一种用于水泥路面共振破碎机的破碎系统的制作方法

本发明属于公路筑路、养护机械技术领域，特别涉及一种主要用于水泥混凝土路面、机场、港口码头路面共振破碎机的破碎系统。

背景技术：

水泥混凝土路面因其强度大，使用寿命长、使用维修少，被广泛运用，据统计，到目前我国水泥混凝土路面总里程已经突破300万公里，占公里总里程的比例超过58%，另外全世界大部分的机场都是水泥混凝土跑道。水泥混凝土路面（机场跑道等）在使用一段时间后，路面会出现开裂、断板、错台、沉陷等病害，病害严重时需要进行翻修改造。传统的翻修改造常采用液压破碎、风镐破碎或锯裂等方法，效率低、劳动强度大，破碎后混凝土颗粒粒度无法满足就地再生利用，导致资源浪费、对交通影响较大。近年来，为大力提倡水泥混凝土的再生利用，常采用采用门式破碎机、多锤头冲击式破碎机、冲击压路机破碎和共振式路面破碎机等。门式破碎机是一种专用的水泥混凝土路面破碎设备，以使路面面板出现裂缝为目的，破碎后路面沉降度较大，不利于后续工艺的施工。多锤头冲击式破碎机采用低频高幅的多锤结构，作业中冲击力较大，打碎形成的混凝土颗粒大小不能精确控制，路基下基材和混凝土颗粒之间分离状况不佳，对路面及地下设施有较大的破坏作用。冲击压路机破碎与多锤头冲击式破碎类似，冲击过程产生巨大的冲击波，影响范围大，噪音大，破碎尺寸不均匀，容易产生反射裂缝。共振式破碎是近几年兴起的一种碎石化方法，其方法是利用共振原理（通过调节锤头的振动频率，使其接近水泥混凝土面板的固有频率），激发其共振即可轻而易举的将水泥混凝土面板击碎。这种方法具有碎石粒径均匀、不对路基产生破坏、能有效减少反射裂缝、成本低、对道路通行影响较小等优点，是未来水泥路面改造的发展趋势。

现有的水泥路面共振破碎装置中，有间接通过振动悬梁的共振将振幅放大并将激振力传递给破碎头，该振动悬梁的重量一般在3-4t，在传递激振力的过程中，有相当大的一部分能量消耗在振动悬梁的共振运动中，只有一部分能量通过振动悬梁一端的锤头作用在路面上，因此能量损失大，能量利用率低，振动悬梁发热高。该振动悬梁采用打孔或焊接的节点支撑方式，破坏了振动悬梁的自身的完整结构，在共振状态下，容易造成应力集中，出现振动悬梁振断损坏等问题。同时，该结构在振动反弹运动中，为防止振动传递到车体，减少噪音，反弹运动的能量基本被安装于配重系统下的减振装置消耗完，能量进一步被浪费。

为了解决上述问题，现有结构中也有取消了用振动悬梁来传递振动力，而是直接通过激振器输出的激振力直接作用在水泥路面上，这种结构避免了振动悬梁在接近其共振过程中出现振动悬梁损坏等问题。该结构中通过采用剪切式橡胶减震器实现减振、缓冲作用，但由于两端的减震器距离较远，容易产生受力不均匀，导致出现前后及左右不规则跳动，平稳性较差。同时，剪切式橡胶减震器在实现减振、缓冲作用的同时，却对激振器产生一个相反的作用力，该相反作用下在激振器向下运动击打时抵消了一部分击打力，使得作用在水泥路面上的破碎力降低，因此在达到同等破碎力的情况下，需要激振器输出的振动力更大，能耗也更大。剪切式橡胶减震器在工作和非工作条件，均要承受巨大的作用力，尤其在工作状态时，剪切式橡胶减震器要承受激振箱上下往复运动的动剪切力，在减震过程中消耗往复运动过程中大量能量，使得剪切式橡胶减震器发热老化，剪切式橡胶减震器容易发生损坏，所以剪切式橡胶减震器既要具备足够大的强度刚度，又要具备足够的减振性能，因此对橡胶减震器的要求较高。因此，在实际应用过程中，该结构存在稳定性比较差、振动噪音大、能耗高、所需发动机功率大（500hp～600hp）、剪切式橡胶减震器发热及性能要求高、能量利用率不高等问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种噪音低、冲击力大、破碎效率高、结构稳定、能力利用率高的用于水泥路面共振破碎机的破碎系统。

本发明技术的技术方案实现方式：一种用于水泥路面共振破碎机的破碎系统，包括激振系统、反力装置以及支撑框架，其特征在于：所述激振系统包括激振器、破碎锤头、驱动系统以及氮爆装置，至少一个氮爆装置设置在激振器上方，所述氮爆装置的柱塞与激振器的激振箱体固定连接，所述激振系统设置在支撑框架内，且所述激振系统的氮爆装置与支撑框架固定连接，所述激振器在支撑框架内沿竖直方向上作线性往复运动，并带动所述氮爆装置的柱塞压缩氮气及接受氮气膨胀力作用，所述破碎锤头上端与激振箱体底部固定连接，其下端穿过支撑框架底部，所述驱动系统用于为激振器提供动力，所述反力装置设置在支撑框架上方且用于为激振系统提供反力，所述支撑框架固定连接在共振破碎机的机架上。

本发明所述的用于水泥路面共振破碎机的破碎系统，其所述激振系统的激振频率控制在30～60Hz，所述激振系统输出的激振力不小于9KN。

本发明所述的用于水泥路面共振破碎机的破碎系统，其所述支撑框架包括支撑立架和安装架，所述支撑立架固定连接在共振破碎机的机架上，所述安装架设置在支撑立架内且与支撑立架滑动连接，所述激振系统设置在安装架内，且激振系统的激振器在安装架内沿竖直方向上作线性往复运动，所述反力装置设置在安装架上方。

本发明所述的用于水泥路面共振破碎机的破碎系统，其所述反力装置为支撑式结构，所述反力装置包括配重装置，所述配重装置放置于安装架上，所述安装架通过支撑立架进行支撑，所述安装架与升降机构连接，所述安装架在升降机构的作用下相对于支撑立架沿竖直方向上作升降运动。

