用于将挖掘机改装为新型松土器的改装方法与流程

本发明涉及挖掘机的改装方法，特别涉及一种用于将挖掘机改装为新型松土器的改装方法。

背景技术：

卡特公司全称美国卡特彼勒公司(NYSE: CAT），成立于1925年，卡特彼勒公司总部位于美国伊利诺州。是世界上最大的工程机械和矿山设备生产厂家、燃气发动机和工业用燃气轮机生产厂家之一，也是世界上最大的柴油机厂家之一。卡特彼勒是世界上最大的土方工程机械和建筑机械的生产商，也是全世界柴油机、天然气发动机、工业用燃气轮机以及柴电混合动力机组的主要供应商。卡特彼勒液压挖掘机在业界以回转扭矩、液压动力、可控性、较快的循环时间、可靠性、较低的拥有与运营成本以及最佳生产率（每小时吨数）等特点著称。独特的上机架回转轴承设计可获得更多的表面接触和更长的寿命、提高稳定性以及减少机器的俯仰。在中型液压挖掘机产品领域，卡特彼勒是唯一一家提供紧凑半径、缩小半径以及标准半径的制造商。液压挖掘机装备有 Product Link，使用户可以通过跟踪使用时间、位置、安全性以及机器运行状况从远程位置监视机器。

挖掘机，又称挖掘机械（excavating machinery)，是用铲斗挖掘高于或低于承机面的物料，并装入运输车辆或卸至堆料场的土方机械。挖掘机挖掘的物料主要是土壤、煤、泥沙以及经过预松后的土壤和岩石。从近几年工程机械的发展来看，挖掘机的发展相对较快，挖掘机已经成为工程建设中最主要的工程机械之一。 挖掘机最重要的三个参数：操作重量（质量），发动机功率和铲斗斗容。在我国多年的土木工程施工过程中，挖掘机已经成为了工程中一种必不可少的施工机械。

在传统的施工中，尤其是道路施工，常常涉及开山破石等工序，较多使用的方式为爆破，将大型山体爆破完成后，利用挖掘机及其他机械相互配合完成土石方转运。但因爆破完成后，仍会产生大量体积较大的土体或石体等，需要利用机械将大型土体完成分解，分解为体积适中的石料，完成转运或者作为回填材料使用。且在部分地区，如城市周边等，不宜或不能使用爆破工艺的地区，需要利用机械直接进行开挖。

在大多数时候，都是采用挖掘机直接进行开挖作业，为了增加开挖效率，部分地区采用更换挖机铲斗斗齿，更换更加尖利的斗齿，能够有助于开挖相对坚硬的岩层。但这种施工工艺开挖效率较低，且对挖掘机本身伤害较大，挖掘机的斗齿大都较小，损耗较为严重，且挖掘机机械臂不适合对坚硬土层进行开挖作业。

部分地区将挖机铲斗改装成破碎头，对开挖作业有一定的提升，但同样较低，且破碎机噪音较大，长期在大噪音环境下，对周边群众及施工人员的身体都会产生较大的影响。

技术实现要素：

针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：提供一种安装方便、生产效率高、节约成本，对机械损伤不大且能够有效降低机械本身发出的噪音的机械改装方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种用于将挖掘机改装为新型松土器的改装方法，包括以下步骤：

S101、拆卸挖掘机原有的大臂、小臂及铲斗；

S102、将定制的大臂安装于挖掘机的主机上；其中，所述定制的大臂具有中空的第一填充空间，在所述中空的第一填充空间内填充有能够提高大臂质量的第一填充物；

S103、将定制的小臂安装于定制的大臂上；其中，所述定制的小臂具有中空的第二填充空间，在所述中空的第二填充空间内填充有能够提高小臂质量的第二填充物；

S104、将定制的破土钩安装于小臂上。

其中，在S102步骤中，所述定制的大臂的第一端与所述挖掘机的主机采用第一固定销连接以使得所述定制的大臂能够绕该第一固定销的轴心转动，第二端与所述定制的小臂连接，所述大臂整体呈折弯状，其具有一倾斜段以及一水平段，倾斜段的下倾斜端与所述挖掘机的主机连接，倾斜段的上倾斜端向上且向远离主机的方向倾斜延伸形成，水平段上远离所述倾斜段的一端用于安装定制的小臂。

