新型破岩臂、破岩机及其破岩方法与流程

本发明属于挖掘设备领域，尤其是涉及新型破岩臂及破岩机。

背景技术

岩石破碎是采掘作业中使部分岩体脱离母体并破碎成岩块的工艺，现有技术中主要有爆炸破碎、机械破碎、水射流破碎和热力破碎等四种。

其中，爆炸破碎：利用炸药或其他爆炸物瞬间释放的巨大能量破碎岩石，目前应用最广也最有效。

机械破碎：分切削、冲凿、碾压、研磨四种方式。破岩时，破岩工具进入岩石，在工具移动前方的岩体内，出现密实核。在密实核周围产生较大块的崩碎体。机械破碎在硬岩中应用不广的主要原因是工具磨损严重。其磨损程度主要取决于岩石内硬矿物(主要是石英)的含量和颗粒大小。

水射流破碎：分低压大流量和高压小流量两种。前者压力不超2×107pa，多用于水力采矿或采煤(见水力采煤法，砂矿露天水力开采)；后者压力可达几亿帕(pa)以上，用来切割岩石。此外还研制出脉冲式射流技术，可有效地破碎坚固岩石而无需很大功率。目前最高的瞬间压力，已达5.6gpa。高压水射流破碎岩石的能耗高，机械构造较复杂，多作为掘进机和露天牙轮钻机破碎岩石的辅助手段。

热力破碎：在岩体内形成高的温度梯度，并利用岩石各组分的热胀系数不同，形成热应力，使岩体剥落或酥碎。含石英较多的岩石使用此法效果较好。现代加热方法有铝热剂、火焰喷射、等离子焰、微波、红外线照射、高能电子束、强大的击穿电流、激光等。但除火焰喷射法(火钻)外，其他均处于试验阶段。

就上述四种工艺而言，机械破碎因具有安全性高、破碎效果好等优点而被为广泛使用。目前，机械破碎的主要是采用普通挖掘机搭载破岩机具(液压破碎锤、高频破碎锤、松土器、岩石臂等)、裂石器、推土机等进行破岩作业。

现有技术的岩石臂如图2、3所示，图2的岩石臂包括大臂、小臂和破碎器，破碎器通过摇摆臂和工字架与破碎油缸连接，具有结构复杂，安装繁琐，使用寿命短等问题；图3的岩石臂为物理一体式岩石臂，小臂和破碎器一体成型，使用寿命有延长，挖掘力也比较大，但是存在破碎器角度不能调节、破击对象单一不可调节的问题；因此，如何设计一种结构简单、破碎器角度可调、安装效率高、加工成本低、灵活切换实现对不同硬度对象进行破击的岩石臂，成为本领域亟待解决的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明旨在解决现有岩石臂结构复杂、安装繁琐的问题，提供一种结构简单、破碎器角度可调、安装效率高、加工成本低、灵活切换实现对不同硬度对象进行破击的新型破岩臂。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

新型破岩臂，包括

一小臂，成条状，上宽下窄；

一破碎器，其顶部设有第一铰接部和第二铰接部，所述第一铰接部与所述小臂下部铰接；

破碎油缸，设置在所述小臂和破碎器之间，所述第二铰接部通过破碎油缸与所述小臂上部连接；

所述小臂下端设置有第一包容腔，所述第一铰接部设于所述第一包容腔内，所述第二铰接部设于所述第一包容腔外，所述破碎油缸驱动所述第二铰接部并以所述第一铰接部的铰接点为中心转动；当所述破碎油缸收缩促使所述第二铰接部会抵住所述小臂并形成面接触，所述破碎器和所述小臂为一体状态；当所述破碎油缸伸开时，所述第二铰接部与所述小臂的接触面相背离，所述破碎器和所述小臂为分离状态。

进一步，所述第一包容腔包括一对平行设置的第四耳板，所述第四耳板的前端为劣弧形，所述第四耳板的后端为多段线形成的类似弧形，两个所述第四耳板的后端之间通过一多段板形成的类似弧形板连接封堵形成所述第一包容腔。

