破挖一体式扒装机的制作方法

本发明涉及矿用工程机械技术领域，具体是一种适用于矿业开采和隧道掘进施工作业，用于矿石渣扒装及破碎的破挖一体式多功能扒装机。

背景技术：

矿业开采和隧道掘进施工，矿石渣扒装作业时常常会遇到大块石料。采用普通扒装机时要么先将大块石料挪开，随后专门进行二次破碎后再装载；要么用挖斗直接砸击将其破碎；前者一是需增加投资购置二次破碎设备，二是在狭窄巷道中进行设备轮换相当耗时，会影响施工效率和工期；后者强力砸击破碎效果不好，还可能造成设备破损。研究一种破挖一体式多功能扒装机，使其在挖掘扒装上料、输送卸料装车功能基础上，增加冲击破碎功能，实现一机多用，非常必要。

技术实现要素：

为克服现有普通扒装机的不足，本发明的发明目的在于提供一种破挖一体式扒装机，使其在普通扒装机所具有的挖掘扒装上料、输送卸料装车功能基础上，增加冲击破碎功能，实现一机多用。

为实现上述发明目的，本发明由破挖两用扒装上料机构、输送卸料机构、车辆底盘、电气控制系统、液压控制操纵系统组成；破挖两用扒装上料机构的小臂上配装液压破碎锤，使破挖两用扒装上料机构同时具有挖掘扒装上料和冲击破碎功能，破挖两用扒装上料机构通过龙门架与输送卸料机构的输送机架连接固定；输送卸料机构通过铰轴和升降油缸与车辆底盘连接；电气控制系统集成安装于电气控制箱内，固定于车辆底盘或输送卸料机构的输送机架上；液压控制操纵系统安装于司控台上。

所述破挖两用扒装上料机构的挖斗通过铰轴与小臂的前端连接，通过连接板与挖斗油缸的活塞杆铰接，挖斗的斗齿为套装结构，齿套为耐磨材料；小臂为箱体结构，液压破碎锤通过后连接杆与小臂的中部铰接，通过前连接杆的中部与挖斗油缸的活塞杆铰接，并通过前连接杆的端部与小臂的前部铰接；大臂为箱体结构，大臂的前端通过铰轴与小臂的下部铰接，大臂的后端与回转座铰接；回转座夹装于龙门架的横梁上，通过铰轴和轴承与龙门架的横梁铰接，回转座的前端通过铰轴与大臂的后端铰接；龙门架为焊接结构，顶部为工字型横梁，两侧为侧板，侧板内侧上部设置回转油缸耳；挖斗油缸安装于小臂的上方，挖斗油缸的缸筒端与小臂后端上部的油缸耳铰接，活塞杆端与连接板和前连接杆的中部铰接；小臂油缸安装于大臂的上方，连接小臂和大臂，小臂油缸的活塞杆端与小臂后端下部的油缸耳铰接，缸筒端与大臂后端的油缸耳铰接；大臂油缸安装于小臂油缸的上方，连接大臂和回转座，大臂油缸的活塞杆端与大臂前端的油缸耳铰接，缸筒端与回转座上的油缸耳铰接；回转油缸为两个，对称安装于回转座的两侧，连接回转座和龙门架，回转油缸的活塞杆端与回转座上的油缸耳铰接，缸筒端与龙门架侧板内侧的回转油缸耳铰接；回转油缸驱动回转座左右摆转，带动破挖两用扒装上料机构摆转，扩大横向活动范围；挖斗油缸驱动挖斗上下翻转和液压破碎锤前后移动，实现挖掘、冲击破碎功能转换和作业施工；小臂油缸驱动小臂前后摆动，大臂油缸驱动大臂上下摆动；操纵控制回转油缸、挖斗油缸、小臂油缸、大臂油缸协调联动，可控制挖斗和液压破碎锤的运行位置和运行轨迹，完成挖掘扒装上料和冲击破碎作业。

