一水平面的设计,确定硬度检测的方位;调节组件的plc控制器根据检测结果,控制驱动电机带动转环转动,将安装架移动到需要调节的位置,再通过微型电机收卷或释放钢丝拉绳,在被动伸缩杆的配合下拉动转动环,从而改变钻杆的倾角,第二滑动变阻器则确保调节位置精准到位,实现了根据煤层硬度的自适应调节。