支撑因液压破碎机的打击而发生的反弹力的反力支撑结构及含其的液压打击式小型破碎装备的制作方法

本发明涉及液压打击式小型破碎装备，更具体来讲涉及其大小及自重小且能够稳定地支撑因破碎机的打击而发生的反弹力，因此能够在建筑物内部、小型隧道、小型矿山等有效地使用，由于具有液压破碎机、铲斗及传送装置，因此能够在狭窄的空间内有效地进行结构物的解体及岩石破碎作业的液压打击式小型破碎装备。并且，本发明还涉及设于这种小型破碎装备的反力支撑结构。

背景技术：

通常，为了利用挖掘机破碎建筑物、岩盘等而在挖掘机的斗杆(arm)设置液压破碎机进行作业。液压破碎机通过液压往复移动凿子打击混凝土、岩盘等，此时通过挖掘机的自重支撑因击打而发生的反弹力。

若想利用挖掘机破碎混凝土、中硬岩，则需要14～30吨级以上的挖掘机与液压破碎机。如图1所示，14吨级以上的一般挖掘机具有本体1、设于本体1的动臂(boom)2、设于动臂2的前端的斗杆3。液压破碎机4设于斗杆3。所述挖掘机向上提起动臂2向液压破碎机4施加着达到自重的50％的进给力执行打击作业。例如，14吨级挖掘机施加最大7顿的进给力。

然而，14吨级以上的挖掘机由于自重大，因此上到结构物(大楼)上部执行解体作业的情况下具有坠落、崩溃风险很大的问题。并且，14吨级以上的挖掘机在小型矿山、小型隧道或建筑物内部等顶棚低的地方作业的情况下具有动臂2触到顶棚的问题。

为了解决这些问题，提出了将挖掘机制造成又小又轻的方案。然而，在这种小型轻量的挖掘机上安装14吨级液压破碎机4的情况下具有挖掘机无法充分支撑反弹力(因液压破碎机的打击而发生的反弹力)的问题。

并且，小型轻量的挖掘机具有液压破碎机4安装在斗杆3前端的结构，因此在建筑物内部作业、小型隧道或小型矿山作业时仍然具有动臂2触到顶棚的问题。并且，为了将破碎的岩石块排到外部，需要去掉液压破碎机后安装铲斗，从而具有这种更换作业需要大量时间及费用的问题。

并且，利用所述铲斗进行装载作业时，需要将岩石块装在铲斗上然后旋转本体1以将岩石块装到位于后方的货车，从而具有在建筑物内部之类的狭窄空间作业的情况下转动空间不足、作业效率下降的问题。

技术实现要素：

技术问题

本发明为了解决上述问题，目的在于提供一种小型、轻量且能够稳定地支撑因液压破碎机的打击而发生的反弹力，从而能够在建筑物内部、小型隧道、小型矿山等有效地使用的液压打击式小型破碎装备。

本发明的另一目的是提供一种兼具液压破碎机、铲斗及传送装置，因此能够在狭窄的空间有效地执行破碎作业的液压打击式小型破碎装备。

本发明的又一目的是提供一种设于这种小型破碎装备且使在结构物的顶棚与地面发生的摩擦力(及/或剪切阻力)相同的反力支撑结构。

技术方案

为了达成所述目的，本发明的第一实施例的液压打击式小型破碎装备100包括：主框架110；上部支撑单元120，其设于主框架110，并且能够通过液压工作以相对于顶棚c上下移动；以及下部支撑单元140，其设于主框架110，并且能够通过液压工作以相对于地面l上下移动。

动臂10可转动地设于主框架110，液压破碎机20直接或间接地连接于动臂10，主框架110的两侧设有移动机构(履带、承座(shoe))等。

上部支撑单元120对顶棚c加压且下部支撑单元140对地面l加压发生摩擦力以支撑因液压破碎机20的打击而发生的反弹力。

本发明的第二实施例的液压打击式小型破碎装备200相比于第一实施例的液压打击式小型破碎装备100还具有侧方向支撑单元250。侧方向支撑单元250向水平方向设于主框架110的两侧。侧方向支撑单元250通过对结构物的两侧侧壁加压支撑因液压破碎机20的打击而发生的反弹力且防止左右晃动。

本发明的第三实施例的液压打击式小型破碎装备300包括：主框架110；朝着主框架110的后端向上侧倾斜地设置的上部支撑单元320；以及，朝着主框架110的后端向下侧倾斜地设置的下部支撑单元340。