所述输送卸料机构的前固定架与中间调节架和后固定架之间采用插接方式，连接一起组成输送机架；前固定架的前端通过两侧铰轴孔与车辆底盘的底盘架铰接，后端通过两侧升降油缸与底盘架铰接；改向滚筒通过轴承和轴承座安装于前固定架的前端，驱动滚筒固定于后固定架的安装座上；输送带套装在驱动滚筒和改向滚筒上，在驱动滚筒的带动下做顺时针环形运转，将矿渣石料从前端输送至后端卸料装车；集料铲口位于输送卸料机构的前端，与前固定架固定，安装于输送带的上方，收集矿渣石料；托辊位于输送带的下方，托住输送带；挡带轮通过其芯轴两侧对称安装于输送机架上，分别靠近驱动滚筒和改向滚筒内侧处，阻止和纠正输送带跑偏偏离中心；刮板装置安装于输送卸料机构的后部、输送带的下方，用以清除粘附物保持输送带清洁；挡料板安装于输送带的两侧，防止输送物料泄漏；调偏装置采用螺栓调节机构，安装于改向滚筒的两端，调节输送带两侧的松紧度，使输送带对中运行；张紧装置两侧对称安装于中间调节架和后固定架连接处，调节输送机架长度，对输送带进行张紧；升降油缸的活塞杆端与前固定架的后端铰接，缸筒端与底盘架铰接，两侧对称安装于输送机架上，调节输送卸料机构的输送角度和卸料高度。

所述车辆底盘采用前桥转向，分动箱换挡、变速，分动箱盘式制动、轮毂蹄式制动，前后桥四轮驱动；后桥两端固定，前桥中间悬挂安装；

动力系统采用自带柴油机和市电电源两种动力源，采用柴油机-电机-液压泵联合驱动；柴油机与电机之间通过离合器连接，无市电时由柴油机驱动电机；有市电时离合器断开柴油机连接，市电直接驱动电机，电机驱动液压泵，通过液压传动驱动车辆底盘行走和破挖两用挖掘扒装上料及输送卸料机构工作；

行走系统包括前桥、后桥、马达、变速箱、换挡器、传动轴，行走机构为液压和机械传动方式，行走马达驱动、分动箱挂档变速，通过传动轴带动前桥、后桥驱动车辆底盘行走；

转向系统包括方向盘、液压转向器、转向油缸、转向拉杆、前转向桥；转向系统采用液压助力转向，转向盘操作，转向油缸推拉转向拉杆带动前转向桥车轮转向；

制动系统包括行车制动和驻车制动，行车制动由制动踏板、制动拉线、变速箱自带的盘式制动器组成；踩踏制动踏板，通过制动拉线带动变速箱自带盘式制动器实施制动；驻车制动由手刹、制动拉线、液压制动泵及车轮轮毂内的制动缸和蹄式制动盘组成；通过手刹拉紧制动拉线对制动泵加压，推动车轮轮毂内制动缸动作，压迫蹄式制动盘实施制动；

底盘架为焊接框架结构，底盘架前部两侧对称设置输送机架的连接支耳，底盘架上设置有用于安装固定前后车桥、分动箱、电机、柴油机、电气控制箱、液压油箱、升降油缸的安装座；前桥为框式中间悬挂结构；前桥和后桥上焊有防止车桥周向偏转和轴向窜动的定位板；前悬框的前后两端通过销轴铰接悬挂于底盘架的悬挂粱上，前悬框的左右两侧采用螺栓与前桥定位板固定并定位；前桥的转向拉杆和前悬框间安装转向油缸；后桥定位板采用螺栓与底盘架后部连接固定。

所述电气控制系统包括主回路、控制回路及照明回路，由电气控制箱、电路控制板、隔离换向开关、熔断器、变压器、机械自锁按扭开关、接触器、电铃、照明灯、电源按钮开关、急停开关、阻容器、电子保护器、电机、滚筒电机、接线端子及连接导线组成；隔离换向开关、熔断器、变压器、接触器、阻容器、电子保护器电子元气件装在电路板上，一起安装于电气控制箱中；电气控制箱通过支架安装于车辆底盘的底盘架或输送机架上；电源按钮开关、急停开关设置于司控台上；电气控制箱侧面设置机械自锁按扭开关；电铃、照明灯安装在龙门架上；电气控制系统的主回路电压为380/660V，控制及照明回路电压为36/24V；驱动滚筒采用电滚筒时，电气控制系统为双主回路；驱动滚筒采用液压滚筒时，电气控制系统只需一个主回路。