进一步，所述破碎器顶部的第一铰接部为弧形凸块，所述第二铰接部为类似“凸”字形连接块，所述“凸”字形连接块顶部为弧形；

所述“凸”字形连接块顶部的弧形靠近所述第一铰接部的一侧连接一个向下延伸并与第一铰接部平滑连接的第一斜面，第一斜面设置在第二铰接部的边缘处，第一包容腔的上边缘处设置有第二斜面，第一斜面和第二斜面为第二铰接部和小臂抵住时的接触面；

或者，所述“凸”字形连接块顶部的弧形靠近所述第一铰接部的一侧连接一个向下延伸并与第一铰接部平滑连接的l型台阶面，所述l型台阶面设置在第二铰接部的边缘处，第一包容腔上边缘处设置有l型槽面，所述l型台阶面和所述l型槽面为第二铰接部和小臂抵住时的接触面。

进一步，所述第一铰接部下方设有弧形分界线，所述破碎器由所述弧形分界线开始向下逐渐收窄。

进一步，所述破碎器的最窄处整体焊接或一体制有一尖锐状破碎头，所述破碎头外可拆卸地设置有保护套或加强套。

一种破岩机，包括上述的新型岩石臂，还包括车体、大臂、大臂油缸和小臂油缸，所述大臂与小臂中部铰接，所述大臂中后部与所述小臂的后部之间铰接有小臂油缸，所述破碎油缸和所述小臂油缸分别位于小臂的两侧，所述大臂的后端铰接在车架上，所述车架与所述大臂中前端之间铰接有大臂油缸。

进一步，所述小臂中部设有第二包容腔，所述大臂前端设于所述第二包容腔内，并与所述小臂铰接。

进一步，所述第二包容腔包括一对平行设置的第三耳板，所述第三耳板底部为劣弧形，顶部为优弧形，两个所述第三耳板底部通过一劣弧形板连接封堵形成所述第二包容腔。

一种应用上述的破岩机的破岩方法，包括如下步骤：

s1：进入待破岩区域，启动所述破岩机；

s2：进入表层破击环节，启动破碎油缸，让破碎油缸伸出，使所述第二铰接部与所述小臂的接触面相背离，破碎器围绕第一铰接部的铰接点转动，破碎头实现较大范围的破击；

s3：进入硬质层破击环节，让破碎油缸缩回，使所述第二铰接部与所述小臂形成面接触，实现破碎器紧抵住小臂，破碎器与小臂为一体状态，操作小臂油缸的伸缩，破碎器与小臂在自身重力和小臂油缸的推力共同作用下，由破碎头实现对深层或硬质层的破击；

s4：根据破击区域的实际情况，控制破碎油缸，切换破碎器与小臂的一体与分离状态，实现对深层或硬质层、与表层或软质层破击的快捷切换；

s5：进入下一个待破岩区域。

进一步，在步骤s2后还包括如下步骤：

s21，选择启动大臂油缸的伸出与缩回，或者启动大臂与车体的旋转设置，实现对更大区域范围的表层或软质层破击；

或者，

在步骤s3后还包括如下步骤：

s31，调整破碎油缸，使得破碎器与小臂处于一体状态，破碎头垂直于破击对象，启动大臂油缸，破碎头深入破击对象，实现对深层或硬质层的破击。

相对于现有技术，本发明所述的新型破岩臂具有以下优势：

由于采用上述技术方案：

1.本发明通过对小臂及破碎器结构的改造，即小臂前端设置第一包容腔、破碎器顶部设置第一铰接部和第二铰接部，第一铰接部铰接于第一包容腔内，第二铰接部铰接破碎油缸，省去了摇摆臂和工字架，结构简化，进而提高装配效率降低加工成本，以及省去了摇摆臂、减少一个传力环节，提高破击力量的传递效率。

2.破碎油缸收缩和伸张，可以促成破碎器和小臂呈现一体或分离二种状态，即破碎油缸收缩时(如到底时)破碎器会抵住小臂，与小臂成为一体，提高破击力，有利针对硬质层或深层发挥作用；当破碎油缸伸张时，破碎器与小臂成为分离状态，破碎器的活动范围增大，对于表层及软质层破击有利。