本发明所述的用于水泥路面共振破碎机的破碎系统，其在所述安装架顶部两侧对称地设置有沿横向向外侧延伸的支撑板，所述支撑立架的顶部与安装架的支撑板配合进行支撑，在所述安装架的支撑板上设置有顶升翼板，所述升降机构的驱动部作用在顶升翼板上，所述升降机构带动安装架、激振系统以及反力装置同步升降，所述升降机构在破碎机工作过程中不受力。

本发明所述的用于水泥路面共振破碎机的破碎系统，其所述反力装置为浮动式结构，所述反力装置包括配重装置，所述配重装置通过其底部的连接部分与安装架顶部连接，所述反力装置与升降机构连接，所述反力装置在升降机构的作用下带动安装架及激振系统沿竖直方向上作升降运动。

本发明所述的用于水泥路面共振破碎机的破碎系统，其在所述配重装置两侧对称地设置有顶升板，所述升降机构的驱动部作用在顶升板上，所述升降机构带动反力装置、安装架以及激振系统同步升降，所述升降机构在破碎机工作过程中不受力，所述配重装置在激振系统工作过程中，所述支撑立架不对安装架进行支撑，所述配重装置完全由激振系统支撑，所述配重装置根据破碎物体表面起伏变化而上下浮动。

本发明所述的用于水泥路面共振破碎机的破碎系统，其在所述安装架与激振器的激振箱体之间设置有用于限制激振器横向偏移的第一导向限位装置，在所述安装架与支撑立架之间设置有用于限制安装架横向偏移的第二导向限位装置。

本发明所述的用于水泥路面共振破碎机的破碎系统，其所述第一导向限位装置包括至少一对相对地设置在安装架与激振箱体之间的第一导向座以及第一导轨，所述第一导轨与第一导向座相互配合且滑动连接，所述第二导向限位装置包括至少一对相对地设置在安装架侧壁与支撑立架之间的第二导向座以及第二导轨，所述第二导轨与第二导向座相互配合且滑动连接。

本发明所述的用于水泥路面共振破碎机的破碎系统，其在所述安装架内底部设置有用于限制激振器向下运动的极限位置的减震缓冲垫，当激振器运动至下极限位置时，所述激振器底面与减震缓冲垫接触，所述激振器从上极限位置运动至下极限位置的运动幅度不大于所述氮爆装置的柱塞由上极限位置移动到下极限位置的行程。

本发明所述的用于水泥路面共振破碎机的破碎系统，其在所述支撑立架顶部设置有向上延伸的导向杆，所述导向杆与安装架上设置的反力装置的配重装置上导向孔配合，所述配重装置沿导向杆上下运动。

本发明所述激振器包含激振箱体、安装在激振箱体上的振动轴、安装在振动轴上的偏心轮以及振动轴之间相互啮合的齿轮，所述激振器至少包含两根振动轴，所述振动轴横向排列，且所述振动轴的中心轴构成一平面，所述平面的中心法线与氮爆装置的中心轴线及破碎锤头的中心轴线平行或重合，每根振动轴上的偏心轮的数量至少包含一个，所述偏心轮按同步反向运动，水平方向的离心力相互抵消，竖向方向的离心力相互叠加。

本发明所述的用于水泥路面共振破碎机的破碎系统，其所述激振器包含激振箱体、安装在激振箱体上的振动轴、安装在振动轴上的偏心轮以及振动轴之间相互啮合的齿轮，所述激振器至少包含两根振动轴，所述振动轴竖向排列，且所述振动轴的中心轴构成一竖面，所述竖面与氮爆装置的中心轴线及破碎锤头的中心轴线平行或重合，每根振动轴上的偏心轮的数量至少包含一个，所述偏心轮按同步反向运动，水平方向的离心力相互抵消，竖向方向的离心力相互叠加。

本发明所述的用于水泥路面共振破碎机的破碎系统，其所述氮爆装置包括缸体以及置于缸体内的柱塞，所述缸体下部沿纵向设置有至少两道向缸体内侧凸起的导向臂，所述柱塞与导向臂之间设置有密封装置，所述缸体与柱塞配合，在所述缸体内、柱塞上方形成充满一定压力氮气的缸体腔，在所述缸体内、相邻两道导向臂之间形成充满一定压力油液的储油腔，所述储油腔内的油压不小于缸体腔内的初始气压，在所述缸体的侧壁设置有与储油腔连通的油孔，所述柱塞顶部沿径向向外侧形成凸起部，所述柱塞顶部的凸起部与缸体内最上面一道导向臂配合，形成柱塞的下极限位置，所述缸体为上下贯通开口的结构，在所述缸体顶部固定连接有顶盖，在所述顶盖上设置有与缸体腔连通的气孔。

本发明所述的用于水泥路面共振破碎机的破碎系统，其在所述柱塞底部连接有安装限位板，所述安装限位板用于对柱塞的上极限行程进行控制，所述安装限位板的外径或边长大于柱塞的外径，当所述柱塞在下极限位置时，所述安装限位板上端面至缸体下端面之间的距离为柱塞的上下极限运动幅度b，即柱塞由下极限位置移动到上极限位置或者由上极限位置移动到下极限位置的行程，所述柱塞的上下极限运动幅度b小于柱塞在下极限位置时缸体内腔体的净高度a。

基于上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明取消了间接通过振动悬梁的方式将激振力传递给破碎头，而是将激振器的激振力直接作用在水泥路面上，防止了振动过程中振动悬梁出现折断等现象，同时大大降低了激振力传递过程中的能量消耗，提高了能量利用率，并使结构变得更加紧凑。

2、本发明通过设置氮爆装置，可提高破碎系统在全过程的能量利用率，当激振系统做回程运动时，该结构能将激振器的反弹运动和激振器在竖直向上的离心运动的动能通过压缩氮爆装置的氮气，将其能量储存，当激振系统向下击打破碎路面时，氮爆装置将绝大部分储存的能量转化为向下击打的氮爆力，此时，作用在激振器的氮爆力、激振器的自身重力和激振器的激振力三者叠加作用，迅速破碎物体。因此，本发明的破碎系统具有冲击力大、破碎效率高、能力利用率高的优势，在输出同等破碎力的情况下，破碎系统所需功率更低。