设置成上部支撑单元320插入到形成于顶棚c的预定深度的槽h且下部支撑单元340插入到形成于地面l的预定深度的槽h以支撑因液压破碎机20的打击而发生的反弹力。

本发明的第四实施例的液压打击式小型破碎装备400包括：主框架110；设于主框架110，并且能够通过液压工作以相对于顶棚c上下移动的上部支撑单元120；设于主框架110，并且设成能够通过液压工作以相对于地面l上下移动，伸长的情况下伸长到比履带(shoe)50更靠下的位置的下部支撑单元140；以及，设于主框架110的后端，并且能够通过液压工作以相对于地面l上下移动的后方支撑单元460。

上部支撑单元120与下部支撑单元140设于比小型破碎装备的重心靠前的位置。上部支撑单元120及下部支撑单元140伸长向上略微提起小型破碎装备的前部分且上部支撑单元120对顶棚c加压后，后方支撑单元460伸长使得小型破碎装备以下部支撑单元140的下端为中心转动期间液压破碎机20进行打击。

本发明的第五实施例的液压打击式小型破碎装备500包括：主框架110；设于主框架110，并且能够通过液压工作以相对于顶棚c上下移动的上部支撑单元120；以及，设于主框架110，并且能够通过液压工作以相对于地面l上下移动，伸长的情况下伸长到比履带(shoe)50更靠下的位置的下部支撑单元140。上部支撑单元120及下部支撑单元140设于比小型破碎装备的重心靠前的位置。下部支撑单元140伸长向上略微提起小型破碎装备的前部分且上部支撑单元120伸长对顶棚c加压的状态下液压破碎机20进行打击。

另外，上述液压打击式小型破碎装备100、200、400、500通过使上部支撑单元120及下部支撑单元140分别对顶棚c与地面l加压以发生摩擦力提供支撑力。然而，地面l不仅发生因下部支撑单元140的荷重(压力)的摩擦力，还发生因装备的自重而发生的摩擦力，因此发生比顶棚c处更大的摩擦力，因此液压破碎机打击时可能发生上部支撑单元120在顶棚c滑动的现象。

本申请人通过在液压打击式小型破碎装备100、200、400、500的上部支撑单元120设置压头128解决上述问题。

具体来讲，上部支撑单元120包括：上部缸体121；设于上部缸体121的上端的平板126或连接梁122；以及，凸出地设于平板126或连接梁122的压头128。不在下部支撑单元140设置压头128或在下部支撑单元140设置压头但是使其压头个数少于上部支撑单元120中压头的个数。

压头128通过压入顶棚c补充比在地面l发生的摩擦力小的在顶棚c发生的摩擦力。压头128压入到顶棚c的适当深度dapp是既补充上部支撑单元120的摩擦力又防止顶棚c破裂的深度，维持压头128仅压入一部分。

可通过以下式1、2确定压头128的适当压入深度dapp与压头128的适当个数n。

[式1]

或

capp：破裂防止系数(capp＝0.2～0.4)，

fpeak：破坏荷重，

kn：压入位移与垂直力关系曲线的斜率(斜率指数)，

i：单轴抗压强度与斜率指数关系曲线的斜率，

ucs：单轴抗压强度，

[式2]

fi：各压头(128)的可容荷重，fi＝capp×fpeak

fdesign：上部缸体施加的垂直力。

所述压头128包括本体部与螺钉部128c。

所述本体部包括具有宽度从上端向下端逐渐变大的圆锥形状、金字塔形状、四面体形状中任意一种形状的上面128a及具有多角形形状的侧面128b。

所述螺钉部128c形成于本体部的下面且外周面形成有螺纹。螺钉部128c通过螺钉结合方式结合到平板126或连接梁122。

技术效果

本发明的反力支撑结构与液压打击式小型破碎装备具有如下效果：

第一，小型、轻量但能够稳定地支撑因液压破碎机的打击而发生的反弹力，从而能够在建筑物内部、小型隧道、小型矿山等有效地使用。因此，在能够使用现有的14吨级液压破碎机仍维持原打击力的同时有效地在狭窄空间进行作业。

