液压破碎器的研究与设计改进

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1、分类号 编号烟台大学毕业论文（设计）液压破碎器的研究与设计改进Research and Design Improvement of Hydraulic Breakers申请学位： 工学学士学位院 系： 机电汽车工程学院专 业： 机械设计制造及其自动化姓 名： 学 号： 指导老师： 2011年5月18日烟台大学液压破碎器的研究与设计改进姓 名： 指导教师： 2011年5月18日烟台大学目录中文摘要英文摘要目录第一章 绪论 11.1 前言 1.1.1 破碎器的五个发展阶段 1.1.2 液压破碎器的产品特点 1.1.3 液压破碎器的应用领域 1.1.4 液压破碎器的搭载机械1.2 国内外液压破碎器的

2、技术概况及差距 1.2.1 国内外液压破碎器的发展概况 1.2.2 中国液压破碎器的市场概况及发展趋势 1.2.3 国内外液压破碎器的差距1.3 液压破碎器存在的问题1.4 论文研究的背景及意义1.5 本论文研究的内容第二章 液压破碎器结构及功能分析 2.1 液压破碎器的结构形式2.1.1 液压破碎器的主要组成2.1.2 液压破碎器主要部件的作用 2.2 液压破碎器的爆炸图介绍 2.3 液压破碎器的工作原理2.3.1 液压破碎器的设计原理2.3.2 液压破碎器的基本工作原理 2.4 液压破碎器的重要设计参数 2.5 液压破碎器的型号 2.6 液压破碎器的选型2.6.1 根据型号直接选配液压破碎

3、器2.6.2 根据型号简介选配液压破碎器 2.7 本章小结第三章 液压破碎器优良性能分析及基本故障判定 3.1 液压破碎器的优良性能分析3.1.1 液压防空打保护系统3.1.2 密封的氮气室设计3.1.3 梯形的活塞结构设计 3.2 基本故障检查判定 3.3 本章小结第四章 液压破碎器钎杆的分析与设计改进 4.1 钎杆的基础知识4.1.1 钎杆的分类4.1.2 钎杆的用途4.1.3 三种典型钎杆的特性介绍 4.2 钎杆损坏的典型故障 4.3 相关设计改进4.3.1 设计方案选择4.3.2 元器件选择4.3.3 理论计算第五章 结论致谢参考文献附件一 破碎器零件图及装配图附件二 破碎器控制电气图

4、摘要液压破碎器，又叫做液压破碎锤或液压碎石器。液压破碎器是一种新型冲击振动机具，它广泛应用于冶金、矿山、铁路、公路、建筑、市政工程、房屋开发等领域，对岩石、混凝土、钢包、炉渣、冻土、冰块、水泥路面、桥墩、楼房等坚硬物进行开采、破碎、拆除等作业，还可以通过变换钎杆，用于铆接、除锈、振捣、夯实、打桩等作业中。中国市场巨大，但产品单一，并且现在市场上的破碎器发展还不完善，技术上还存在很多问题。本论文主要针对破碎器的发展、基本知识及1.55t三角型破碎器进行调查，并且针对因受力不均而造成的钎杆折断问题进行改进。关键词 ：液压破碎器 调查 钎杆断裂 问题改进 ABSTRACTHydraulic brea

5、ker, also called hydraulic breaking hammer or hydraulic stone breaker, is a new equipment of shock vibration and is widely used in the fields of metallurgy, mine, railway, highway, construction, municipal works, and housing development. It works for the exploration, breaking and demolition of rocks,

6、 concrete, steel ladle, slag, frozen soil, ice block, cement road, bridge pier and building. By changing the tools, hydraulic breakers can also be used be in the works of riveting, rust cleaning, vibration, compaction and pilling. Although the market in China is very big, its product structure is si

7、ngle, the breakers in market are not yet fully developed and there are still many technical problems. The present paper, focusing on the development as well as basic knowledge of breakers, conducts an investigation on the 1.55t side model breakers and proposes improvement on the tools breaking probl

8、em caused by the unequal force. Keywords: hydraulic broken device；survey ；Drill rod breaking；Issues improvement第一章 绪论1.1 前言自上个世纪六十年代发明第一台液压破碎器以来，经过近50年的研究发展，已经形成为一个庞大的产业。液压破碎器是一种新型的破碎工具，它在工作过程中必须以动力源、工作介质及能量转换为基础才能运动工作的。即以液体或气体压力驱动液压缸中的往复运动对外做功，并对外输出能量来进行工作。液压破碎器的种类很多，分类方法也很多。根据操作方式分类：液压破碎器分为手持式和机载式