所述液压控制操纵系统采用开式液压回路，由挖斗油缸、小臂油缸、大臂油缸、回转油缸、升降油缸、电机、液压泵、行走马达、液压转向器、方向盘、转向油缸、多路控制阀、液压破碎锤的冲击油缸、滚筒马达、优先分配阀、液压缓冲阀、安全溢流阀、节流阀、回油过滤器、散热器、液位计、空气滤清器、吸油过滤器、压力表、液压油箱及液压管路组成；

液压控制操纵系统的辅助元件布置于车辆底盘的底盘架上，行走马达与分动箱输入轴连接，滚筒马达与驱动滚筒的轴连接固定，液压泵插装固定于电机的输出端，通过花键与电机的输出轴连接；

液压控制操纵系统采用手动控制方式；电气、液压操纵控制按钮、手柄、脚踏阀安装于司控台上，司控台挂装于龙门架左侧，司控台的前部安装电源按钮开关、急停开关及多路控制阀，后部安装司机座椅，下部安装制动踏板，制动总泵及制动油管安装在制动踏板下面，液压转向器和方向盘安装于龙门架顶部。

本发明与现有技术相比，通过在破挖两用扒装上料机构的小臂上配装液压破碎锤，使其挖掘上料机构同时具有挖掘扒装上料和冲击破碎功能；通过液压控制操纵系统的操作，控制液压执行元件各油缸、马达、转向器的执行动作，实现整机驾驶行走、推铲集料、挖掘扒装、输送装车、冲击破碎功能；一机多用，可有效减少施工设备投入，节省投资，消除设备轮换时间，提高掘进施工效率。

附图说明

图1是本发明挖掘扒装上料功能状态的结构简图。

图2是本发明冲击破碎功能状态的结构简图。

图3 是本发明车辆底盘的结构简图俯视。

图4是本发明的电气控制原理图。

图5是本发明的液压控制原理图。

具体实施方式

如图1、图2、图3、图4、图5所示，本发明通过在破挖两用扒装上料机构1的小臂103上配装液压破碎锤102，使其破挖两用扒装上料机构1同时具有挖掘扒装上料和冲击破碎功能；本发明由破挖两用扒装上料机构1、输送卸料机构2、车辆底盘3、电气控制系统4、液压控制操纵系统5组成；破挖两用扒装上料机构1通过其龙门架106与输送卸料机构2的输送机架连接固定，用于挖掘、破碎、扒装上料；输送卸料机构2通过铰轴和升降油缸214与车辆底盘3连接，用于矿渣石料输送装车；车辆底盘3用于整机承载和行走移动；电气控制系统4集成安装于电气控制箱401内，固定于车辆底盘3或输送卸料机构2的机架上；液压控制操纵系统5安装于司控台114上，用于扒装机的操纵控制。

所述破挖两用扒装上料机构1主要由挖斗101、液压破碎锤102、小臂103、大臂104、回转座105、龙门架106、连接板107、后连接杆108、前连接杆109、挖斗油缸110、小臂油缸111、大臂油缸112、回转油缸113、司控台114等组成；挖斗101为焊接结构，挖斗101的支架上设有两处安装连接孔，一个安装连接孔通过铰轴与小臂103的前端连接，另一个安装连接孔通过连接板107与挖斗油缸110的活塞杆铰接，挖斗101的斗齿采用套装结构，齿套采用耐磨材料；小臂103采用箱体焊接结构，小臂103上设有挖斗101的连接孔、大臂104的连接孔，油缸耳和两个液压破碎锤102的连接孔；液压破碎锤102通过后连接杆108与小臂103的中部铰接，通过前连接杆109的中部与挖斗油缸110的活塞杆铰接，并通过前连接杆109的端部与小臂103的前部铰接；大臂104为箱体焊接结构，大臂104上设有小臂103的连接孔、回转座105的连接孔、油缸耳，大臂104的前端通过铰轴与小臂103的下部铰接，大臂104的后端与回转座105铰接；回转座105采用焊接结构，设有横梁夹装板、龙门架106的连接孔、大臂104的连接孔、油缸耳，回转座105夹装于龙门架106的横梁上，通过铰轴和轴承与龙门架106的横梁铰接，回转座105的前端通过铰轴与大臂104的后端铰接；龙门架106为焊接结构，顶部为工字型横梁，两侧为侧板，侧板内侧上部设置回转油缸耳；挖斗油缸110安装于小臂103的上方，挖斗油缸110的缸筒端与小臂103后端上部的油缸耳铰接，活塞杆端与连接板107和前连接杆109的中部铰接；小臂油缸111安装于大臂104的上方，连接小臂103和大臂104，小臂油缸111的活塞杆端与小臂103后端下部的油缸耳铰接，缸筒端与大臂104后端的油缸耳铰接；大臂油缸112安装于小臂油缸111的上方，连接大臂104和回转座105，大臂油缸112的活塞杆端与大臂104前端的油缸耳铰接，缸筒端与回转座105上的油缸耳铰接；回转油缸113为两个，对称安装于回转座105的两侧，连接回转座105和龙门架106，回转油缸113的活塞杆端与回转座105上的油缸耳铰接，缸筒端与龙门架106侧板内侧的回转油缸耳铰接；回转油缸113用于驱动回转座105左右摆转，带动破挖两用扒装上料机构1摆转，扩大横向活动范围；挖斗油缸110用于驱动挖斗101上下翻转和液压破碎锤102前后移动，实现挖掘、冲击破碎功能转换和作业施工；小臂油缸111用于驱动小臂103前后摆动；大臂油缸112用于驱动大臂104上下摆动；操纵控制各油缸协调联动，便可控制挖斗101和液压破碎锤102的运行位置和运行轨迹，完成挖掘扒装上料和冲击破碎作业。