第二，由于兼具液压破碎机、铲斗及传送装置，因此能够在狭窄的空间有效地执行破碎作业。

第三，使在结构物的顶棚与地面发生的摩擦力(及/或剪切阻力)相同，因此能够防止上部支撑单元在顶棚发生滑动。

附图说明

图1是显示利用安装有液压破碎机的一般挖掘机进行建筑物解体作业的照片；

图2是显示本发明的第一实施例的液压打击式小型破碎装备的立体图；

图3是显示设于图2的小型破碎装备的主框架与反力支撑结构的立体图；

图3a是显示图3的反力支撑结构的又一变形例的立体图；

图4是显示图3的反力支撑结构对顶棚与地面加压的附图；

图5是显示图3的反力支撑结构的又一变形例的立体图；

图6是显示图2的小型破碎装备的侧面图；

图7是显示设于图2的小型破碎装备的液压破碎机、铲斗及动臂的附图，是显示铲斗旋转到下方的附图；

图8与图9是分别显示铲斗旋转到上方的状态和旋转到下方的状态的立体图；

图10是显示设于本发明的第二实施例的液压打击式小型破碎装备的主框架与反力支撑结构的立体图；

图11是显示本发明的第三实施例的液压打击式小型破碎装备的立体图；

图12是显示图11的小型破碎装备的反力支撑结构设于顶棚与地面的附图；

图13是显示本发明的第四实施例的液压打击式小型破碎装备的立体图；

图14a与图14b是显示图13的小型破碎装备的反力支撑结构工作的过程的附图；

图15是显示本发明的第五实施例的液压打击式小型破碎装备的反力支撑结构设于顶棚与地面的附图；

图16是显示能够用于本发明的反力支撑结构的压头的正面图；

图17a与图17b分别是显示压入位移(mm)与垂直力(kn)之间的关系的曲线图；

图18是显示单轴抗压强度(mpa)与斜率指数(slopeindex，kn/mm)之间的关系的附图；

图19是用于数值解析上部支撑单元对煤矿的顶棚施加12吨的荷重的情况的附图；

图20a是显示数值解析结果(连接梁下沉)的附图；

图20b是显示施加荷重后连接梁的宽度方向端部(edge)下沉的曲线图；

图21是显示连接梁与上部缸体的相对位置的附图；

图22是显示与连接梁与上部缸体的相对位置相对应的最大下沉量的曲线图；

图23是显示荷重发挥作用时连接梁的横截面上发生的下沉的附图；

图24是显示设于连接梁的增强部件的附图。

附图标记说明

10：动臂20：液压破碎机

30：铲斗40：传送装置

50：履带(shoe)100、200、300、400、500：液压打击式小型破碎装备

110：主框架120、320：上部支撑单元

123、128：压头140、340：下部支撑单元

250：侧方向支撑单元460：后方支撑单元

c：顶棚l：地面

h：槽

具体实施方式

以下参见附图对本发明进行具体说明。首先，本说明书及权利要求中使用的术语、单词不应限定理解为一般含义或词典上的含义，发明人为了用最佳方法说明其发明而可以适当定义术语的概念。基于这种原则，应解释为符合本发明技术思想的含义及概念。因此，本说明书记载的实施例及附图所示构成只是本发明的优选实施例而已，不代表本发明的所有技术思想，因此应理解为在本申请之时，可能有能够予以替代的多种等同物及变形例。

第一实施例

图2是显示本发明的第一实施例的液压打击式小型破碎装备的立体图，图3是显示所述小型破碎装备的主框架与反力支撑结构的立体图。

参见附图，液压打击式小型破碎装备100包括主框架110、移动机构、用于支撑因液压破碎机20的打击而发生的反弹力的反力支撑结构、设于摆动支架的动臂10、设于动臂10的前端的液压破碎机20、设于液压破碎机20的铲斗30及传送装置40。

主框架110是构成小型破碎装备100的基本骨架的部分，由具有四角形剖面的多个钢材相互结合构成。

移动机构是用于小型破碎装备100移动的机构，可包括设于主框架110的下部两侧的履带(shoe)50、用于旋转履带50的电机等。移动机构的这些构成是一般挖掘机上具有的构成，因此在此省略具体说明。

反力支撑结构包括设于主框架110的上面的上部支撑单元120及设于主框架110的下面的下部支撑单元140。为了支撑荷重，优选的是上部支撑单元120与下部支撑单元140设置在以主框架110为中心彼此对应(相应)的位置。

上部支撑单元120可以包括分别设置于主框架110的宽度方向两侧的上部缸体121、设成连接所述两侧的上部缸体121的上端的连接梁122及以预定间隔设于连接梁122的多个压头123。并且，根据需要，还可以包括水平地相互连接两侧的上部缸体121的增强杆124。

上部缸体121伸长的情况下如图4所示，连接梁122上升将压头123压入顶棚c以发生剪切阻力。另外，无压头123的情况下连接梁122对顶棚直接加压发生摩擦力以提供支撑力。