其中，所述定制的大臂采用锰钢合金制作形成，锰钢合金选用ZGMN13-4以提高抗冲击性。

其中，所述第一填充物为钢、铁填充物质。

其中，在S103步骤中，所述定制的小臂的上端与所述水平段上远离倾斜段的一端采用第二固定销连接以使得所述定制的小臂能够绕该第二固定销的轴心转动；所述定制的小臂上靠近所述挖掘机的一侧面的上段为竖直面，该侧面的下段为逐渐向远离所述挖掘机的主机方向倾斜的倾斜面，所述制定的小臂远离所述挖掘机的主机的一侧面为竖直面以使得所述定制的小臂的下端为尖端；所述定制的小臂与所述水平段之间的连接部位位于下倾斜面与上竖直面相接的位置处。

其中，所述定制的小臂采用锰钢合金制作形成，锰钢合金选用ZGMN13-4以提高抗冲击性。

其中，所述第二填充物为钢、铁填充物质。

其中，所述破土钩通过一门形安装架安装于所述小臂的下端，所述门形安装架包括一第一固定杆、一端与第一固定杆上端枢接的连接杆以及一与所述连接杆另一端枢接的第二固定杆；

在安装连接时，将所述第一固定杆的上端与所述连接杆的一端重合，采用一第三固定销将第一固定杆和所述连接杆的重合部分固定于所述定制的小臂的下段上，所述连接杆能够绕该第三固定销转动；第一固定杆的下端竖直朝下并与破土钩的上端的一侧重合，采用一第四固定销将该第一固定杆和破土钩的重合部分固定于所述定制的小臂的尖端端头；所述连接杆的另一端与所述第二固定杆的上端重合，采用一第五固定销将所述连接杆与所述第二固定杆的重合部分进行连接，所述第二固定杆和连接杆均能够绕该第五固定销转动；所述破土钩上端的另一侧与所述第二固定杆的下端重合，采用一第六固定销将所述破土钩与所述第二固定杆的重合部分进行连接，所述破土钩与所述第一固定杆的重合部分以及与第二固定杆的重合部分位于同一水平面，并且所述破土钩能够同时绕第四固定销和第六固定销朝同一个方向转动。

其中，所述连接杆、第二固定杆以及破土钩能够同时绕对应的固定销转动。

其中，所述破土钩包括连接部以及位于所述连接部下端的破土钩钩本体，所述破土钩与第一固定杆的重合部分、与第二固定杆的重合部分分别位于该连接部的左右两侧，所述破土钩本体由连接部的下表面向下且向主机方向弯弧形成。

本发明的用于将挖掘机改装为新型松土器的改装方法，由于主机及液压等部分均可采用原有挖掘机的主动和液压部分，仅需要替换定制的大臂、小臂及破土钩即可，与传统的需要另外购买松土器的方案相比，极大的节约了成本，通过改装原型机械的小臂，大臂及铲斗，增加原有机械重量，使松土器的工作效率能够有效提高，且不需要像破碎机一般，会制造大量噪音，能够使改装后的松土器很好的完成土石方的破碎工作。

附图说明

图1 是本发明用于将挖掘机改装为松土器的改装方法一实施例的流程图。

图2是经过改装后的松土器的结构示意图。

图3是定制的大臂的结构示意图。

图4是定制的小臂的结构示意图。

图5是定制的破土钩的结构示意图。

图6是定制的可拆卸的钩齿的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参见图1至图6，本实施例的用于将挖掘机改装为新型松土器的改装方法，包括以下步骤：

S101、拆卸挖掘机原有的大臂、小臂及铲斗；

本实施例中的改装方法，仅需要改动挖掘机的大臂、小臂以及铲斗，更换新制的大臂、小臂和破土钩，采用原挖掘机的主机101、液压传动即可实现新的松土器的工作。

S102、将定制的大臂102安装于挖掘机的主机101上；其中，所述定制的大臂102具有中空的第一填充空间，在所述中空的第一填充空间内填充有能够提高大臂102质量的第一填充物；

具体地，按照图1新尺寸及新形状重新定制大臂102，在本步骤中，大臂102是由各个壳壁围合形成的呈块状的具有中空的第一填充空间的外壳。大臂102外壳可使用锰钢合金等具有高抗冲击性的材料制作形成，大臂102的锰钢合金选用ZGMN13-4（C 0.09-1.30，Mn 11.0-14.00，Si 0.30-0.80，Cr 1.50-2.50，S≤0.04 P≤0.07）以提高抗冲击性。