此外，破碎油缸在破碎器和小臂一体时，会对破碎油缸有一定程度的保护作用，可以延长破碎油缸的使用寿命。

3.本发明中第一包容腔由一对平行设置的第四耳板及两者后端之间由多段板形成的类似弧形板封堵形成，有利于形成容纳第一铰接部的包容空间，提高对破碎器稳定性的控制性能。

4.破碎器第一铰接部为劣弧形凸块，第二铰接部为类似“凸”字形连接块，“凸”字形连接块顶部为弧形(或半圆形)，方便与破碎油缸铰接及运动，“凸”字形连接块顶部的弧形(或半圆形)的左侧连接一个向下延伸并与第一铰接部平滑连接的第一斜面，与第一包容腔的类似优弧形板靠近第二铰接部一侧的最后一段形成的第二斜面(多段板形成的类似优弧形板靠近第二铰接部一侧的最后一段(即右侧边缘处)为第二斜面)，也就是说位于第一包容腔右侧边缘处的第二斜面和破碎器顶部左侧边缘处的第一斜面作为第二铰接部和小臂抵住时的接触面，既保证了破碎器的运动及角度调节空间，又能保证小臂和破碎器良好接触，提高小臂和破碎器成为一体臂时的稳定强度；l型槽面和l型台阶面的设置，减少了第一铰接部与小臂的铰接轴(销子)的负荷，同时增强小臂和破碎器直接连接时的稳定性。

5.破碎器由所述弧形分界线开始向下逐渐收窄，最窄处制有尖锐的破碎头，一是有利增大破击头处的压强值，有利破击，二是体积小可以增加破碎头的进入深度；破碎器外部设置有保护套或加强套，可以对破碎器有保护作用，而且在需要时更换成高硬度的加强套，有利于破击任务的完成，同时可拆卸连接方便更换。

6.本发明的破击方法中，充分利用本发明破击机设备，实现二种工作模式：破碎器和小臂分离状态可以实现大范围的表层或软质层破击、破碎器和小臂一体状态可以实现深层或硬质层破击；同时根据工作需要可灵活切换上述二种模式。

7.破击方法中，大臂油缸的伸缩，增加水平位移方向的破击长度，或者大臂与车体的旋转，形成以车体中心为圆心、大臂为半径圆环状区域的破击，上述方式实现对更大区域范围的表层破击；调整小臂油缸，使得破碎器与小臂大体处于竖直状态，二者重心下移，有效利用破碎器与小臂一体重力作用，实现挖掘深度增加。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明一种状态的结构示意图；

图2是一种现有技术的结构示意图；

图3是另一种现有技术的结构示意图；

图4是破碎器的立体图；

图5是大臂、小臂和破碎器连接结构的立体图；

图6是本发明另一种状态的结构示意图；

图7是大臂、小臂和破碎器分解结构的立体图；

图8是小臂和破碎器的另一个实施例的结构示意图；

图9是图8的分体结构示意图；

图10是破岩流程图。

附图标记说明：

1.摇摆臂，2.工字架，3.小臂，4.小臂油缸，5.破碎器，6.大臂，7.护套，8.破碎油缸，9.大臂油缸，10.销，31.第二斜面，32.第一耳板，33.第二耳板，34.第三耳板，35.第四耳板，36.第一包容腔，37.l型槽面，51.第五耳板，52.第一铰接孔，53.弧形分界线，54.第一铰接部，55.破碎头，511.第一斜面，512.第二铰接孔，513.弧形或半圆形，514.l型台阶面，61.第六耳板，62.空心轴，63.加强筋。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，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、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1-10所示，新型破岩臂，包括一小臂3，成条状，上宽下窄；其上背部设有一对平行设置的第一耳板32，第一耳板32垂直于小臂3的背板，第一耳板32用于铰接小臂3油缸4的伸缩杆。