3、本发明设置了多道导向限位装置，使得破碎系统在工作过程中的横向偏移严格被约束，防止出现前后及左右不规则跳动，因此，破碎系统结构更加稳定。

4、由于破碎系统在回程运动过程中，压缩的是氮爆装置的氮气，不存在与刚性结构之间碰撞等问题，因此，使得本发明的高频破碎锤噪音更低，可以应用在噪音要求较高的场合。

5、本发明取消了剪切式橡胶减震器，既消除了剪切式橡胶减震器往复运动过程中大量能量的消耗导致发热老化的问题，又解决了对剪切式橡胶减震器性能要求高的问题，提高了可靠性，噪音小，减振效果好。

6、本发明中的氮爆装置把高难度的高压气体动密封转化为相对比较成熟、容易的高压油的动密封，因此其动密封更容易实现，可靠性更高；而且利用储油腔内高压油本身来密封高压气体，使得氮爆装置的密封从单一的固体密封变为固体和液体两种方式密封，提高了氮爆装置的密封效果，同时这种结构可使氮气腔与储油腔的压差降低，使得密封装置的接触压力降低，从而进一步降低了动密封的难度；此外，储油腔内的油液可长期有效地起到润滑作用，降低柱塞与密封装置的摩擦力，同时储油腔内的油液还可以持续吸收因柱塞与密封装置在高速高频工作中产生的热量，从而进一步降低温度，提高密封装置的寿命，降低了柱塞拉伤和密封失效等问题

7、本发明中的氮爆装置对柱塞的上下行程进行了精确的控制，可适用于复杂工作环境，起到有效保护氮爆装置的目的。

附图说明

图1是本发明的一种结构示意图。

图2是图1中去除支撑框架外壳后的结构示意图。

图3是图2中去除激振箱盖后的结构示意图。

图4是图3中去除支撑立架后的结构示意图。

图5是本发明中横排式两振动轴激振系统结构示意图。

图6是本发明中横排式三振动轴激振系统结构示意图。

图7是本发明中横排式四振动轴激振系统结构示意图。

图8是本发明中氮爆装置的结构剖面图。

图9是本发明中氮爆装置的上限位实施例。

图10是图1中支撑框架的结构示意图。

图11是图10中支撑立架的结构示意图。

图12是图10中安装架的结构示意图。

图13是本发明的另一种结构示意图。

图14是图13中支撑框架的结构示意图。

图15是图14中支撑立架的结构示意图。

图16是图14中安装架的结构示意图。

图17是本发明中竖排式两偏心激振系统结构示意图。

图18是本发明中竖排式三偏心激振系统结构示意图。

图19是本发明中竖排式四偏心激振系统结构示意图。

图中标记：1为破碎系统，2为激振系统，21为激振器，211为激振箱体，212为振动轴，214为偏心轮，215为齿轮，22为破碎锤头，221为连接体，222为锤头头部，23为驱动系统，24为氮爆装置，241为缸体，242为缸体腔，243为柱塞，244为顶盖，245为储油腔,246为密封装置，247为气孔，248为油孔，249为凸起部，3为反力装置，31为配重装置，32为配重箱，33为导向孔，34为凹进部分，35为连接部分，36为顶升板，4为升降机构，5为支撑框架，51为支撑立架，511为立柱，512横梁，513为导向杆，514为外壳，52为安装架，521为侧壁，522为底板，523为盖板，524为支撑板，525为顶升翼板，526为吊耳，611为第一导轨，612为第一导向座，621为第二导轨，622为第二导向座，63为减震缓冲垫，7为安装限位板，81为安全阀,82为充气阀,9为防尘罩。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

尽管本发明容许有不同形式的实施例，但本说明书和附图仅仅公开了如本发明的示例的一些特定形式。然而本发明并不试图限于所述的实施例。本发明的范围在所附的权利要求中给出。

为了方便描述，本发明的实施例以典型的取向示出，所述取向使得当破碎系统竖直静置在水泥路面表面时以破碎锤头为底，氮爆装置为顶部，描述中使用的“纵向”、“横向”“上”、“下”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等术语都是参照这个位置而使用的，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以及特定的方位构造和操作，应理解的是本发明可以不同于所述的位置的取向进行制造、存放、运送、使用和销售。

本发明的破碎系统适用于破碎具有一定结构和强度的材料，尤其适合破碎各种水泥混凝土材料或钢筋混凝土材料组成的结构层，例如可用于包括但不限于公路路面结构、市政道路路面结构、机场跑道及停机坪、港口道路、高速铁路无砟轨道等的破碎。

本发明的破碎系统可适用于各种传统或特定的机械载体，包含但不限于各种车辆结构等，尤其适合一种用于水泥混凝土路面破碎的共振破碎机，其细节虽然没有示出或描述，但是这对于本领域技术人员以及理解这种机械载体的人员来说将是显而易见的。在此描述的这种机械载体本身不形成本发明的破碎系统的最主要方面的任何部分，因此不试图对其进行限制。本领域技术人员还将理解的是新颖的且非显而易见的创造性方面唯有在本发明所述的破碎系统中得到具体的体现。

尽管与本发明的破碎系统结合使用的车辆机械载体不构成本发明本身的最主要方面的一部分，但是应认识到，破碎系统的至少一部分可选择性地可设置成为机械载体的整体一部分或延伸部分。然而，在所示的优选实施例中，破碎系统是完全分开的物品或单元（例如单独的破碎单元或系统），其可包含一个单件或者多个件的组件，并适于可移动地或不可移动地安装在机械载体上。

实施例1：如图1-4所示，示出了本发明中用于共振破碎机的破碎系统目前的一种优选实施例，通常用附图标记1指代优选实施例中的破碎系统单元。在所示的优选实施例中，所述破碎系统包括激振系统2、反力装置3、升降机构4以及支撑框架5，所述激振系统2用于输入动力并将动力转化为激振力，同时将激振力传递到所需破碎的水泥混凝土路面，所述反力装置3为支撑式结构，用于为激振系统提供反力并减少整个共振破碎机的振动，所述升降机构4用于实现激振系统及反力装置在非工作状态下的顶升及工作状态下的降落，所述支撑框架5用于支撑反力装置并将力传递至共振破碎机的机架。