9、两大类；手持式为小型破碎器，一般重量在30kg以下，由人工手持操作，需配备专用液压泵站提供动力，可以广泛替代风镐作业；机载式为中大型破碎器，直接工作，机载式破碎器根据主机是否行走又分固定式和移动式两种；根据工作原理分类：液压破碎器分为全液压式，液气联合式与氮爆式三大类；纯液压式完全依靠液压油推动活塞工作，无初始轴推力；液气联合式依靠液压油和后部压缩氮气膨胀同时推动活塞工作，目前绝大部分破碎器属于该类产品；氮爆式则完全靠后部氮气室压缩氮气瞬间膨胀推动活塞做功，具有结构简单、效率高、打击力大等特点；根据配流阀结构分类：可分为内置阀式和外置阀式两种；内置阀式破碎器，其配流阀与缸体合二为一，结构紧凑，

10、通过合理配置参数，取消蓄能器，配置封闭式外壳，成为静音型破碎器；外置阀式破碎器，其配流阀独立配置在缸体之外，结构简单，维修更换方便；根据反馈方式分类：可分为行程反馈式和压力反馈式破碎器；根据噪音大小分类：可分为低噪音型和标准型破碎器；根据外壳形式分类：可分为三角形和塔形破碎器；根据外壳结构分类：可分为夹板式和箱框式破碎器。1.1.1 破碎器的五个发展阶段凿岩机型短冲程型恒定冲击能型自调节型可自由调节型凿岩机型借鉴液压冲击凿岩机的特性，破碎器的操作压力和其冲击能直接与油的流量有关。 短冲程型活塞短冲程，降低了过大冲击能，增加了冲击频率，即用相同的输入功率得到较高的冲击频率。恒定冲击能型应用内部结

11、构保证了恒定操作压力，能在很大的流量范围内进行作业，同时又具有恒定冲击能,提高效率，并能方便地安装在不同的主机上。自调节型破碎器的冲击能和冲击频率可根据被破碎材料不同硬度进行调节。可自由调节型上述破碎器中操作人员均不能自由地调节破碎器的运作,可自由调节型操作人员可遥控操作调节破碎器的操作压力。现具有各时期特点的液压破碎器仍在生产和应用。1.1.2 液压破碎器的产品特点液压破碎器作为一种新型高效的振动工具，具有一系列无可比拟的优点，相对传统的气动机具，其主要优点体现在：冲击功大：液压破碎器可以根据主机提供的油压、流量以及支持力进行匹配设计，冲击功一般为3001000焦耳，目前世界上最大的液压破碎

12、器单次冲击功达到30000焦耳，而气动机具仅100300焦耳；效率高：液压破碎器一般工作效率达到60%65%，性能优良者高达70%，而气动机具工作效率仅为20%30%；节能降耗：液压破碎器的工作介质为循环可用的高压油液，同时配备有蓄能器，而气动机具的工作介质为压缩空气，不仅在压缩过程中要消耗大量热功率，在派出过程中同样消耗大量能量；噪音低：标准型液压破碎器噪音为9598DB，低噪音型为8587DB，而气动机具由于压缩气体排出时膨胀爆炸声，其噪音均高于102DB。对于环保日趋严格的当今社会，液压破碎器具有重要价值；施工性能好，维修费用低：液压破碎器随主机配套工作，很容易实现各种空间角度作业，破碎

13、器全封闭工作，零部件寿命长，维修简单方便，综合使用成本低。1.1.3 液压破碎器的应用领域常见的应用领域有：开 采开山、采石、巷道掘进、格筛破碎、岩石二次破碎； 冶金工业拆炉机、拆包机、解体机、开铁口机等设备中用于钢包炉渣清理、炉衬拆除；市政工程自来水、煤气、电气施工中路面破碎、坚石基础破碎、凿沟、打孔；建筑施工旧建筑拆毁、钢筋混凝土破碎、地基夯实；公路铁路开山凿路、水泥路面破碎、高速公路修补、护栏打桩、路桥拆毁、路基夯实。图1.1 破碎（轻） 图1.2 破碎（中） 图1.3 破碎 （重） 图1.4 装载机的石矿工作 图1.5 挖沟现场中第二次破碎 图1.6 水下破碎 图1.7 道路工程 图1