压头123是其上端尖利的平板，可以由硬质合金、经过热处理的钢材等制成。压头123的上端部分插入到顶棚c发生摩擦力(剪切阻力)以补充比地面l小的摩擦力。

另外，压头123不仅可以制成为平板，还可以制成为多种形状，例如金字塔、圆锥、正四面体形状等。图3a显示圆锥形状的压头128设于连接梁122的上面。压头128的上端部分插入到顶棚c发生摩擦力(剪切阻力)。后续将参见图16对压头128进行说明。

可根据因液压破碎机20的打击而发生的反弹力的大小、压头123的压入深度、顶棚c的材质(岩盘、混凝土等)等确定上部缸体121向顶棚c施加的压力(荷重)。

下部支撑单元140包括分别设于主框架110的宽度方向两侧的下部缸体141及设于下部缸体141的下端的下部支架142。另外，在本说明书中顶棚c表示建筑物各层的顶棚、小型矿山、隧道的顶棚等，地面l表示建筑物各层的地面、小型矿山、隧道的地面等。

下部缸体141朝着地面l对下部支架142加压使得下部支架142与地面l之间产生摩擦力。下部支架142伸长到比装备100的下端更靠下的位置的情况下，下部支撑单元140不仅支撑上部支撑单元120向顶棚c施加的荷重，还支撑装备100的自重中的至少一部分，下部支架142与装备100的下端位于相同的高度的情况下，支撑上部支撑单元120向顶棚施加的荷重。

地面l不仅发生因下部缸体141的荷重(压力)而发生的摩擦力，还发生因装备的自重而发生的摩擦力，因此比顶棚c发生更大的摩擦力。因此，优选的是使下部支架142上没有压头123、128或设置压头123、128但使其个数少于上部支撑单元120的压头123、128的个数。

下部支架142可设在下部缸体141的下端且设成能够转动。

可根据因液压破碎机20的打击而发生的反弹力的大小、压头的压入深度、地面l的材质(岩盘、混凝土等)、上部缸体121的荷重大小等确定下部缸体141施加的荷重。

图5显示反力支撑结构的变形例。

变形的所述反力支撑结构包括设于主框架110的上面的上部支撑单元120、设于主框架110的下面的下部支撑单元140。下部支撑单元140与上述下部支撑单元140相同。

上部支撑单元120包括分别设于主框架110的宽度方向两侧的上部缸体121、水平地设于上部缸体121的上端的平板126及设于平板126的多个压头128。附图示出的压头128为圆锥形状，而压头128还可以是金字塔形、正四面体形等多种形状。这种反力支撑结构能够使两个上部缸体121的高度不同，因此在顶棚c的高度不同的情况下有效。

另外，所述动臂10可向上下、左右转动地设于主框架110的前端。具体来讲如图7所示，主框架110的前端上设有固定支架111，摆动支架112可向左右(水平方向)转动地设于固定支架111，动臂10可向上下(垂直方向)转动地设于摆动支架112。

摆动支架112通过旋转缸体(图2的112a)左右转动，动臂10通过动臂缸体11上下转动。

液压破碎机20设在动臂10的前端。具体来讲，如图8～9所示，液压破碎机20的两侧面设有增强板22，液压破碎机20的下面设有连接支架23、24，动臂10的前端与破碎机缸体21可转动地连接于增强板21的上端。因此，随着破碎机缸体21伸长/收缩，液压破碎机20以动臂10的前端为中心转动。

增强板22与连接支架23、24增强代替斗杆(arm)的作用的液压破碎机20。因此，优选的是使增强板22与连接支架23、24具有充分的强度等。

连接支架24上设有铲斗缸体31，铲斗30可转动地设于连接支架23。如图8～9所示，铲斗缸体31伸长/收缩的情况下，链路32、33以轴34a、34b、34c为中心转动以使铲斗30转动。图8与图9为了帮助理解而省略了连接支架23的一部分。

如上，本发明没有现有挖掘机上具有的斗杆(arm)，由液压破碎机20代替斗杆的作用。因此，本发明的小型破碎装备100可以照样使用现有14吨级液压破碎机确保破碎力，而且由于从动臂10到液压破碎机20的长度短，因此还能够在狭窄的作业空间有效地作业。

另外，在本发明中优先的是液压破碎机20直接连接于动臂10，但液压破碎机20也可以连接在斗杆(arm)。即，液压破碎机20也可以通过斗杆连接到动臂10(液压破碎机也可以‘间接地’连接到动臂)，参见本说明书的本领域技术人员能够轻易地知道其构成。