所述第一填充物可以是钢、铁等等能够提高大臂102质量的填充物质，用以增加机械重量，使大臂102能够更好的完成破碎岩层土层的工作。

所述定制的大臂102结构及尺寸如下：所述定制的大臂102的第一端与所述挖掘机的主机101采用第一固定销连接（具体为铆钉）以使得所述定制的大臂能够绕该第一固定销的轴心转动，第二端与所述定制的小臂103连接（采用第二固定销与小臂103的上端连接），所述大臂102整体呈折弯状，其具有一倾斜段以及一水平段，倾斜段的下倾斜端与所述挖掘机的主机101连接，倾斜段的上倾斜端向上且向远离主机101的方向倾斜延伸形成，水平段上远离所述倾斜段的一端用于安装定制的小臂103。具体请参见图2，在大臂102的下倾斜端端头处开设有第一连接孔，第一连接孔的孔径R=300mm，第一铆钉的半径R=250mm，下倾斜段的长度L1=2700mm，水平段的长度L2=2500mm，在水平段远离下倾斜段的一端端头处开有第二连接孔，第二连接孔的孔径R=350mm，采用第二铆钉（半径R=250mm）与小臂103的上端连接。新定制的大臂102安装于原挖掘机的大臂的原安装位置处。液压传动部分的液压管沿大臂102的上侧臂设置，液压传动部分采用原挖掘机的液压传动方式，本方案中不对液压传动作更改，用于驱动大臂、小臂动作，从而带动破土钩上下动作。在倾斜段与水平段之间具有一个弧形折弯段，弧形折弯段的上侧面（外弧面）的半径R=2000mm，下侧面（内弧面）的半径R=2500mm。

S103、将定制的小臂103安装于定制的大臂102上；其中，所述定制的小臂103具有中空的第二填充空间，在所述中空的第二填充空间内填充有能够提高小臂103质量的第二填充物；

小臂103外壳可使用锰钢合金等具有高抗冲击性的材料制作形成，小臂103的锰钢合金选用ZGMN13-4（C 0.09-1.30，Mn 11.0-14.00，Si 0.30-0.80，Cr 1.50-2.50，S≤0.04 P≤0.07）以提高抗冲击性。

所述第二填充物可以是钢、铁等等能够提高大臂102质量的填充物质，用以增加机械重量，使小臂103能够更好的完成破碎岩层土层的工作。

在本实施例中，相较之前原装卡特349挖掘机，通过增加机械臂内填充物的方法，将大臂102质量增加至7吨，小臂103重量增加至9吨左右，原装卡特349挖掘机总重量约49吨，增加填充物后，卡特349松土器的质量能增加至约65吨，通过较大的质量，能够通过松土钩对岩层施加更大的压强已达到破碎坚硬岩层的目的。

小臂103与大臂102的连接关系、结构及尺寸如下：所述定制的小臂103的上端与所述水平段上远离倾斜段的一端采用第二固定销连接以使得所述定制的小臂能够绕该第二固定销的轴心转动；所述定制的小臂103上靠近所述挖掘机的一侧面的上段为竖直面，该侧面的下段为逐渐向远离所述挖掘机的主机101方向倾斜的倾斜面，所述制定的小臂103远离所述挖掘机的主机101的一侧面为竖直面以使得所述定制的小臂103的下端为尖端；所述定制的小臂103与所述水平段之间的连接部位位于下倾斜面与上竖直面相接的位置处。

在本实施例中，在小臂103的上竖直面与下倾斜面交接处开设有第三连接孔，第三连接孔的孔径R=250m，在将小臂103安装在大臂102上时，将该第三连接孔与第二连接孔重合，然后采用所述第二固定销（本例采用铆钉）穿过第三连接孔和第二连接孔后进行固定。第二连接孔的孔径与第三连接孔的直径相等。将所述第三连接孔设于小臂103的上竖直面与下倾斜面的夹角位置处，一方面是为了方便小臂103与大臂102之间更好连接配合，另一方面，小臂103有上端更好的与液压传动部分相连接。另外，小臂103远离大臂102的竖直面的下端不设置成与靠近大臂102的下倾斜面，其用意是在保证小臂103下端为尖端（更方便与破土钩104相连）的情况下尽量不减小小臂103的面积，进而尽量不减小小臂内空的填充空间，使得在不增大小臂103的尺寸的情况下，尽量填充更多的填充物，达到节约材料成本的同时保证小臂的重量达到要求。

所述小臂103同样由各个壳臂围合形成具有中空空间的薄块状。参见图4，其上端宽度L3=1400mm，靠近大臂102的上竖直侧面的长度L4=1800mm，下倾斜面的长度L5=1900，远离挖掘机的主机101的竖直面的长度L6=4000mm。