14、.8 采石1.1.4 液压破碎器的搭载机械液压破碎器作为一个附属品必须搭载在某种机械上使用，根据工况不同，要求的搭载机械必须要可承受足够重量，可安装在挖掘机、装载机、挖掘装载机（两头忙）、滑滑移装载机等主机上使用。 图1.9 挖掘装载机 图1.10 挖掘机 图1.11 滑移装载机 图1.12 装载机1.2 国内外液压破碎器的技术概况及差距1.2.1 国内外液压破碎器的发展概况液压破碎器从最原始的破碎器经过层层改进而来的，而且因为其良好的经济及社会效益而发展迅速。液压破碎器发展到今天按其能量的来源分为：由液压油提供，气压提供，液压、气压混合提供。1 国外概况液压破碎器作为工程机械出现在工程市场上

15、的时间并不长，1963年工业巨头德国克虏伯公司（Krupp）提出第一份关于液压冲击机械的专利申请，在1967年德国汉诺威（Hanoverian）展览会上，克虏伯公司展出了世界上第一台机械操纵的液压破碎器HM400，由此，克虏伯开启了世界破碎器行业发展的起点。最初，破碎器开始在欧美等国家流行起来；随后，破碎器在日本和韩国迅速发展起来。 目前，经过近50年的发展，液压破碎产品发展成为包括液压破碎器、液压剪、拆除粉碎机、复合抓斗等一系列的破碎机械，成为专门的破碎行业，并随着技术的发展不断提高破碎效率和破碎范围，涵盖矿山破碎、采石、拆除、隧道挖掘、沟渠开凿、建筑基础施工、市政养护、园林建设、道路施工、

16、水下作业等多种领域。 目前，世界液压破碎器正在形成一个庞大的产业，世界破碎器市场产销量大约在60000-75000台左右。 2 国内概况中国破碎器市场起步于上个世纪90年代，落后于日本和韩国。由于我国液压破碎器行业起步晚，没有相关技术研发部门，主要以韩国，日本破碎器为模本组装，目前市场较为混乱、品牌众多。 近几年，随着我国大规模的基建投资，以及挖掘机市场的快速发展，作为液压挖掘机工作部件的液压破碎器的市场需要量也迅速增加。国内的液压锤品种、质量与数量都无法满足市场需要。因此大量国外液压器进入中国市场。德国、芬兰、美国、意大利、加拿大、日本和韩国的液压锤都可以在市场上见到。其中以韩国液压锤的数量

17、为最多。 目前，国内出现了许多液压器销售商，但绝大多数经销国外品牌，而我国自己的品牌与生产上却很少，只有寥寥数家，国产液压锤的品种、质量都与国外液压锤有较大差距，市场占有率很低。 目前该行业国内情况是：销售商多，制造商少；研究论文多，实用报道少；产品周期长，改进创新少；产品的行业归属不清，统计数量缺乏。1.2.2 中国液压破碎器的市场现状及发展趋势 国内市场现状目前，我国破碎器市场上销售的产品主要以组装和贴牌为主，产品的配件来源主要来自韩国和日本等地区。原装进口产品相对价格相对比较高，市场占有份额比较低。 当前，中国破碎器市场还属于中低端市场，用户对破碎器的“性价比”因素考虑的比较多，特别是广

18、大的个人破碎器用户。欧美的一些高端破碎器产品的目标客户主要是一些大型的矿山、公路、铁路等工程施工单位，市场占有率比较低。 目前，进入中国的欧美高端破碎器品牌并不多， 处在我国破碎器市场中低端的主要是一些日本和韩国破碎器品牌，以及部分国产品牌。 液压破碎器在中国市场的发展趋势随着中国经济持续稳步发展，液压破碎器在中国的应用领域将进一步拓宽，市场进一步扩大，销售量进一步提高。为了适应国内市场的需求，目前各公司还推出了装载机用液压破碎器，并在采石场推广应用，大大减轻了用户使用成本，受到用户的广泛欢迎，从而为液压破碎器拓宽的一个更加宽广的领域；此外许多企业还在开发生产各种专机如液压打桩机、多功能破碎机