所述输送卸料机构2主要由前固定架201、中间调节架202、后固定架203、集料铲口204、改向滚筒205、驱动滚筒206（可以是电滚筒，也可以是液压滚筒）、输送带207、托辊208、挡带轮209、刮板装置210、挡料板211、调偏装置212、张紧装置213、升降油缸214等组成；其中，前固定架201与中间调节架202和后固定架203之间采用插接方式，连接一起组成输送机架；前固定架201的前端通过两侧铰轴孔与车辆底盘3的底盘架铰接，后端通过两侧升降油缸214与底盘架铰接；改向滚筒205通过轴承和轴承座安装于前固定架201的前端，驱动滚筒206固定于后固定架203的安装座上；输送带207套装在驱动滚筒206和改向滚筒205上，在驱动滚筒206的带动下做顺时针环形运转，将矿渣石料从前端输送至后端卸料装车；集料铲口204位于输送卸料机构2的前端，与前固定架201固定，安装于输送带207的上方，用于矿渣石料的收集；托辊208位于输送带207的下方，用以托住输送带207，形成U形输送截面，增加输送效果并防止输送带下垂；挡带轮209通过其芯轴两侧对称安装于输送机架上，分别靠近驱动滚筒206和改向滚筒205内侧处，用于阻止和纠正输送带207跑偏偏离中心；刮板装置210安装于输送卸料机构2的后部、输送带207的下方，用于清除粘附物以保持输送带207清洁；挡料板211安装于输送带207的两侧，防止输送物料泄漏；调偏装置212采用螺栓调节机构，安装于改向滚筒205的两端，用于调节输送带207两侧的松紧度，促使输送带207对中运行，防止跑偏；张紧装置213两侧对称安装于中间调节架202和后固定架203的连接处，用于调节输送机架长度，对输送带207进行张紧；升降油缸214的活塞杆端与前固定架201的后端铰接，缸筒端与底盘架301铰接，两侧对称安装，用于调节输送卸料机构2的输送角度和卸料高度。

所述车辆底盘3主要由底盘架301、动力系统302、行走系统303、转向系统304、制动系统305组成；车辆底盘3采用前桥转向，分动箱换挡、变速，分动箱盘式制动、轮毂蹄式制动，前后桥四轮驱动技术；后桥两端固定，前桥中间悬挂安装；

动力系统302采用自带柴油机和市电电源两种动力源，采用柴油机-电机414-液压泵501联合驱动；柴油机与电机414之间通过离合器连接，无市电时由柴油机驱动电机414；有市电时离合器断开柴油机连接，市电直接驱动电机414，电机414驱动液压泵501，通过液压传动驱动车辆底盘3行走和破挖两用挖掘扒装上料及输送卸料机构工作；

