一种自动变频的氮爆式液压破碎锤的制作方法

1.本发明涉及液压设备技术领域，具体涉及一种液压破碎锤，特别是一种改进式自动变频氮爆液压破碎锤，特别应用于矿山开采及二次破碎、建筑拆除、隧道施工、障碍清除等场合。


背景技术：

2.液压破碎锤是一种能够将液压能转化为机械能，从而对外做功的机械工具，也是特别的机具。液压破碎锤的高压油动力来源于挖掘机、装载机或者泵站。用于矿山开采、石料破碎、道路开挖、建筑拆除等。
3.这几年，破碎锤广泛被应用于各种工地，较多的是被安装在挖掘机的前端，进行矿山开采、石料的二次破碎。目前环保要求越来越严苛，停止了原来依赖炸药将山体岩石爆破的方式，改为主要依靠破碎锤进行采石和破碎，因此，破碎锤的需求也得到较大发展。
4.传统液压破碎锤工作原理：
5.传统液压破碎锤主要由前缸体、中缸体、后缸体、换向阀、活塞、钎杆、储能器等部件组成，中缸体是重要部件，它的上下两端分别与后缸体以及前缸体连接，钎杆设置前缸体上，换向阀和储能器设置在中缸体上，中缸体上还布置进油通道、回油通道。中缸体与活塞之间还布置前工作腔和后工作腔。当活塞处于最低端时，此时换向阀处于下极限位置，活塞的前工作腔通过换向阀与进油通道的高压油相通，而活塞后工作腔经换向阀与回油通道相通流回液压油箱，此时，活塞在前工作腔的高压油作用下，向上作加速运动，同时压缩尾部氮气室的氮气，储蓄能量。当活塞到达上部顶端时，换向阀与活塞后工作腔联通，高压油进入活塞后工作腔，高压油在后工作腔的作用面积大于前工作腔的作用面积，活塞向下的力大于向上的力，活塞在液压力以及储能器内氮气压力的双重作用下，向下运动，打击钎杆。钎杆打击岩石工作。活塞打击结束后开始向上回程，这样的结构，活塞往复运动，带动钎杆连续破碎作业。
6.传统的破碎锤也有一些不足的地方，需要加以改进优化，例如以下几点：
7.1.打击力单一施工效率较低：换向阀、进油回油管路固定，活塞行程固定，这样造成打击力和打击频率相对比较单一，如果不同的道路地表破碎作业需要改变打击频率和打击力，只能依靠人工调整，而且调整只能在有限范围内微调。问题是，当遇到硬度较高的岩石，因为无法提供足够的打击力，显得无从下手，有些机手只能锲而不舍地长时间对准顽石击打，容易造成破碎锤疲劳故障。当遇到松脆容易破碎的石头，本来可以加快速度施工，但是无法以更大频率施工，也只能按部就班地大行程怠速破碎，耽误工时，降低效率；
8.2.换向阀座笨重占用空间较大：传统液压破碎锤依靠换向阀对高压油进行切换，驱使活塞上下往返运动。换向阀安装在换向阀座内，换向阀座布置在中缸体的侧面，体积较大占用空间多，给破碎锤的设计施工带来不便，容易引起故障隐患；
9.3.中缸体的机体结构不够合理：传统破碎锤的中缸体横截面为长方形结构，长度与宽度不等，这种结构容易造成内部应力不均匀，强度和结构不够合理；
10.4.通体螺栓和螺母有隐患：液压破碎锤依靠通体螺栓和螺母对各个部件紧固在一起，使破碎锤成为一个整体工作从而输出打击力施工。通体螺栓非常重要，其紧固程度决定破碎锤能否正常工作！传统液压破碎锤的用螺母锁紧通体螺栓。有时候会出现螺母松动，或者锁紧力过大而断裂现象；
11.5.维护检修不太方便：传统液压破碎锤因为换向阀、阀座、储能器等结构布置有些复杂，造成维护检修比较繁琐。