破碎器5，顶部设有第一铰接部54和第二铰接部，所述第一铰接部54与所述小臂3下部铰接，所述第二铰接部通过破碎油缸8与所述小臂3上部连接；

破碎油缸8，设置在所述小臂3和破碎器5之间；

所述小臂3下端设置有第一包容腔36，所述第一铰接部54设于所述第一包容腔36内，所述第二铰接部设于所述第一包容腔36外，所述破碎油缸8驱动所述第二铰接部以所述第一铰接部54的铰接点为中心转动；当所述破碎油缸8收缩促使所述第二铰接部会抵住所述小臂并形成面接触，所述破碎器和所述小臂为一体状态；当所述破碎油缸伸开时，所述第二铰接部与所述小臂的接触面相背离，所述破碎器和所述小臂为分离状态。本发明通过对小臂及破碎器结构的改造，即小臂前端设置第一包容腔、破碎器顶部设置第一铰接部和第二铰接部，第一铰接部铰接于第一包容腔内，第二铰接部铰接破碎油缸，省去了摇摆臂和工字架，结构简化，进而提高装配效率降低加工成本，以及省去了摇摆臂、减少一个传力环节，提高破击力量的传递效率。

破碎油缸收缩和伸张，可以促成破碎器和小臂呈现一体或分离二种状态，即破碎油缸收缩时(如到底时)破碎器会抵住小臂，与小臂成为一体，提高破击力，有利针对硬质层或深层发挥作用；当破碎油缸伸张时，破碎器与小臂成为分离状态，破碎器的活动范围增大，对于表层及软质层破击有利。

此外，破碎油缸在破碎器和小臂一体时，会对破碎油缸有一定程度的保护作用，可以延长破碎油缸的使用寿命。

所述第一包容腔36包括一对平行设置的第四耳板35，所述第四耳板35的前端为裂弧形，所述第四耳板35的后端为多段线形成的类似优弧形，两个所述第四耳板35的后端之间通过一多段板形成的类似优弧形板连接封堵形成所述第一包容腔36。第一包容腔由一对平行设置的第四耳板及两者后端之间由多段板形成的类似优弧形板封堵形成，结构简单，成本低。

所述破碎器5顶部的第一铰接部54为劣弧形凸块，该劣弧形凸块上设有与小臂3前端铰接的第一铰接孔52，所述第二铰接部为一对平行设置的第五耳板51，第五耳板51垂直于破碎器5的顶面，且为类似“凸”字形连接块，所述“凸”字形连接块顶部为弧形或半圆形513，弧形或半圆形513下方设有用于插入销10进而连接破碎器5和破碎油缸8的第二铰接孔512，所述“凸”字形连接块顶部的弧形或半圆形513的左侧连接一个向下延伸并与第一铰接部54平滑连接的第一斜面511，所述“凸”字形连接块顶部的弧形或半圆形513的右侧连接一个向下延伸并与破碎器5远离所述劣弧形凸块一侧平滑连接的弧形面，所述多段线形成的类似优弧形板靠近所述第二铰接部一侧的最后一段为第二斜面31，所述第一斜面511和所述第二斜面31为第二铰接部和小臂3抵住时的接触面。破碎器第一铰接部为劣弧形凸块，第二铰接部为类似“凸”字形连接块，“凸”字形连接块顶部为弧形或半圆形，方便与破碎油缸铰接及运动，“凸”字形连接块顶部的弧形或半圆形的左侧连接一个向下延伸并与第一铰接部平滑连接的第一斜面，与第一包容腔的类似优弧形板靠近第二铰接部一侧的最后一段形成的第二斜面(多段板形成的类似优弧形板靠近第二铰接部一侧的最后一段(即右侧边缘处)为第二斜面)，也就是说位于第一包容腔右侧边缘处的第二斜面和破碎器顶部左侧边缘处的第一斜面作为第二铰接部和小臂抵住时的接触面，既保证了破碎器的运动及角度调节空间，又能保证小臂和破碎器良好接触，提高小臂和破碎器成为一体臂时的强度。