行走系统303包括前桥、后桥、马达、变速箱、换挡器、传动轴等；行走机构为液压和机械传动方式，行走马达502驱动、分动箱挂档变速，通过传动轴带动前桥、后桥驱动车辆底盘3行走；

转向系统304包括方向盘504、液压转向器503、转向油缸505、转向拉杆、前转向桥等；转向系统304采用液压助力转向，转向盘操作，转向油缸505推拉转向拉杆带动前转向桥车轮转向；

制动系统305包括行车制动和驻车制动，行车制动由制动踏板、制动拉线、变速箱自带的盘式制动器等组成；踩踏制动踏板，通过制动拉线带动变速箱自带盘式制动器实施制动；驻车制动由手刹、制动拉线、液压制动泵及车轮轮毂内的制动缸和蹄式制动盘组成，通过手刹拉紧制动拉线对制动泵加压，推动车轮轮毂内制动缸动作，压迫蹄式制动盘实施制动；

底盘架301为焊接框架结构，底盘架301前部两侧对称设置输送架连接支耳，底盘架301上设置对应安装座，用于安装固定前后车桥、分动箱、电机414、柴油机、电气控制箱401、液压油箱520、升降油缸214等；前桥为框式中间悬挂结构，便于前桥左右车轮上下浮动，以适应地面凸凹变化。前桥和后桥上焊有防止车桥周向偏转和轴向窜动的定位板；前悬框的前后两端通过销轴铰接悬挂于底盘架301的悬挂粱上，前悬框的左右两侧采用螺栓与前桥定位板固定并定位；前桥的转向拉杆和前悬框间安装转向油缸505；后桥定位板采用螺栓与底盘架301后部连接固定。

所述电气控制系统4的作用是控制电源通断、照明亮灭、电铃响闭、电机启停、电滚筒（驱动滚筒206配装液压滚筒时则无此项）起动、停止、正、反转，并为主回路上电机414和电滚筒（驱动滚筒206配装液压滚筒时则无此项）提供过载、断相、短路、漏电、失压保护。电气控制系统4包括主回路、控制回路及照明回路，主要由电气控制箱401、电路控制板402、隔离换向开关403、熔断器404、变压器405、机械自锁按扭开关406、接触器407、电铃408、照明灯409、电源按钮开关410、急停开关411、阻容器412、电子保护器413、电机414、滚筒电机415（采用电滚筒才有此项，液压滚筒无此项）接线端子416及连接导线等组成。隔离换向开关403、熔断器404、变压器405、接触器407、阻容器412、电子保护器413等电子元气件装在电路控制板402上，一起安装于电气控制箱401中；电气控制箱401通过支架安装于底盘架301或输送机架上；电源按钮开关410、急停开关411则设置于司控台114上；电气控制箱401侧面设置机械自锁按扭开关406，保证电气控制箱401得电时不能开启；电铃408、照明灯409安装在龙门架106上；电气控制系统4的主回路电压为380/660V，控制及照明回路电压为36/24V；当输送卸料机构2的驱动滚筒206采用电滚筒时，电气控制为双主回路；当输送卸料机构2的驱动滚筒206采用液压滚筒时，电气控制只需一个主回路。

所述液压控制操纵系统5的作用是为整机提供液压和机械能源转换，实施液压传动，实现各工况功能动作操纵控制；液压控制操纵系统5采用开式液压回路，液压控制操纵系统5由挖斗油缸110、小臂油缸111、大臂油缸112、回转油缸113、升降油缸214、电机414、液压泵501、行走马达502、液压转向器503、方向盘504、转向油缸505、多路控制阀506、液压破碎锤冲击油缸507、滚筒马达508（驱动滚筒206配装电滚筒时则无此项）、优先分配阀509、液压缓冲阀510、安全溢流阀511、节流阀512、回油过滤器514、散热器515、液位计516、空气滤清器517、吸油过滤器518、压力表519、液压油箱520及液压管路等组成；液压控制操纵系统5的辅助元件一般都布置于底盘架301上，行走马达502与分动箱输入轴连接，滚筒马达508与滚筒轴连接固定，各油缸与其驱动对象连接，液压泵插装固定于电机414的输出端，通过花键与电机414的输出轴连接。