19、、拆炉机等产品，这些机械设备中都广泛选用液压破碎器作为执行机构。由此可见中国液压破碎器市场潜力巨大，前景十分看好。液压破碎器在中国市场未来几年的发展趋势有：进一步提高产品寿命和零部件可靠性，改进产品结构和质量，降低使用维修费用，使产品真正做到经久耐用；度身定做，根据主机所提供的流量、压力及支持状况，进行个性化设计，实现主机系列与破碎器系统参数的最佳匹配，从而有效发挥主机与破碎器的效率；开发新品种，以满足不同环境、不同使用工况的要求，如耐高温型、耐腐型、水下型、静音型等；1.2.3 国内外液压破碎器的差距我国的液压破碎器与国外的在研制和生产商有较大的差距，除了在性能指标、能量利用率、使用寿命、制

20、造成本高等方面，还有以下几方面：液压破碎器作为工程机械中的辅助机械，我国对液压破碎器的理论研究较多，但是缺乏真正的生产投入。对于活塞加工过程中的热处理问题存在差异。我国对活塞热处理时间要求不够准确，而国外则控制的比较准确。材料的选择满足不了实际要求。我国液压破碎器的生产未形成系列化、规模化。没有形成自己的产品特色，在结构形式上基本是沿用国外的结构1.3 液压破碎器存在的问题现在液压破碎器在质量和性能方面存在的主要问题：钎杆问题钎杆是被控制对象，它受活塞驱动，所以打击过程中钎杆受力变化较大。钎杆方面有很多问题，如：断裂，损伤等。衬套和钎杆的摩擦力问题衬套是连接和卡住钎杆和活塞的工具，适当的摩擦力

21、才能保证钎杆的使用寿命，所以解决摩擦力的问题就是靠润滑，发展方向是采用自动润滑系统。气蚀问题打击作业过程中由于打击压力非常大易造成衬套磨损活塞弯曲和被卡住，从而易产生气蚀，若设计时未充分考虑这点，最终会产生气蚀，活塞损坏。连接架问题要提高破碎器的打击稳定性且为了减少振动，破碎器与连接架要采用弹性连接，且要使破碎器与载体连接紧密。1.4 论文研究的背景及意义我国整个社会工业化进程尚未完成，大量的铁路、公路、水利基本建设正在和将要进行。给破碎器等工程机械辅件提供了大量的市场机会。由于市场需求的强劲，国内已有很多厂商陆续开发了多种液压破碎器并推出了自己品牌的液压破碎器。虽然大多数厂家的产品都引进的国

22、外先进技术，但同国外的液压破碎器相比，液压破碎器质量和性能等方面依然存在很多问题。因此，对液压破碎器进行研究与设计，缩短与国外的技术差距，提高产品的技术含量，提升产品的品质具有积极的意义。经过前期的调研，为了改善在液压破碎器不垂直打击时减少对钎杆的损坏，对其进行改进，从而减少钎杆损坏，提高工作效率，降低成本。1.5 本论文研究的内容研究的课题是围绕1.55t液压破碎器进行研究与设计改进。论文前期对国内外技术进行了调研，广泛搜集和整理与论文相关的资料，后期针对液压破碎器不垂直打击时钎杆的断裂问题进行校核改进。第二章 液压破碎器结构及功能分析2.1 液压破碎器的结构形式2.1.1 液压破碎器的主要

23、组成液压破碎器由液压破碎器本体、壳体等零部件组成。破碎器本体是液压破碎器关键部件。液压破碎器的本体结构主要包括：缸体、活塞、配流阀（换向阀）、氮气室、钎杆座、钎杆、高强度螺栓及密封系统等，根据不同类型，液压破碎器的结构略有不同，但无论哪种破碎器，其心脏部分都必须包含两个运动件活塞和配流阀芯。图2.1 液压破碎器主要结构图2.1.2 液压破碎器主要部件的作用氮气室内充氮气，储存动力。其作用主要有：一是冲程时为活塞提供部分动力，氮爆式锤打击力则完全靠氮气提供，提高打击破碎效率。二是减少油路中不规则的液压力，同时减少对加载机械比如挖掘机和操作者的反冲力。配油阀（换向阀）控制液压缸后腔接通或断开高压油