所述传送装置40沿着主框架110的长度方向设置。传送装置40向后方移送从铲斗30传递过来的混凝土块等。因此，小型破碎装备100不必为了将装在铲斗30的混凝土块等装到货车而向后方旋转动臂10或旋转整个装备100。因此，与现有的挖掘机相比，小型破碎装备100能够有效地用于狭窄的空间。

为了减小铲斗30的动线，优选的是传送装置40从主框架110的中央向主框架110的长度方向设置。并且，为了防止铲斗30与传送装置40相互干涉，优选地的是将传送装置40倾斜地配置成其前端比后端低。

第二实施例

图10是设于本发明的第二实施例的液压打击式小型破碎装备的主框架与反力支撑结构的立体图。图10的附图标记中与图1～9的附图标记相同的附图标记表示相同的构成。

所述小型破碎装备200相比于第一实施例的小型破碎装备100除了反力支撑结构还具有侧方向支撑单元250之外其余构成要素相同。

侧方向支撑单元250通过向侧方向结构物(附图未示出，例如侧壁、立柱等)施加荷重以提供对反力的支撑力，防止小型破碎装备200向左右晃动。

具体来讲，侧方向支撑单元250包括设于主框架110的两侧侧面的水平方向缸体251及设于水平方向缸体251的前端的侧面支架252。优选的是侧面支架252可转动地设于水平方向缸体251的前端。并且，侧面支架252上还可以具有压入到侧壁等的压头123、128。压头123、128通过压入侧壁等发生剪切阻力以增大支撑力。

另外，可以代替压头123将压头128安装在连接梁122的上面，这一点与第一实施例相同。

第三实施例

图11是显示本发明的第三实施例的液压打击式小型破碎装备的立体图，图12是显示所述小型破碎装备的反力支撑结构设于顶棚与地面的附图。图11～12的附图标记中与图1～10的附图标记相同的附图标记表示相同的构成。

所述小型破碎装备300相比于第一实施例的小型破碎装备100、第二实施例的小型破碎装备200除了反力支撑结构不同之外其余构成要素相同。

所述反力支撑结构包括设置成朝着主框架110的后端向上侧倾斜的上部支撑单元320及设置成朝着主框架110的后端向下侧倾斜的下部支撑单元340。

设置成上部支撑单元320插入到形成于顶棚c的预定深度的槽h且下部支撑单元340插入到形成于地面l的预定深度的槽h以支撑因液压破碎机20的打击而发生的反弹力。所述槽h通过以约10cm直径对顶棚c与地面l倾斜地穿孔而形成。

优选的是上部支撑单元320及下部支撑单元340包括通过液压等伸长/收缩的缸体321、341。并且，优选的是所述缸体321、341的下端可转动地设于主框架110。

转动上部支撑单元320及下部支撑单元340对准角度后伸长缸体321、341使得上部支撑单元320及下部支撑单元340的上端插入到槽h。

第四实施例

图13是显示本发明的第四实施例的液压打击式小型破碎装备的立体图，图14a～14b是显示所述小型破碎装备的反力支撑结构工作的附图。图13～14b的附图标记中与图1～12的附图标记相同的附图标记表示相同的构成。

所述小型破碎装备400相比于第一实施例的小型破碎装备100、第二实施例的小型破碎装备200及第三实施例的小型破碎装备300除了反力支撑结构不同之外其余构成要素相同。

所述反力支撑结构包括设于主框架110的上部支撑单元120、下部支撑单元140及后方支撑单元460。上部支撑单元120及下部支撑单元140设在比小型破碎装备400的重心靠前(图14a中左侧)的位置，后方支撑单元460设于小型破碎装备400的后端。

上部支撑单元120与上述第一、二实施例的上部支撑单元120相同。因此，上部支撑单元120垂直地设于主框架110的上面，供应液压使上部缸体121伸长的情况下压头123加压压入顶棚c发生摩擦力(及/或剪切阻力)以支撑反力。另外，也可以用压头128代替压头123设在连接梁122的上面，这一点与第一、二实施例相同。

下部支撑单元140包括分别设于主框架110的宽度方向两侧的下部缸体141及设于下部缸体141的下端的下部支架142。

如图14a所示，下部缸体141朝着地面l对下部支架142加压以向上略微提起小型破碎装备400的前部分的同时使下部支架142与地面l之间发生摩擦力。为此，下部缸体141可以伸长到比履带(shoe)更靠下的位置。下部缸体141伸长以向上提起小型破碎装备400的前部分时上部支撑单元120向上伸长对顶棚c加压，或者下部缸体141伸长向上提起小型破碎装备400的前部分后上部支撑单元120向上伸长对顶棚c加压。