技术实现要素：

12.本发明目的是：鉴于背景技术中的传统使用的破碎锤打击频率单一、人工调节变频不便的技术不足，我们设计提出一种自动变频的氮爆式液压破碎锤，以全新变频阀取代传统换向阀，可自动调整打击频率，省去人力手动调节变频打击的麻烦，实用高效，适用于有软有硬的待打击表面破碎需求，全新设计中缸体为正方体结构，轴线方向分布油路多样，可以适应多种打击频率的调节，且提高通体螺栓螺母连接方式，安全性、可靠性高。
13.为解决上述问题采取的技术方案是：
14.一种自动变频的氮爆式液压破碎锤，包括外壳、前衬板、后衬板、上缸体、横截面呈正方形的中缸体、下缸体、通体螺栓、换向阀、活塞、用于自动调节活塞行程的变频阀、储能器和用于破碎撞击的钎杆，
15.所述外壳安装在挖掘机的前端，所述上缸体、中缸体和下缸体依次固连，并由通体螺栓沿着各缸体四角设有的锁紧孔穿套，再由螺母锁紧三者，
16.所述上缸体上部设置有换向阀和变频阀，侧面设置有储能器、进油法兰接口和回油法兰接口，上缸体内部设置有氮气室，氮气室连通储能器，用于配合储能器蓄能助推，所述换向阀包括换向阀壳、换向阀芯、换向阀盖，所述变频阀包括变频阀套、变频阀芯、变频压盖、调频螺帽，所述换向阀和变频阀均通过油压变化自动调整阀芯动作，以适应不同工况下破碎力度的需要，
17.所述中缸体轴线方向分布若干个油路，包括长冲程油路、短冲程油路，以适应活塞不同的行程变化调整。
18.进一步地，所述下缸体外周对面贴合有前衬板，并通过侧板螺栓螺接固连在外壳下部，所述上缸体外周对面贴合有后衬板，并通过侧板螺栓螺接固连在外壳上部。
19.实施本发明的有益效果是：
20.1.该自动变频的氮爆式液压破碎锤以全新变频阀取代传统换向阀，可自动调整打击频率，省去人力手动调节变频打击的麻烦，实用高效；
21.2.适用于有软有硬的待打击表面破碎需求；
22.3.全新设计中缸体为正方体结构，轴线方向分布油路多样，可以适应多种打击频率的调节；
23.4.变频阀、换向阀组件，安装在上缸体的内部顶端，占用空间小，更加合理，方便破碎锤更加安全可靠地施工。如果需要检测换向阀，很方便地打开上缸体顶部的阀盖和紧固螺母。
附图说明
24.图1为本实施例自动变频的氮爆式液压破碎锤的爆炸图；
25.图2为本实施例所述上缸体、中缸体和下缸体各个组件的爆炸图；
26.图3为本实施例变频阀、换向阀、进油法兰接口、回油法兰接口和储能器的结构爆炸图；
27.图4为本实施例液压油路原理图；
28.其中，1-外壳，2-前衬板，3-后衬板，4-销轴，5-侧板螺栓，6-侧板垫片，7-侧板螺母，8-挡销，9-铁堵头，10-衬板套，11-扁销，12-耳套，13-锁紧螺栓，14-挡圈，15-锁紧螺母，16-长冲程油路，17-短冲程油路，18-冲程模式油路，19-冲击管路，20-油封，21-回油管路，22-蓄能管路，23-进油管路；
29.特别地，a-中缸体，b-下缸体，c-上缸体，c2-变频阀套，c3-变频压盖，c4-变频阀芯，d-换向阀，d1-换向阀壳，d2-换向阀芯，d3-换向阀盖，d10-调频阀芯，d11-调频螺帽，d12-内六角堵头，e-活塞，f-钎杆，g-外套，h-内套，i-储能器，i1-o型圈，i2-储能器组件，i3-皮碗，i4-储能器盖，i5-内六角螺丝，i6-储能器顶针，j-通体螺栓，k-活塞环，l-进油法兰接口，l1-卡簧，l2-转向套，l3-内六角锁紧螺丝，l4-油管接头，m-变频阀。
具体实施方式
30.下面将结合本发明提供的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
31.实施例：
32.请参阅图1-3，本实施例提出一种自动变频的氮爆式液压破碎锤，包括外壳1、前衬板2、后衬板3、上缸体c、横截面呈正方形的中缸体a、下缸体b、通体螺栓j、换向阀d、活塞e、用于自动调节活塞e行程的变频阀、储能器i和用于破碎撞击的钎杆f。
33.参阅图1，所述外壳1安装在挖掘机的前端，所述上缸体c、中缸体a和下缸体b依次固连，并由通体螺栓j沿着各缸体四角设有的锁紧孔穿套，再由螺母锁紧三者，