所述激振系统2包括激振器21、破碎锤头22、驱动系统23以及氮爆装置24，至少一个氮爆装置24设置在激振器21上方，当所述激振器21上方仅设置有一个氮爆装置24时，所述氮爆装置24设置在激振器21运动方向的中心纵轴线M上，当所述激振器21上方设置有多个氮爆装置24时，所述多个氮爆装置24以激振器21运动方向的中心纵轴线M对称分布，所述氮爆装置24的柱塞243与激振器21的激振箱体211固定连接，所述激振系统2设置在支撑框架5内，且所述激振系统2的氮爆装置24与支撑框架5固定连接，所述激振器21在支撑框架5内沿竖直方向上作线性往复运动，并带动所述氮爆装置24的柱塞243压缩氮气及接受氮气膨胀力作用，所述氮爆装置具有储能减振、增强向下振动能力的作用，所述破碎锤头22上端与激振箱体211底部固定连接，其下端穿过支撑框架5底部，用于击打破碎物体，所述氮爆装置24的中心轴线、激振器21的中心轴线以及破碎锤头22的中心轴线平行或重合，并且与激振器21的运动方向平行，所述驱动系统23用于为激振器21提供动力，所述反力装置3包括配重装置31，所述配重装置31设置在支撑框架5上方，所述支撑框架5固定连接在共振破碎机的机架上。

所述破碎锤头22是将氮爆力、重力和激振器的激振力传递给水泥路面，根据破碎锤头22的部件组合关系，破碎锤头22可设置成整体式的也可以设置成组合式的破碎锤头。

优选地，破碎锤头22可设置成组合式的，包含连接体221和锤头头部222，所述锤头头部222与连接体221为可拆卸的，便于更换因磨耗严重或工作过程遭损坏的锤头头部222，所述连接体221一端与锤头头部222之间设置联接，所述联接包含但不限于螺栓连接或卡槽式联接，连接体221另一端与激振器固接。

进一步优选地，组合式破碎锤头22包含连接体221、锤头头部222和弹性体（图中未示出），所述锤头头部222和弹性体至少一种为可拆卸，所述弹性体设置在连接体221和锤头头部222之间，所述弹性体分别与连接体221下表面和锤头头部222上表面螺栓连接。所述弹性体用于使破碎锤头222部分作用在物体或表面上的力更加均匀，同时增大破碎锤头部分与物体或表面的作用时间，这对于提高破碎能量的利用率是有利的。适合于设置在连接体221和锤头头部222之间的弹性体材料有很多，包括但不限于于基于热塑性丙烯、乙烯、聚氨酯和苯乙烯的材料以及包括它们的卤化的对应物。弹性体还可以包括但不限于于基于热塑性丙烯、乙烯、聚氨酯和苯乙烯的材料以及包括它们的卤化的对应物包裹或填充有液体的结构物的组合的一种。

取决于破碎锤头22的具体用途，在本实施例中，所述锤头头部222可设置成钝状构形，例如包含但不限于圆弧形、倒梯形、倒锥台形、倒圆角形等钝形的一种。

其中，所述激振器21包含激振箱体211、安装在激振箱体211上的振动轴212、安装在振动轴212上的偏心轮214以及振动轴212之间相互啮合的齿轮215。所述激振器21至少包含两根振动轴212，每根振动轴212上的偏心轮214的数量至少包含一个，通过齿轮215相互啮合的相邻振动轴212之间按同步反向运动。为使激振器21在竖直（或纵向）方向上作直线往复振动，激振器21的所有偏心轮214在运动过程中其水平（或横向）方向的离心力相互抵消，竖向（或纵向）方向的离心力相互叠加。其中，至少一根振动轴212外接驱动系统23，与激振器21连接的外接驱动系统23包含但不限于电动式、电液式、电磁式、液压式的一种。在本实施例中，所述驱动系统23包括液压马达，所述液压马达安装在激振器21的激振箱体211上，并与振动轴212联接上，液压马达带动所述偏心组件旋转，产生激振力。

如图5至7所示，示出了本发明共振破碎系统中激振器横排式的优选实施例，激振器21包含激振箱体211、安装在激振箱体211上的振动轴212、安装在振动轴上的偏心轮214以及振动轴212之间相互啮合的齿轮215，所述激振器21至少包含两根振动轴212，所述振动轴212横向排列，且振动轴212的中心轴构成一平面，所述平面的中心法线与氮爆装置4的中心轴线及破碎锤头2的中心轴线重合，每根振动轴212上的偏心轮214的数量至少包含一个，偏心轮214按同步反向运动，水平方向的离心力相互抵消，竖向方向的离心力相互叠加。

其中，如图5所示，为本发明中为横排式两振动轴时激振系统的一种优选实施例。所述振动轴包含一根主动轴和一根从动轴；特殊地，振动轴可以是两根主动轴，即两根振动轴均与液压马达连接。其中，主动轴和从动轴横向排列，并且主动轴和从动轴的中心轴构成一水平面，该水平面的中心法线与激振系统的中心纵向轴线M重合，该中心纵向轴线M与氮爆装置中心轴线、破碎锤头中心轴线重合。因此，本实施例所给出的结构能够使得氮爆力、激振器的激振力以及结构重力在同一条作用线上，也使得它们的运动在同一条线上。

为了实现横排式两振动轴激振系统在水平方向的离心力相互抵消，竖直方向的离心力相互叠加，必须具备如下条件：（1）与主动轴和从动轴连接的偏心轮规格相同或者两偏心轮产生的离心力相同，本实施例优选地将主动轴和从动轴上的偏心轮规格设为相同。（2）两偏心轮在初始安装时，保证两偏心轮沿纵向轴线M放置同轴心位置时关于纵向轴线M对称；（3）通过齿轮相互啮合，实现主动轴和从动轴强制同步。