S104、将定制的破土钩104安装于小臂103上。

本步骤中，所述破土钩104通过一门形安装架20安装于所述小臂103的下端，所述门形安装架20包括一第一固定杆201、一端与第一固定杆201上端枢接的连接杆202以及一与所述连接杆另一端枢接的第二固定杆203。在安装连接时，将所述第一固定杆201的上端与所述连接杆202的一端重合，采用一第三固定销将第一固定杆201和所述连接杆202的重合部分固定于所述定制的小臂103的下段上，所述连接杆202能够绕该第三固定销转动；第一固定杆201的下端竖直朝下并与破土钩104的上端的一侧重合，采用一第四固定销将该第一固定杆201和破土钩104的重合部分固定于所述定制的小臂103的尖端端头；所述连接杆202的另一端与所述第二固定杆203的上端重合，采用一第五固定销将所述连接杆202与所述第二固定杆203的重合部分进行连接，所述第二固定杆203和连接杆202均能够绕该第五固定销转动；所述破土钩104上端的另一侧与所述第二固定杆203的下端重合，采用一第六固定销将所述破土钩104与所述第二固定杆203的重合部分进行连接，所述破土钩104与所述第一固定杆201的重合部分以及与第二固定杆203的重合部分位于同一水平面，并且所述破土钩104能够同时绕第四固定销和第六固定销朝同一个方向转动。

所述连接杆202、第二固定杆203以及破土钩104能够同时绕对应的固定销转动。

具体请参见图4及图5，在小臂103的下端靠近远离挖掘机的主机101的竖直面由上至下的开设有第四连接孔和第五连接孔；在第一固定杆201的上端开设有第六连接孔，在第一固定杆201的下端开设有第七连接孔，在连接杆202的左端（靠近小臂103的一端）开设有第八连接孔，在连接杆202的右端开设有第九连接孔，在第二固定杆203的上端开设有第十连接孔，在第二固定杆203的下端开设有第十一连接孔，在破土钩104的左侧相应于第七连接孔的位置处开设有第十二连接孔，在破土钩104的右侧相应于第十一连接孔的位置处开设有第十三连接孔。

在连接各个固定杆时，将连接杆202上的第九连接孔与第二固定杆203上端的第十连接孔对准，采用第五固定销进行连接；将第一固定杆201上的第六连接孔、连接杆202上的第八连接孔和小臂103上的第四连接孔对准，利用第三固定销将第一固定杆201的上端、连接杆202的左端固定在小臂103上；将第一固定杆201下端的第七连接孔、破土钩104左侧的第十二连接孔以及小臂103上的第五连接孔对准，利用第四固定销将第一固定杆201的下端和破土钩104上端左侧部分固定在小臂103上；将第二固定杆203下端的第十一连接孔与破土钩104右侧的第三十连接孔对准，利用第六固定销将破土钩104与第二固定杆203的下端进行连接。

第一固定杆201的长度L7=780mm，连接杆202的长度L8=900mm，第二固定杆203的长度L6=700mm。

所述破土钩104包括连接部、位于所述连接部下端的破土钩104钩本体以及与破土钩104本体可拆卸连接的钩齿，所述破土钩104与第一固定杆201的重合部分、与第二固定杆203的重合部分分别位于该连接部的左右两侧，所述破土钩104本体由连接部的下表面向下且向主机101方向弯弧形成。

具体地，请详见图5，连接部呈长块状，第十二连接孔和第十三连接孔分别设于连接部，在连接部的上边相应于第十二连接孔和第十三连接孔的位置处为分别与它们相匹配的弧形边，其半径R=280mm。

破钩本体呈弯弧状，尖端朝挖掘机的主机101方向且朝下，靠近挖掘机的主机101的弧面（内弯弧面）半径R=710mm，相对的另一弧面（外弧面）半径R=850mm。在内弧面与外弧面的下端相接处通过一半径R=165的弧段相连接。在该尖端处开设有第十四连接孔。

所述钩齿的上端面为向上拱起的弧形面，其半径R=280mm，在所述钩齿的上端的处开设有第十四连接孔，通过第七固定销将钩齿可拆卸连接于破土钩104本体的尖端部分。

钩齿尺寸为160*278，采用锰钢合金制作，锰钢型号同样选用ZGMn13-5（C 0.75-1.30 Mn 11.0-14.00，Si 0.30-1.00，Mo 0.90-1.20，S ≤0.04，P≤0.07）韧性较高，且耐冲击，因岩层破碎工作主要作用点在松土钩尖端，所以在松土钩尖端设置一可拆卸钩齿，如因磨损等原因需要更换，可直接更换钩齿，以减少成本。

本发明将传统卡特349挖掘机改装成新型钩型松土器，通过改装原型机械的小臂103，大臂102及铲斗，增加原有机械重量，使松土器的工作效率能够有效提高，且不需要像破碎机一般，会制造大量噪音，能够使卡特349钩型松土器很好的完成土石方的破碎工作。

以上仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。