[发明专利]煤矿液压支架高压水射流清洗机器人

说明书

技术领域

本发明涉及煤矿液压支架清洗技术领域，尤其是涉及一种煤矿液压支架高压水射流清洗机器人。

背景技术

液压支架作为煤矿综采设备的重要组成部分，必须定期进行大修，而良好的去煤和除锈效果是提高液压支架大修质量的关键。传统的人工手持水枪的清洗方法，由于水射流的压力不宜过高，导致液压支架关键部位的清洗效果不佳。

利用高达50Mpa的高压水射流进行去煤和除锈作业，不仅能有效地去除支架拐角处残留积煤和支架表面的锈层，而且也大大提升了修造质量。但高压水枪巨大的冲击力所造成的煤渣和锈层飞溅，对操作工人是一种潜在的危险；同时水枪的巨大后座力增加了清洗工人的劳动强度，降低了生产效率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种高压水射流清洗机器人，要求智能化程度高，工作可靠性高，安全性能好，能够实现对液压支架的表面锈皮以及柱窝等处嵌藏的煤矸石的高效清除，同时减轻工人劳动强度，实用性强。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种煤矿液压支架高压水射流清洗机器人，其包括六自由度机械臂、液压移动平台、高压水系统、水枪组件，其特征在于：所述的六自由度机械臂的底座固定在液压移动平台上，可以实现整体水平移动。所述水枪组件固定在机器臂末端法兰盘上，由机械臂夹持水枪运动到空间确定的位置和姿态，进行清洗作业。所述的高压水系统用于提供高压水射流，并控制其通断与压力。

所述六自由度机械臂，具有六个旋转关节,可达到空间任意位置和姿态。臂展为2010mm，工作空间能有效覆盖液压支架重点清洗区域。末端最大负重为28kg,能够承受高压水射流的反作用力。机械臂腕部的防护等级达到IP67，能抵挡高压水的冲击。

该发明的液压移动平台，包括支架、液压缸、直线滑轨、滑块和机械臂座，支架固定在地面上，液压缸缸体和直线滑轨都固定在支架上。机械臂座下平面与滑块固定，作为一个整体可沿直线导轨水平移动。活塞杆末端固定的单耳环和固定在机械臂座上的铰链座由销轴铰接在一起，用于传递驱动力。移动平台，用于增大机械臂工作范围，其水平行程为2m，可以满足大型液压支架清洗工作的要求。

该发明的高压水系统，包括高压水泵，高压电磁阀，伺服调压阀和高压水软管。高压水射流最高压力为50Mpa，高压电磁阀用于控制高压水流的通断，伺服调压阀用于调节高压水流的压力，高压水管用于连通水泵到水枪的水路，水路各接头处的密封方式采用密封圈密封，可承受高压。

该发明的水枪组件，包括高压水枪管，枪嘴以及用于夹持枪管的夹持机构，高压水枪管表面进行镀铬处理，以适应潮湿的工作环境。夹持机构表面进行发黑氧化处理，防止表面生锈。夹持机构一端具有与机械臂法兰盘配合的安装孔，可固定于机械臂末端。夹持机构依靠配合孔轴接触表面的摩擦力来固定枪管，枪管末端固定有枪嘴，采用密封圈密封。枪嘴出口孔径为φ5mm，该孔径过大会导致水射流的压力降低，过小又会导致水射流线状化，两者都会使清洗效果变差。枪嘴进水孔和出水孔之间采用锥形孔平滑过渡，以减少高压水在枪嘴处的压力损失。

该发明的清洗过程任务规划，包括清洗顺序、清洗时水枪的空间角度、高压水射流的压力、不同部位清洗时长的安排。液压支架呈长方体形状，长、宽、高分别约为7m、1.5m、2.5m，外形体积较大。针对液压支架不同部位污垢的特征，采用不同的清洗策略，既可以提高清洗效果，又可以加快清洗速率。

清洗顺序为先上后下，从里到外，即先清洗液压支架的顶梁上表面和侧面，去除表面锈皮和少量煤矸石。再使水枪向下移动，清洗液压支架的底部，重点去除柱窝等处嵌藏的煤矸石。并且先冲洗液压支架上靠近机械臂的内侧，将锈皮和煤矸石冲到远离机械臂的外侧，然后冲洗其外侧，将冲出的煤渣彻底清除出去。这种清洗顺序，可以有效的防止已经清洗干净的区域再次被冲出的煤渣覆盖，从而提高清洗效率。

液压支架的柱窝内嵌藏有大量的煤粉和煤矸石，厚度约300mm，而且由于液压缸体和柱窝内壁的挤压，使其变得十分致密。对于该部位的清洗，采用高角度、高压力、近距离冲洗，调节机械臂姿态，使得高压枪管与柱窝煤层表面约呈60度，压力调至40MP以上，枪嘴与煤层距离在400mm以内，可以有效清洗该处的煤渣。

液压支架不同部位所沉积的煤渣数量不同，例如四连杆中间部位的缝隙里藏有大量煤渣，该处清洗时应增长清洗时间，确保能清除所有的煤渣。

该发明采用的水射流压力高，能彻底清洗死角堆积的煤渣油渍，大大提高清洗质量，而且清洗速率快，能在较短的时间内完成清洗工作，节省劳动时间。