并且，下部支架142可以可转动地设于下部缸体141的下端。

可根据小型破碎装备400的自重、因液压破碎机20的打击而发生的反弹力的大小、地面l的材质(岩盘、混凝土等)、上部缸体141施加的荷重大小等确定下部缸体141施加的荷重。

后方支撑单元460设于主框架110的后端，通过液压工作且能够相对于地面l进行上下移动。后方支撑单元460包括后方缸体461、设于后方缸体461的下端的加压支架462。加压支架462可以可转动地连接于后方缸体461的下端。并且，加压支架462上还可以设有压入地面l的压头。

下部缸体141伸长完之后(小型破碎装备的前部分向上略微提起后)，如图14b所示，后方缸体461伸长以缓慢地向上提起小型破碎装备400的后端的过程中液压破碎机20工作以对前方的结构物(混凝土、岩盘等)进行破碎。后方缸体461伸长的情况下，小型破碎装备400以下部支撑单元140的下端(或下部支架142)为中心转动的同时液压破碎机20进行打击。

这种后方缸体461的伸长与液压破碎机20的工作可以由驾驶员(作业人员)手动操作，但也可以利用控制装置(附图未示出)使得自动地彼此联动地工作。例如，可以使得加压支架462随着后方缸体461工作而触到地面l时该信号传输到控制装置，控制装置根据所述信号运转液压破碎机20。

如上，小型破碎装备400即使没有高压的缸体，但只要调节上部支撑单元120、下部支撑单元140的位置就能根据杠杆原理调节进给力(支撑力)。并且，可以将后方缸体461向下方施加的压力(荷重)用作力矩进一步提高进给力。并且，水平方向打击的情况下，能够防止岩盘破碎后液压破碎机20空打。

另外，所述反力支撑结构包括上部支撑单元120、下部支撑单元140及后方支撑单元460，但是也可以仅由下部支撑单元140与后方支撑单元460构成。即，所述反力支撑结构也可以不包括上部支撑单元120，该情况下利用下部支撑单元140将小型破碎装备的前部分略微提起后伸长着后方缸体461利用液压破碎机20打击前方结构物。

第五实施例

图15是显示本发明的第五实施例的液压打击式小型破碎装备的反力支撑结构设于顶棚与地面的附图。图15的附图标记中与图1～14b的附图标记相同的附图标记表示相同的构成。

所述小型破碎装备500相比于第一实施例的小型破碎装备100除了下部支撑单元140不同之外其他构成要素都相同。并且，可以用压头128代替压头123设在连接梁122的上面，这与第一实施例相同。

下部支撑单元140包括分别设在主框架110的宽度方向两侧的下部缸体141及水平地设于下部缸体141的下端的下部支架142。

下部支撑单元140可伸长到比履带(shoe)50更靠下的位置。即，下部缸体141伸长的情况下，下部支架142可加压着地面l向上略微提取小型破碎装备500的前部分。

在下部缸体141将小型破碎装备500的前部分向上略微提起的状态下，上部支撑单元120伸长对顶棚c加压。在该状态下液压破碎机20工作对前方的结构物进行破碎，此时发生的反力被通过装备的自重发生的力矩，上部支撑单元120与顶棚c之间的摩擦力和剪切阻力、下部支撑单元140与地面之间的摩擦力、履带后端与地面之间的摩擦力等支撑。

压头的适当压入深度与个数

上部支撑单元120及下部支撑单元140向结构物上、下部(顶棚与地面)施加荷重以提供支撑力的情况下，顶棚c受到上部缸体121施加的荷重，而地面l受到下部缸体141施加的荷重与装备自重，因此发生相当于装备自重的荷重差，因此顶棚c处发生的摩擦力小于地面l处发生的摩擦力，因此液压破碎机打击时顶棚c处可能会发生滑动。

为了解决这种问题，本发明在上部支撑单元120的平板126或连接梁122设置压头123、128且不在下部支架142设置压头128以补充上部支撑单元120的支撑力(摩擦力)。

如图16所示，压头128具有本体部128a、128b及螺钉部128c。为了耐磨损性，压头128最好用热处理特殊钢(ss440)、硬质合金制成。压头128的宽度优选20mm～40mm左右，压头128的整体高度优选10mm～30mm。