34.参阅图2和图3，所述上缸体c上部设置有换向阀d和变频阀，侧面设置有储能器i、进油法兰接口l和回油法兰接口，上缸体c内部设置有氮气室(图中未示出)，氮气室连通储能器i，用于配合储能器i蓄能助推，所述换向阀d包括换向阀壳d1、换向阀芯d2、换向阀盖d3，所述变频阀m包括变频阀套c2、变频阀芯c4、变频压盖c3、调频螺帽d11，所述换向阀d和变频阀m均k可通过油压变化自动调整阀芯动作，以适应不同工况下破碎力度的需要。
35.所述中缸体a轴线方向分布三个油路，包括长冲程油路16、短冲程油路17，以适应活塞e不同的行程调整，利用变频阀m调整冲程模式油路与长冲程油路16，或者与短冲程油路17适配，改变活塞e的行程，再配合换向阀d、进油油压、储能器i对活塞实施往返冲击动作控制。
36.进一步的实施方案是，所述下缸体b外周对面贴合有前衬板2，并通过侧板螺栓5螺接固连在外壳1下部，所述上缸体c外周对面贴合有后衬板3，并通过侧板螺栓5螺接固连在外壳1上部。
37.进一步的实施方案是，所述换向阀d和变频阀m可通过油压调整阀芯动作，例如采用阿特拉斯的多位多通变频阀(现有技术)可根据油压变化自动实现油路调整，自主调整到
长冲程油路16或短冲程油路17，以适应不同工况下破碎力度的需要。
38.本破碎锤技术优势在于如下关键技术要点：
39.关键技术一：变频调整冲程技术。参阅图4，这是对传统液压破碎锤的一次革命！通过变频阀、换向阀d、多路油道，众多油道密集分布在中缸体aa的内部，与活塞e共同配合来实现。其工作原理是，当破碎锤施工时，如果遇到硬度比较大的岩石，钎杆f阻力增大，破碎锤感知到油压变大，变频阀和换向阀d根据变更后的油压，自动调整选择中缸体a内部偏上端的油道工作，加大了活塞e行程，降低了打击频率，相应加大打击力，带动钎杆f把坚固的岩石击碎。如果石头更硬，则活塞e行程更大，打击力更大，直至可以将它击碎为止。反之，遇到松软的石块时，钎杆f阻力减少，破碎锤感应到油压变小，变频阀和换向阀d根据变小的油压，自动选择联通中缸体a内部偏下端的油道工作，缩短了活塞e行程，也就是减少打击力，松软石块也不需要大的打击力，同时提高了打击频率，让施工速度更快。本发明打击频率可以在80次-200次/分钟范围调整，调整范围较宽，而且是自动调整。传统破碎锤打击频率一般在50次/分钟以内微小调整，而且必须手动调整，比较繁琐。总之，本发明就是“遇硬则更坚强、遇软则更快捷”，随时根据施工的具体石头现状自动调整到最佳状态，真正实现效率最大化。
40.关键技术二：新型中缸体a，中缸体a是破碎锤的核心部件，本发明全新设计的中缸体a有两大亮点：1、中缸体a的横截面是标准正方形，结构更合理，机械加工和热处理应力分布均匀，中缸体a强度更大。2、中缸体a的内部上下密集分布了众多的油道，不同的油道对应不同的活塞e行程，这也是本发明实现变频工作的必要保障。
41.关键技术四：结构布置新颖合理。取消原来布置在中缸体a的侧面的换向阀d座，让中缸体a外围更加简洁。变频阀、换向阀d组件，安装在上缸体c的内部顶端，占用空间小，更加合理，方便破碎锤更加安全可靠地施工。如果需要检测换向阀d，很方便地打开上缸体c顶部的阀盖和紧固螺母就行，非常方便简单。
42.本破碎锤彻底解决传统破碎锤效率低的问题，遇到硬石头自动提高打击力来对付，遇到软石头则自动提高打击频率来加快施工进度，实现施工效率提升到原来的两倍以上。欧洲制造的全液压破碎锤，虽然也是自动变频功能，但是没有储能器i助力。本发明具有自动变频加上氮气储能器i配合，工作效率更大；油耗低更环保：采用这种新型破碎锤，去完成固定的工程量，施工更快、节约了能源，减少排放更加环保，为社会创造更多价值；故障低寿命长：新型中缸体a结构更合理更坚固；新型通体螺栓j更加安全可靠。本发明避免传统破碎锤长期呆板地处于高打击力状态，自动变频阀功能让破碎锤有些时候选择合理降低打击力来施工，这样减少了机械磨损，降低了故障率，提高了使用寿命；检修方便节约时间：新型变频阀体积更小，简约而不简单，可靠性更高；采用缸体顶部嵌入式安装，检修更加方便，大大节约了时间。
43.上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。