24、，实现活塞往复运动。配油阀换向的次数就是活塞往复运动的次数，即液压破碎器的频率。打击活塞打击活塞与钎杆由衬套连接组成一体的，活塞上下运动来打击钎杆。液压破碎器依靠活塞的运动能量实现打击，获得的打击能量破碎岩石。所以活塞的寿命就很重要，这就对活塞的材料性能要求很高。常采用具有高品质的特殊的合金钢。活塞的重要指标是活塞的硬度、材料的韧性、表面精度和同心度。液压缸（缸盖、缸体、前导体）液压缸是执行元件，缸体和前导体组成活塞往复运动的空间。是液压破碎器的最主要的部件。钎杆钎杆以能量转换形式来接受冲击能对外界工作对象进行打击，所以钎杆材料要求精度高，采用优质特殊钢材，经热处理后坚韧、耐磨、不易断裂。为了

25、适应各种不同工况，而采用不同的钎杆规格。2.2 液压破碎器的爆炸图介绍液压破碎器的基本结构主要分为六部分。由上至下：第一部分是缸头部分，在此部分主要有缸头、充氮气孔及丝堵，内部还有氮气室；第二部分是油缸部分，即中缸体部分，此部分有破碎器主体主要的配流阀，还有配流阀套、配流阀盖、进油孔、出油孔、黄油加注孔、固定销等，内部有很多油路；第三部分是前导体部分，主要有螺母、保持销、定位销、上衬套、下衬套等部件；第四部分为活塞及其他部分，包括活塞、密封套、各种密封圈、贯通螺栓、螺母等；第五部分为壳体部分，主要有左右夹板、前法兰、后法兰、连接杆、螺母、挡板等部件组成；第六部分为钎杆。爆炸图及索引如下：图2.

26、2 液压破碎器本体爆炸图图2.3 液压破碎器托架爆炸图图2.2 液压破碎器本体爆炸图部件索引索引号数量品名索引号数量品名101油缸头部组件2101打击活塞201充氮气阀门2201配油阀盖301丝堵2301O形圈401O形圈2401O形圈501密封套2501配油阀601油封2601配油阀套701油封2701前导体801油封2801上衬套901油封2901定位销1001油缸3002塑料塞1108丝堵1/43101下衬套1208密封环3202定位销1302丝堵3/43304塑料塞1401丝堵3401塑料塞1501黄油嘴3502保持销1601丝堵3604连接杆1702丝堵3704螺母1801唇形密封3

27、804螺母1901防尘密封3904垫片2002定位销图2.3 液压破碎器托架爆炸图部件索引索引号数量品名索引号数量品名101连接侧板604O型圈202后法兰701挡板301左前法兰801挡板401右前法兰908连接杆组件501固定销10016螺母2.3 液压破碎器的工作原理2.3.1 液压破碎器的设计原理以前人们破碎石块都是用手固定住凿子，将凿子尖端接触石块，然后用铁锤砸击凿子另一端，通过能量的传递达到破碎石块的目的。根据这一原理，逐步就发展出破碎器，其工作原理类似于铁锤砸击凿子，凿子破碎石块。如下图所示：破碎器的活塞相当于铁锤，破碎器中的衬套相当于手掌起固定钎杆的作用，钎杆相当于凿子，在活塞

28、的打击下破碎石块。图2.4 人力破碎图2.5 液压破碎器 2.3.2 液压破碎器的基本工作原理开始时配流阀处于下部，将上部活塞腔连接至回油管路，油泵提供高压油进入活塞下腔，推动活塞上移；活塞上腔低压油回流入油缸，如图2.6所示：图2.6 活塞上移活塞上移的过程中，配流阀的先导管路与高压油路连接，两个配流腔全部与高压管路连接，两个配流腔全部与高压管路连接。由于下部配流腔较大，配流阀开始向上移动，抵消活塞的运动；如图2.7所示：图2.7 配油阀上移活塞位于最高位置，配流阀的上移使得上部分活塞腔连接至高压管路。如图2.8所示：图2.8 油路变换两个活塞腔全部与高压管路连接，但是由于上部活塞腔较大，活