本体部128a、128b包括其宽度(直径)从上端向下端逐渐变宽的圆锥形状的上面128a及多角形形状的侧面128b。本体部128a、128b的上端形成为具有预定曲率半径r的圆形。所述曲率半径r优选3mm～5mm。并且，上端部分的角度s(在纵剖面上两侧上面构成的角度)优选120°。

附图示出上面128a为圆锥形，但上面可以由金字塔形、四面体形等多种形状构成。

为了适合通过扳手等旋转本体部，侧面128b为多角形结构(例如，六角形)。

螺钉部128c是通过螺钉结合方式结合到形成于平板126与连接梁122的螺钉孔的部分。螺钉部128c的外周面形成有能够与所述螺钉螺钉结合的螺纹。

压头128压入到顶棚c的深度越深，支撑力(剪切阻力)越大，但是顶棚c因压头128压入而破裂(破碎)的情况下无法提供剪切阻力。因此，本申请人为了得到不仅能够使压头128充分地提供剪切阻力又能防止破裂(破碎)的压入深度dapp与压头128的个数n进行了研究。

对应于压头128的压入深度(压入位移)的垂直力变化曲线如图17a及17b所示，发生破坏(破裂)的压入深度随着材料特性(混凝土、岩石、压缩强度等)而异。可测定压入位移-垂直力曲线的斜率kn示出基于压入深度发挥的垂直力。测定所述斜率kn的方法有很多种，本说明书使用连接原点与岩石(试料)破坏(破裂)时的点的线(图17a、17b的直线)。斜率的单位为kn/mm。

参见图17a～17b可知通常在破坏荷重fpeak的50～60％的地点发生拐点(垂直力减小后重新上升的点)。这是因为在该处(拐点)发生了小规模破裂(推测破裂宽度为5～10mm、破裂深度为2～3mm)。因此，可知为了利用压头128在顶棚c发生摩擦力，优选的是将最大荷重fpeak的20～40％以下的荷重用作个别压头的压入力。将其用数学式表示如以下数学式所示：

【数学式1】

dapp：压头的适当压入深度，capp：破裂防止系数(capp＝0.2～0.4)

fpeak：破坏荷重，kn：压入位移与垂直力关系曲线的斜率

所述数学式1中fpeak与kn的值可通过对该材质进行该压头的压入试验求出。

另外，kn也可以通过材料的单轴抗压强度与斜率指数kn的相关关系求出。图18示出岩石的单轴抗压强度(ucs)与斜率指数kn的关系。

岩石的单轴抗压强度(ucs)是21mpa～327mpa。并且，本申请人发现通常发生4～6mm的压入位移(压入深度)时岩石被破坏(该破坏压入位移是对直径为54mm的岩石试料进行测试的结果)。

对所述附图的数据进行线性回归分析可得到对应于单轴抗压强度(ucs)的kn值(参见以下数学式2)。

【数学式2】

kn＝i×ucs

i：对图18的数据进行线性回归分析得到的直线的斜率。

将数学式2代入数学式1的情况下如下所示。

【数学式3】

利用以上数学式3的情况下，只要知道材料的单轴抗压强度(ucs)就能轻易地得到kn与dapp，因此非常有用。

另外，为了提高上部支撑单元120的支撑力(摩擦力与剪切阻力)，可利用破裂防止系数capp求出个别压头可容荷重fi(数学式4)。个别压头可容荷重fi表示各压头在不引发破裂的同时能够安全地支撑的荷重。

并且，用缸体供应压力fdesign除以fi即可算出压头个数n(数学式5)。

【数学式4】

fi＝capp×fpeak

【数学式5】

通常，进行混凝土、岩石材料的剪断工作时摩擦角φ在30～60°之间，根据材料强度呈现非线性增加趋势。但是，tan(φi)值呈现随着垂直力fdesign增加而持续减小的负指数函数的形态，因此优选的是通过实验来确定。但由于目前还没有标准化的压头剪断试验法，因此可根据安全率(fs＝1.2～1.5)通过经验来确定。

为了帮助理解本发明，以下说明求出小型破碎装备的自重为8吨且上部缸体121及下部缸体141施加12吨的荷重时所需的压头的个数。

岩石根据单轴抗压强度(ucs)分类为风化岩1-25mpa、软岩25-50mpa、中硬岩50-100mpa、硬岩100-200mpa、极硬岩>200，基于该分类的斜率指数kn的平均值如表1所示。

[表1]基于岩石的强度分类的斜率指数及压入深度

[表2]计算自重为8吨的小型破碎装备中上部支撑单元的压头个数

※[表2]的计算中按重力加速度g＝10m/sec²进行计算。

软岩的情况下利用数学式5计算适当的压头的个数n，

所述压头的个数(8.3)是至少需要的个数。按安全率(sf)为1.5进行计算的情况下，

nsf＝sf×n＝12.4

(nsf：是基于安全率(sf)的压头的个数)