其中，如图6所示，为本发明中横排式三振动轴时激振系统的一个优选的实施例。所述激振器设置三根振动轴，其中，主动轴的数量为一根，从动轴的数量为两根，主动轴的左、右位置各布置有一根从动轴。主动轴和从动轴横向排列，并且主动轴和从动轴的中心轴构成一水平面，该水平面的中心法线与激振系统的一中心纵向轴线M重合，该中心纵向轴线M与氮爆装置中心轴线、破碎锤头中心轴线重合。因此，本实施例所给出的结构能够使得氮爆力、激振器的激振力、结构重力在同一条作用线上，也使得它们的运动在同一条线上。

为了实现横排式三振动轴激振系统在水平方向的离心力相互抵消，竖直方向的离心力相互叠加，必须具备如下条件：（1）与主动轴连接的偏心轮和与从动轴连接的偏心轮规格不相同，与从动轴连接的两个偏心轮规格可相同或不同，但须满足与从动轴连接的偏心轮产生的离心力的合力与主动轴连接的偏心轮产生的离心力相同，本实施例优选地将从动轴上的两偏心轮规格设为相同；（2）三偏心轮在初始安装时，保证与从动轴连接的偏心轮具有相同初始相位，并且与从动轴连接的偏心轮和与主动轴连接的偏心轮沿纵向轴线M放置同轴心位置时初始位置关于纵向轴线M对称；（3）通过齿轮相互啮合，实现主动轴和从动轴强制同步。

其中，如图7所示，为本发明中横排式四振动轴时激振系统的一个优选的实施例。所述激振器设置四根振动轴，其中，主动轴的数量为两根，从动轴的数量为两根。主动轴和从动轴横向排列，并且主动轴和从动轴的中心轴构成一水平面，该水平面的中心法线与激振系统的一中心纵向轴线M平行或重合，该中心纵向轴线M与氮爆装置中心轴线、破碎锤头中心轴线平行或重合。因此，本实施例所给出的结构能够使得氮爆力、激振器的激振力、结构重力在同一条作用线上，也使得它们的运动在同一条线上。

为了实现横排式四振动轴激振系统在水平方向的离心力相互抵消，竖直方向的离心力相互叠加，必须具备如下条件：（1）与主动轴和从动轴连接的偏心轮规格相同或者两偏心轮产生的离心力相同，本实施例优选地将主动轴和从动轴上的偏心轮规格设为相同。（2）两偏心轮在初始安装时，保证两偏心轮沿纵向轴线M放置同轴心位置时关于纵向轴线M对称；（3）通过齿轮相互啮合，实现主动轴和从动轴强制同步。

如图17至19所示，示出了本发明的共振破碎机激振器竖排式的优选实施例。激振器21包含激振箱体211、安装在激振箱体211上的振动轴212、安装在振动轴上的偏心轮214以及振动轴212之间相互啮合的齿轮215，所述激振器21至少包含两根振动轴212，所述振动轴212竖向排列，且所述振动轴212的中心轴构成一竖面，所述竖面与氮爆装置4的中心轴线及破碎锤头2的中心轴线重合，每根振动轴212上的偏心轮214的数量至少包含一个，所述偏心轮214按同步反向运动，水平方向的离心力相互抵消，竖向方向的离心力相互叠加。

如图17所示，为本发明中激振器的一种优选实施例，为竖排式两振动轴激振系统。所述激振器设置两根振动轴，所述振动轴包含一根主动轴和一根从动轴；特殊地，振动轴可以是两根主动轴，即两根振动轴均与液压马达连接。其中，主动轴和从动轴竖向排列，并且主动轴和从动轴的中心轴构成一竖直面，该竖直面与激振系统的中心纵向轴线M重合，该中心纵向轴线M与氮爆装置中心轴线、破碎锤头中心轴线重合。因此，本实施例所给出的结构能够使得氮爆力、激振器的激振力以及结构重力在同一条作用线上，也使得它们的运动在同一条线上。

为了实现竖排式两偏心激振系统在水平方向的离心力相互抵消，竖直方向的离心力相互叠加，必须具备如下条件：（1）与主动轴和从动轴连接的偏心轮规格相同或者两偏心轮产生的离心力相同，本实施例优选地将主动轴和从动轴上的偏心轮规格设为相同。（2）两偏心轮在初始安装时，保证两偏心轮沿纵向轴线M放置同轴心位置时关于纵向轴线M对称；（3）通过齿轮相互啮合，实现主动轴和从动轴强制同步。

如图18所示，为本发明中激振器的另一个优选的实施例，为竖排式三振动轴激振系统。所述激振器设置三根振动轴，其中，主动轴的数量为一根，从动轴的数量为两根，主动轴的上、下位置各布置有一根从动轴。主动轴和从动轴竖向（或纵向）排列，并且主动轴和从动轴的中心轴构成一竖直面，该竖直面与激振系统的一中心纵向轴线M重合，该中心纵向轴线M与氮爆装置中心轴线、破碎锤头中心轴线重合。因此，本实施例所给出的结构能够使得氮爆力、激振器的激振力、结构重力在同一条作用线上，也使得它们的运动在同一条线上。

为了实现竖排式三偏心破碎系统在水平方向的离心力相互抵消，竖直方向的离心力相互叠加，必须具备如下条件：（1）与主动轴连接的偏心轮和与从动轴连接的偏心轮规格不相同，与从动轴连接的两个偏心轮规格可相同或不同，但须满足与从动轴连接的偏心轮产生的离心力的合力与主动轴连接的偏心轮产生的离心力相同，本实施例优选地将从动轴上的两偏心轮规格设为相同；（2）三偏心轮在初始安装时，保证与从动轴连接的偏心轮具有相同初始相位，并且与从动轴连接的偏心轮和与主动轴连接的偏心轮沿纵向轴线M放置同轴心位置时初始位置关于纵向轴线M对称；（3）通过齿轮相互啮合，实现主动轴和从动轴强制同步。