电气控制系统4、液压控制操纵系统5采用手动控制方式；主要电气、液压操纵控制按钮、手柄、脚踏阀等安装于司控台114上，司控台114挂装于龙门架106的左侧，前部安装电源按钮开关410、急停开关411及多路控制阀506，后部安装司机座椅，下部安装制动踏板，制动总泵及制动油管安装在踏板下面，液压转向器503、方向盘504安装于龙门架106顶部。

本发明的操作流程：

1、起动准备：采用市电电源时，接通三相电源，合上隔离换向开关403，电气控制箱401控制变压器405工作，控制线路得电，电源指示灯亮，整机处于待机状态。

2、整机启动：按下电源按钮开关410绿色按钮，接触器407吸合，主电路接通，启动电机414。电机414运转带动液压泵501泵油，经优先分配阀509至液压转向器503和（或）行走马达502和（或）多路控制阀506，操纵多路控制阀506对应操纵杆，驱动执行元件行走马达502、液压缓冲器、各工作油缸、滚筒马达508工作，回油经回油过滤器514、散热器515流回液压油箱520。

3、行走及转向：向前或向后推动多路控制阀506行走阀片的操纵手柄，行走阀片正（或）反向接通，液压油驱动行走马达502正（或）反转，通过变速箱等机械传动系统，驱动前、后桥车轮转动，实现整机走行进、退；行走阀片操纵手柄处中间位时，行走阀片处截止状态，车辆停止。操纵方向盘504，液压油经优先分配阀509优先进入液压转向器503，驱动转向油缸505动作，控制车辆转向。

4、升降及推铲：向前或向后推动多路控制阀506输送机构升降阀片的操纵手柄，输送机构升降阀片正（或）反向接通，液压油驱动升降油缸214动作，实现输送卸料机构2升降。升降油缸214伸出时，输送卸料机构2后部抬高，集料铲口204下落，便于推铲和装车；升降油缸214全部伸出，输送卸料机构2后部抬至最高，集料铲口204落地，同时前轮离地抬起；升降油缸214缩回时，输送卸料机构2后部落下，集料铲口204抬高便于车辆行走。

5、输送装车：向前或向后推动多路控制阀506对应输送马达控制阀片的操纵杆，滚筒马达508运转，驱动滚筒206带动输送卸料机构2工作，滚筒马达508控制阀片分正向、反向接通和截止三个工作位，对应滚筒马达508正转、反转和停止。如果采用的是电滚筒，则用三位按钮开关予以控制。

6、挖掘上料：分别操纵多路控制阀506的大臂油缸112、小臂油缸111、挖斗油缸110、回转油缸113等相应控制阀片的操纵杆，则分别操纵大臂油缸112、小臂油缸111、挖斗油缸110、回转油缸113动作。协调操纵大臂104、小臂103、挖斗101动作，控制挖斗101运行轨迹，从而完成回转及挖掘上料过程。操纵回转油缸113动作，推动回转座105转动，带动破挖两用扒装上料机构1回转。

7、冲击破碎：操纵多路控制阀506挖斗油缸110阀片手柄，挖斗油缸110活塞杆伸出，液压破碎锤102向前移动，挖斗101翻转回勾，破挖两用扒装上料机构1进入冲击破碎工况状态；分别操纵对应大臂油缸112、小臂油缸111控制阀片手柄，调整液压破碎锤102钎杆位置对准大块矿石，操纵多路控制阀506对应液压破碎锤102冲击油缸阀片手柄，启动液压破碎锤102实施高频冲击破碎作业。

8、车辆变速：分动箱有高、低、空三个档位，操纵挂档杆，变换变速箱档位和车辆速度。前档位为低速档，中档位为空档，后档位为高速档。高挡用于空车行走，低档用于扒装机工作，空档用于拖车牵引。

9、行车制动：踩下刹车踏板，制动总泵阀杆压紧，对制动液加压，驱动车轮轮毂内制动缸工作，迫使制动马蹄铁压紧轮毂实现行车制动。

10、停机：按下电源按钮开关410红色停止按钮或急停按扭411，控制线路失电，电源指示灯灭，整机处停机状态，但电气控制箱401的变压器405仍有电。分断隔离换向开关403，拔下三相电源插座，切断整机电源。

11、无市电电源时，采用柴油机动力，带动电机414驱动液压泵501，液压控制操纵系统5工作，扒装机可以行走移动。