因此，可知是8吨的装备的情况下需要13个以上的压头。

并且，可以从表2确认，将破裂防止系数capp设为0.2～0.3的情况下上部支撑单元120的剪切阻力超过下部支撑单元140的支撑力。

作为参考，压头128的个数越多则越有利。这是因为压头越多则适当压入深度越小，因此引发破裂破坏的危险性降低。

用于向压头施加均匀的荷重的构成

如图3a所示，连接梁122上设有多个压头128的情况下，优选的是压头128受到均匀的荷重。如果施加于压头128的荷重不同的情况下受到的荷重大的压头128可能会引发破裂。

本申请人经过在工地利用小型破碎装备100进行试验作业得知在连接梁122的中央部分发生的破裂最多。为了解决这种问题，对上部支撑单元120向煤矿的顶棚c施加12吨荷重的情况进行了数值解析。

图19显示用于所述数值解析的模型。压头128沿着连接梁122的长度方向(x方向)隔着预定间隔设置，设于连接梁122的边缘(edge，即，连接梁的宽度方向(z方向)两侧端部)。

并且，图20a显示被施加荷重后连接梁122的下沉，图20b沿着长度方向(x方向)示出连接梁122的边缘的下沉。显示在顶棚c(由煤构成的顶棚)固定的状态下向上推连接梁时的结果，灰色线表示连接梁的最初位置(施加荷重之前的位置)，黑色线表示施加荷重后的连接梁位置。

如图20b所示，在连接梁122的边缘，长度方向两侧端部向下方下沉，其内侧相对向上凸起变形。这种位移表示中央部分122a(连接梁的长度方向两侧端部的内侧)受到更大的荷重，因此中央部分122a的压头128比两侧端部122b的压头128压入得更深。

本领域一般技术人员难以轻易预测所述位移，直观上预测上部缸体121的两侧部分(即，122a、122b)向下侧发生下沉位移，而所述数值解析示出不同于这种直观的结果，这种数值解析结果与实际工地上的破裂发生部分一致。

本申请人根据所述数值解析结果与实际工地上发生的破裂，研究出了用于向多个压头128施加均匀的荷重的构成。

由于连接梁122的中央部分122a向上鼓起变形且两侧端部122b向下侧变形，因此使两侧端部122b的压头128的高度比中央部分122a的压头128的高度更大以使得压头128被施加均匀的荷重。优选的所述高度差约1.3mm～1.5mm。

并且，作为对所述方案的代替方案，可以使压头128的高度相同，但在将两侧端部122b的压头128焊接到连接梁122时，在压头128与连接梁122之间插入约1.3mm～1.5mm厚度的金属板(mantle)，将两侧端部122b的压头128高度提高相当于所述金属板的厚度的量。

并且，作为对所述方案的又一代替方案，可采用将连接梁122制成为具有预定曲率半径的曲线形态而不是直线形态的方案。即，可以制造成向下侧凹陷的曲线形态使得未受荷重时连接梁122的中央部分122a位于比两侧端部122b略低的位置。

所述曲率半径约为350m～450m，优选为400m～420m，最优选为405m～407m。

另外，本申请人得知调节上部缸体121与连接梁122的相对位置的情况下能够减小最大下沉量。减小最大下沉量的情况下施加于多个压头128的荷重的差异相应地减小。

图21显示上部缸体121与连接梁122的相对位置s、ct，图22是显示对应于s/ct的比的最大下沉量的曲线图。所述s显示从连接梁122的中心到上部缸体121的距离，ct表示从上部缸体121到连接梁122末端的距离。

如图22所示，s/ct为0.7～2.0时发生的最大下沉量小，s/ct为1.25时发生的最大下沉量最小。

s/ct为0.1～0.25时发生的最大下沉量也小，但是该情况下两个上部缸体121过于邻近配置，因此荷重发挥作用时装备100的安全性(颠覆可能性等)方面可能发生问题，还存在传送装置40的安装空间过于狭小的问题。

另外，图23是显示连接梁122的横截面通过所述荷重(12吨)发生变形的数值解析结果。如图23所示，可知连接梁122的宽度方向中央部分向下方变形。

为了防止这种变形，也可以如图24所示地在连接梁122的内部设置增强部件122c。增强部件122c通过支撑连接梁122的宽度方向中央部分减小变形量。