如图19所示，为本发明中激振器的另一个优选的实施例，为竖排式四振动轴激振系统。所述激振器设置四根振动轴，其中，主动轴和从动轴的数量各为两根，相应地，与主动轴连接的液压马达的数量也为两个。主动轴和从动轴竖向（或纵向）排列，并且主动轴和从动轴的中心轴构成一竖直面，该竖直面与破碎系统的一中心纵向轴线M重合，该中心纵向轴线M与氮爆装置中心轴线、破碎锤头中心轴线重合。因此，本实施例所给出的结构能够使得氮爆力、激振器的激振力、结构重力在同一条作用线上，也使得它们的运动在同一条线上。

为了实现竖排式四偏心破碎系统在水平方向的离心力相互抵消，竖直方向的离心力相互叠加，必须具备如下条件：（1）与主动轴和从动轴连接的偏心轮规格相同，或者与从动轴连接的偏心轮产生的离心力的合力和与主动轴连接的偏心轮产生的离心力合力相等，主动轴上偏心轮输出的离心力合力与从动轴上偏心轮输出的离心力合力相等；或者还存在另一种情况，以任意两根振动轴上的偏心轮为一组，只需满足任意一组的偏心轮在水平方向的离心力相互抵消或者其中一组偏心轮的离心力的合力与另一组偏心轮的离心力的合力相互抵消，该种布置可以与主动轴和从动轴无关。本实施例优选地将主动轴和从动轴上的偏心轮规格设为相同。（2）四偏心轮在初始安装时，保证间隔的两偏心轮初始相位相同，相邻的两偏心轮的沿中心纵向轴线M放置同轴心位置时初始位置关于中心纵向轴线M对称；（3）通过齿轮相互啮合，实现主动轴和从动轴强制同步。

可以预期地，激振器21的安装方式可以有多种，偏心轮214可以内装在激振箱体211里面，也可以外挂在激振箱体211外面，或者两者都有；偏心轮214之间可以相对式布置，也可以相错式布置，相对式布置限定相邻偏心轮214的垂直于振动轴212的中心横截面重合，相错式布置限定相邻偏心轮的垂直于振动轴的中心横截面错开一定距离。可替换地，也可用构架代替激振箱体211，振动轴212安装在构架上。

根据水泥路面共振破碎原理：通过外部施加一个与水泥路面固有频率接近的一定大小的激振力，使其发生共振，水泥混凝土在共振状态下传递到水泥混凝土板的振动能量大部分被其吸收，此时水泥混凝土内部颗粒振幅达到最大，混凝土内部颗粒间的内摩擦阻力迅速减小而崩溃。为达到较好的水泥混凝土路面的共振破碎目的，所述激振系统的激振频率需接近水泥路面的固有频率，一般情况下，水泥路面的共振频率在30～55Hz，故所述激振系统2的激振频率控制在30～60Hz；其次，激振系统输出的激振力应不小于9KN。

如图10所示，所述支撑框架5包括支撑立架51和安装架52，所述支撑立架51固定连接在共振破碎机的机架上，所述安装架52设置在支撑立架51内且与支撑立架51滑动连接，所述安装架52与升降机构4连接，所述安装架52在升降机构4的作用下相对于支撑立架51沿竖直方向上作升降运动，所述激振系统2设置在安装架52内，且激振系统2的激振器21在安装架52内沿竖直方向上作线性往复运动，所述反力装置3设置在安装架52上方。

如图11所示，所述支撑立架51包括立柱511、连接立柱的横梁512、在立柱顶面向上延伸的导向杆513以及前后面的外壳514。所述立柱511的底端与共振破碎机（未示出）的车架固定连接，所述固定连接的方式包含但不限于螺栓连接、焊接等。至少一对横梁512分别连接两侧的立架511，在本优选实施例中，设置了两对横梁512，分别为上横梁和下横梁，其中上横梁与安装架52接触连接，承受反力装置3、安装架52和激振系统传递下来的作用力，并进一步将力通过立柱511传递到共振破碎机的车架上。所述导向杆513至少设置两根在两侧布置，在本优选实施例中，设置了四根导向杆513，所述导向杆513与配重装置31的配重箱32上导向孔33（或槽）配合，目的是限定配重箱只允许上下运动。

其中，所述配重装置31包含配重箱体32、配重块（未示出）、导向孔33以及中间下部凹进部分34。所述配重块被封装在配重箱体32上，可根据需要调整配重块的重量，一般情况，配重装置的质量为5t～10t。所述导向孔33与支撑立架的导向杆513匹配。所述配重装置31的中间下部设有凹进部分34，为氮爆装置24的气阀组成提供操作空间。

如图12所示，所述安装架52包括侧壁521、连接侧壁521底端的底板522、连接侧壁顶端的盖板523以及在侧壁横向延伸的支撑板524。所述侧壁521提供激振系统的横向约束，所述底板522上设置有供激振系统上下运动的贯通的槽孔，槽孔尺寸略大于破碎锤头的尺寸，在所述安装架52内底部设置有用于限制激振器21向下运动的极限位置的减震缓冲垫63，当激振器21运动至下极限位置时，所述激振器21底面与减震缓冲垫63接触，所述激振器21从上极限位置运动至下极限位置的运动幅度不大于所述氮爆装置24的柱塞243由上极限位置移动到下极限位置的行程。正常情况下，由于激振器21的振幅有限以及受到水泥路面的限制，激振器21一般不会运动到下极限位置，只有在水泥路面表面存在较大的坑槽或空洞或者人为操作不当，激振器21才会运动到下极限位置，撞击减震缓冲垫，并将力传递到底板522上，这种现象称为“空打”。因此，减震缓冲垫63与安装架底板522具有减震、缓冲并且防止空打时给结构造成的严重损坏的作用。