或者，所述“凸”字形连接块顶部的弧形靠近所述第一铰接部54的一侧连接一个向下延伸并与第一铰接部54平滑连接的l型台阶面514，所述l型台阶面514设置在第二铰接部的边缘处，第一包容腔36上边缘处设置有l型槽面37，所述l型台阶面514和所述l型槽面37为第二铰接部和小臂3抵住时的接触面。l型槽面和l型台阶面的设置，减少了第一铰接部与小臂的铰接轴(销子)的负荷，同时增强小臂和破碎器直接连接时的稳定性。

所述第一铰接部54下方设有弧形分界线53，所述破碎器5由所述弧形分界线53开始向下逐渐收窄，直到破碎头55上方。可以适度增加破碎的深度。

所述破碎头55外设有护套(加强套)7。破碎器护套7是对破碎器有保护作用的保护套或针对硬质工况的加强套，同时可拆卸更换方便。

一种破岩机，包括上述的新型岩石臂，还包括车体、大臂6、大臂6油缸9和小臂3油缸4，所述大臂6与小臂3中部铰接，所述大臂6中后部与所述小臂3的后部之间铰接有小臂3油缸4，小臂3后部的底板所述破碎油缸8和所述小臂3油缸4分别位于小臂3的两侧，所述大臂6的后端铰接在车架上，所述车架与所述大臂6中前端之间铰接有大臂6油缸9。大臂6的中后部的背面板上设有两个平行设置的第六耳板61，第六耳板61垂直于大臂6中后部的背面板，第六耳板61用于固定小臂3油缸4，小臂3油缸4的伸缩杆铰接于两个平行设置于小臂3后部底面板上的第二耳板33之间。

所述小臂3中部设有第二包容腔，大臂6前端设有空心轴62，所述大臂6前端的空心轴62设于所述第二包容腔内，并通过销10与所述小臂3铰接。

所述第二包容腔包括一对平行设置的第三耳板34，所述第三耳板34底部为劣弧形，顶部为优弧形，两个所述第三耳板34底部通过一劣弧形板连接封堵形成所述第二包容腔。结构简单，成本低。

所述大臂6的中前部设有加强筋63。

各个耳板上均设有铰接孔，各个铰接处均通过销10进行连接。铰接处通过销进行连接，安装方便，组装效率高。

如图10所示，一种应用上述的破岩机的破岩方法，包括如下步骤：

s1：进入待破岩区域，启动所述破岩机；

s2：进入表层或软质层破击环节，启动破碎油缸，让破碎油缸伸出，使所述第二铰接部与所述小臂的接触面相背离，破碎器围绕第一铰接部的铰接点转动，破碎头实现较大范围的破击；

s3：进入深层或硬质层破击环节，让破碎油缸缩回，使所述第二铰接部与所述小臂形成面接触，实现破碎器紧抵住小臂，破碎器与小臂为一体状态，操作小臂油缸的伸缩，破碎器与小臂在自身重力和小臂油缸的推力共同作用下，由破碎头实现对硬质层的破击；

s4：根据破击区域的实际情况，控制破碎油缸，切换破碎器与小臂的一体与分离状态，实现对硬质层或表层破击的快捷切换；

s5：进入下一个待破岩区域。

上述破击方法中，充分利用本发明破击设备，操作控制破碎油缸实现二种工作模式：大范围的表层或软质层破击、深层或硬质层破击，同时根据工作需要可灵活切换二种模式，做到破击效率和破击效果的最优化。

进一步，在步骤s2后还包括如下步骤：

s21：选择启动大臂油缸的伸出与缩回，或者启动大臂与车体的旋转设置，实现对更大区域范围的表层破击；

或者，

在步骤s3后还包括如下步骤：

s31：调整破碎油缸，使得破碎器与小臂大体处于竖直状态，破碎头垂直于破击对象，启动大臂油缸，破碎头深入破击对象，实现对深层或硬质层的破击。

在前面破击方法中，大臂油缸的伸缩，增加水平位移方向的破击长度，或者大臂与车体的旋转，形成以车体中心为圆心、大臂为半径圆环状区域的破击，上述方式实现对更大区域范围的表层破击；

调整破碎油缸，使得破碎器与小臂大体处于一体状态，二者重心下移，有效利用破碎器与小臂一体重力作用，再加上大臂油缸的伸缩力量、实现挖掘深度增加。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。