所述盖板523两侧与侧壁521固接，所述顶盖的中间部分与氮爆装置24的缸体241的顶部连接，所述盖板523设置有供氮爆装置上的气阀组成安装的通孔，以方便压力调节操作，所述盖板523将氮爆装置24的反力通过安装架52被反力装置3抵消。所述盖板523上表面与支撑板524齐平，并与上部的配重装置面接触，并通过支撑板524将力传递到支撑立架上，所述支撑板524的侧面连接有供升降机构4作用的顶升翼板525，在本实施例中，所述升降机构4为升降油缸，所述升降油缸布置在支撑立架两侧，所述升降油缸的驱动活塞杆作用在顶升翼板525。当振动系统不进行路面破碎施工时，升降油缸将反力装置、安装架和激振系统一起顶升，破碎锤头脱离路面一定高度，便于机械行走等操作；当要进行破碎作业时，升降油缸卸压，将反力装置、安装架和激振系统降落，破碎锤头与路面以一定压力接触，安装架支撑在支撑立架上，此时升降油缸完全处于自由状态，不受压力作用，这种结构可使升降油缸在破碎过程中得到解放，防止升降油缸在高频振动过程中高强度的工作，提高了其寿命。

其中，一方面为了保证激振器不发生横向偏移，导致出现前后及左右不规则跳动，另一方面为了保证与激振器上表面连接的柱塞能够严格平行于缸体的中心轴线运动，防止因柱塞偏移导致密封装置损坏，氮气泄漏而失效，在所述安装架52与激振器21的激振箱体211之间设置有用于限制激振器21横向偏移的第一导向限位装置，在所述安装架52与支撑立架51之间设置有用于限制安装架52横向偏移的第二导向限位装置。

所述第一导向限位装置包括至少一对相对地设置在安装架52与激振箱体211之间的第一导向座612以及第一导轨611，优选地，第一导轨611设置在激振箱体的侧面，第一导向座612设置在安装架侧壁521，所述第一导轨611与第一导向座612相互配合且滑动连接，在所述第一导轨611与第一导向座612之间设置有润滑油或润滑脂；所述第一导轨611与激振箱体211的侧面固定连接，第一导向座612与安装架侧壁521固定连接，所述固定连接的方式包含螺栓连接、焊接等方式。特殊地，第一导轨611还可以是激振器外侧面的一部分，其设置成凸起构形，所述第二导向座612可以是安装架内侧面的一部分，其设置成凹形构形。可以预期的，所述第一导向限位装置的第一导向座612和第二导轨611的设置位置可以互换。同时，可替换地，第一导向限位装置还可以设置成滚珠式构形。

所述第二导向限位装置包括至少一对相对地设置在安装架52侧壁与支撑立架51之间的第二导向座622以及第二导轨621，优选地，第二导轨621设置在安装架52侧壁外侧，第二导向座622设置在支撑立架51内侧，所述第二导轨621与第二导向座622相互配合且滑动连接，限定安装架52只能在竖向（或纵向）上下滑动，而不允许安装架52发生横向偏移，在所述第二导轨621与第二导向座622之间设置有润滑油或润滑脂。在本实施例中，设置了两对第二导向限位装置，分别布置在四根立柱511与侧壁521之间。特殊地，所述第二导轨621还可以是安装架52向外延伸的一部分，其设置成凸起构形，第二导向座622可以是立柱511向外延伸的一部分，其设置成凹形构形。可以预期的，所述第二导向限位装置的第二导向座622和第二导轨621的设置位置可以互换。同时，可替换地，第二导向限位装置还可以设置成滚珠式构形。

如图8所示，为本发明中氮爆装置的一种结构示意图，所述氮爆装置24包括缸体241以及置于缸体241内的柱塞243，所述缸体241下部沿纵向设置有至少两道向缸体241内侧凸起的导向臂，在本实施例中，优选两道导向臂，即第一导向臂和第二导向臂，所述柱塞243顶部沿径向向外侧形成凸起部249，所述柱塞243顶部的凸起部249与缸体241内最上面的第一导向臂配合，形成柱塞243的下极限位置，所述柱塞243与导向臂之间设置有密封装置246，所述缸体241与柱塞243配合，在所述缸体241内、柱塞243上方形成充满一定压力氮气的缸体腔242，在所述缸体241内、第一导向臂和第二导向臂之间形成充满一定压力油液的储油腔245，所述缸体腔内的氮气压力值可控制在0MPa～15MPa之间，由于氮气压力值控制在小于5MPa以内时，氮气接近绝热工作状态，在此工作状态下转化为热量比较小，有利于更高效率的能量转化。当氮气压力值大于5Mpa时，不仅转化为热量的量增加，而且会造成高频破碎锤的启动困难，因此，一般优选地将氮气压力值控制在0.5～5Mpa之间。

其中，所述储油腔245内的油压不小于缸体腔242内的初始气压，在所述缸体241的侧壁设置有与储油腔245连通的油孔248，用于注入或排出油液，所述缸体241为上下贯通开口的结构，在所述缸体241顶部固定连接有顶盖244，在所述顶盖244上设置有与缸体腔242连通的气孔247，所述柱塞用于压缩氮气和接受氮气膨胀力，所述缸体腔具有足够的空间以提供柱塞在上下极限运动的空间。

为了解决气体动密封干摩擦状态引起摩擦力大、磨损严重导致高压气体产生泄漏，降低动密封寿命的问题，尤其是针对要求能在高频高速运动的工作环境条件，本发明中氮爆装置的带储油腔的结构设计把高难度的高压气体动密封转化为相对比较成熟简单的高压油的动密封，并利用高压油液自身密封高压气体的方式，进一步提高其密封效果，同时高压油液还能对氮爆装置起到自润滑和降低温度的作用，因此该氮爆装置能大大提高其工作频率和使用寿命。

为保证氮爆装置安全、稳定工作，氮爆装置设置了多种提供柱塞或活塞杆的上极限行程控制方式，这种上极限行程控制使得氮爆装置适用于复杂工作环境下使用，例如，由于操作不当导致破碎设备突然落地，或者由于工程条件复杂（例如表面凹凸不平），导致氮爆装置过行程，使其承受过大的压力情况。

一种优选地控制柱塞上极限行程的实施例，如图9所示，在所述柱塞243底部连接有安装限位板7，所述安装限位板7用于对柱塞243的上极限行程进行控制，所述安装限位板7的外径或边长大于柱塞243的外径，当所述柱塞243在下极限位置时，所述安装限位板7上端面至缸体241下端面之间的距离为柱塞243的上下极限运动幅度b，即柱塞243由下极限位置移动到上极限位置或者由上极限位置移动到下极限位置的行程，所述柱塞243的上下极限运动幅度b小于柱塞243在下极限位置时缸体241内腔体的净高度a，且两者之差c满足安全行程要求。

其中，所述气孔247连接有气阀组成，所述气阀组成贯穿安装架的盖板并显露出来，该气阀组成可用于充入氮气或排出氮气，特殊地，气阀也可用于需要调节气体压力的情况，例如当外界环境（力、温度等因素）变化，导致缸体腔内氮气压力值超过规定的合理工作范围或者超出安全设定值时，需要进行卸压，或者由于破碎设备工作一段时间后，氮气部分泄漏导致压力下降，需要进行补充时，或者为了适应破碎设备更加复杂的工况环境，需要动态调整氮气压力时，均可通过气阀组成实现调节。

在本实施例中，所述气阀组成包括安全阀81及充气阀82，安全阀和充气阀可独立设置。在氮爆装置工作过程中，受到外界高温环境或其他原因，导致缸体腔内氮气压力超过正常工作设定的压力时，安全阀自动排气泄压，保持氮气压力稳定。可替换地，所述气阀组成中的安全阀和充气阀也可设置成一体的结构。

另外，为了防止工作过程中的粉尘或外界环境中的灰尘进入氮爆装置的缸体腔242内，所述缸体241底部与柱塞243底部之间设置防尘罩9，所述防尘罩9的拉伸长度不小于柱塞243的上下极限运动幅度，以保证氮爆装置具有在上下极限位置运动的空间。

实施例2：如图13-16所示，示出了本发明中用于共振破碎机的破碎系统目前的另一种优选实施例，其中，所述反力装置3为浮动式结构，所述反力装置3包括配重装置31，所述配重装置31通过其底部的连接部分35与安装架52顶部的吊耳526连接，所述反力装置3与升降机构4连接，在所述配重装置31两侧对称地设置有顶升板36，所述升降机构4的驱动部作用在顶升板36上，所述升降机构4带动反力装置3、安装架52以及激振系统2沿竖直方向上同步升降，所述升降机构4在破碎机工作过程中不受力，所述配重装置31在激振系统2工作过程中，所述支撑立架51不对安装架52进行支撑，所述配重装置31完全由激振系统2支撑，所述配重装置31根据破碎物体表面起伏变化而上下浮动。其他结构与实施例1基本相同。

虽然破碎系统在破碎过程中，氮爆装置已经降低了很大一部分振动和噪音，但是为了进一步减少氮爆装置在工作过程中的反作用力对共振破碎机机架（未示出）的影响，本发明将与氮爆装置连接的反力装置设置成浮动式结构，该浮动式反力装置的配重装置在激振系统工作过程中，完全由激振系统支撑，配重装置可根据所破碎物体表面起伏变化而上下浮动，激振系统的振动不传递至共振破碎机车架。具体地，当反力装置和激振系统被升降油缸降落时，首先激振系统的破碎锤头接触路面，随着高度进一步降低时，破碎锤头的接触压力增大，并带动氮爆装置的柱塞压缩缸体内的氮气，氮气压力增大，当升降油缸完全卸压时，反力装置的重量完全转化为压缩氮气的压力，并达到平衡。在破碎过程中，由于反力装置完全由激振系统支撑，因此，配重装置的作用力不传至共振破碎机的车架，因此，共振破碎机的整机振动较小。同时，反力装置会随着路面的不平整变化而上下浮动，这种浮动式反力装置结构可以使得激振系统对路面具有恒定的接触压力、对路面的破碎均匀性尤为有利，因此，适合存在较为常见的下沉、坑洞等病害的路面。

本发明增强破碎能力、提高能量利用率的原理如下：本发明主要是利用了氮气的特有性质：受到外力作用时压缩，氮气将储存压缩时的能量，卸下外力停止压缩时，氮气发生迅速膨胀，产生氮爆现象。以本发明的破碎系统实施例的一个工作过程为例，介绍其原理。当破碎锤头在完成击打物体后，受到激振器向上的惯性力和被破碎物体的反弹作用，柱塞做回程运动，此时压缩缸体腔内的氮气，氮气压力增大，相应地作用在柱塞上的阻力增大，柱塞运动速度减缓直至停止压缩，在压缩过程中，缸体腔内的氮气不仅起到缓冲作用，还可以积蓄能量，即将动能转化为压缩氮气的压力能，当柱塞停止压缩并向下运动时，氮气瞬间膨胀，将积蓄能量迅速释放，柱塞受到氮气膨胀力的作用，连同激振器、破碎锤头一起被迅速加速，在氮爆力、重力和激振器的激振力三者叠加下，作用在水泥路面上。

由于破碎系统的工作频率较高，一般能够达到2000～3600次/分，氮气处在合理工作压力情况，缸体腔内的氮气热量来不及与四周交换，接近于绝热变化过程，因此，氮气的能量转换效率非常高，氮气压缩过程中转换成热量的能量很少。

本发明共振破碎机的工作过程及操作方法如下：

（1）根据待破碎路面的厚度、回弹模量及弯沉值等检测参数，初步确定破碎系统参数，破碎系统的参数包括缸体腔内氮气的初始压力值、激振频率等；当然也可以根据以往经验进行调整破碎系统的参数。

（2）将共振破碎机移动至初始破碎位置，控制升降油缸，将反力装置、安装架和激振系统降落，调整破碎锤头与路面接触位置及接触压力等状况，使之满足初始破碎设计要求。

（3）待破碎锤头与路面的接触位置及接触压力满足要求后，启动共振破碎机的液压马达，使激振器工作，激振器输出激振力，并通过破碎锤头将力传递至路面上，共振破碎机按照设计的速度向前移动，在其他位置进行破碎。

（4）如果在破碎过程中，当发现待破碎路面的参数发生较大变化时，初始设置的破碎系统参数不满足要求时，可进一步调整氮气压力，使之达到充分破碎。

（5）破碎完后，通过升降油缸将破碎系统提升，使之离开地面一定距离，并且不影响车辆系统前行。

以上内容是结合具体的优选技术方案对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限与这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱了本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。