29、塞开始向下移动，如图2.9所示：图2.9 活塞下移活塞向下运动的过程中，活塞中的凹槽将配流阀腔与回油管路连接，如图2.10所示：图2.10 回油管路变换配流阀开始向下运动以抵消活塞的运动，如图2.11所示图2.11 配油阀下移随着配流阀的移动，到达最低位置，活塞与钢钎接触，活塞向下运动产生的动能将钢钎打击至地面，如图2.12所示：图2.12 活塞打击钎杆在运动过程中，氮气大约提供70%-80%的冲击力，液压大约产生20%-30%的冲击力。整体简易油路图如图2.13所示： 图2.13 整体油路2.4 液压破碎器的重要设计参数参数性能参数技术参数流量范围100150l/min操作压力180bar钎

30、杆直径137mm挖掘机重量1828t破碎器重量1550kg打击力3400J效率75%频率600bpm/min输出功率34kw输入功率45kw频 率：每分钟打击次数，和流量成正比；打 击 力：每次打击动能从活塞传递到钎杆的能量，表示为焦耳；输入功率：IP=流量*压力/600（KW）；输出功率：OP=频率*每次打击动能/60000（KW）；效 率：OP/IP；2.5 液压破碎器的型号由于现在不同的厂家给出的不同液压破碎器的型号，使得用户在进行选择时难以分出，为了方便选择与使用，这里有必要介绍型号的组成。一般都是由英文字母和数字组成的，而型号中数字所表达的含义有很多种，以下是一些液压破碎器中数字代表

31、的含义： 表示液压破碎器的冲击性能例如：液压破碎器型号CB370，其中CB是指由凯斯公司制造，是这个公司名字的缩写，370表示液压破碎器的冲击能为370J左右。类似地CB系列的都表示这个公司制造且冲击能分别是这些数字表示的液压破碎器。有些厂家液压破碎器的型号中的字母则是液压破碎器汉语拼音的缩写，如广东佛山纺织机械厂生产的液压破碎器YC2000. 表示使用挖掘机的斗容 例如：型号为SB50，SB是指由韩国水山公司制造，50表示使用于斗容为0.45-0.6立方米的挖掘机进行配套使用。以此类推,SB这一系列的都表示的事这个公司的这类型号的液压破碎器，他们都是作为辅助设备与其他大型机械配套使用并工作的

32、。我国国内的也有这种的。 表示液压破碎器钎杆直径例如：型号KrB68中，KrB是韩国高力公司液压破碎器的缩写，68表示液压破碎器的钎杆直径是68mm，类似地以此类推，KrB系列的后面跟的数字都是表示钎杆直径，只是直径的大小不一样，对于不同的工况，用户可根据需要进行选择型号。 表示液压破碎器的重量 型号中的数字表示液压破碎器的重量时，要看是否包含了机架的重量。不包含机架重量的有：如SWH1000型号中SWH指由山河公司生产制造，光有垂体的重量是1000kg，也就是不含机架的重量。若包含机架的重量时，如IMI260中，IMI是代表由意大利得龙公司生产制造，锤重分别为260kg，以此类推，SWH、I

33、MI系列都是按照上面所叙述的进行表示的。上面叙述的事国外产品，国内也有这种表示方法，比如长治液压件厂制造的YC系列液压破碎器。YC是液压冲击器的汉语拼音缩写，YC后面所跟的数字表示使用重量。而使用重量主要包含垂体重量，机架重量，连接器重量以及胶管重量，液压破碎器内的油液重量等。 表示适用挖掘机的机重除了上述的几种表示方法，还有一种液压破碎器是用来做辅助设备用的，当然它就是与挖掘机配套使用。所以这种表示方法肯定与挖掘机有关系，这里主要指与挖掘机的机重相关。部分公司的液压破碎器产品的型号中的数字表示适用的挖掘机的机重等级。如韩国工兵公司生产的GB系列。GB当然指公司本身，而字母后面的数字则表示此型

34、号的液压破碎器适用机重为多少吨左右的挖掘机。还有韩国广林产机公司的SG1200液压破碎器。适用挖掘机重量时12吨左右。、 液压破碎器的设计序列号最常用的表示方法就是以上5种，但是也有不少液压破碎器的型号没办法解释，不知道它具体代表什么，也不知道其携带的确切信息。所以只能认为它是厂商为了区别不同的液压破碎器的一个记号而给液压破碎器的一个设计序列号。2.6 液压破碎器的选型2.6.1 根据型号直接选配液压破碎器按挖掘机机重选配液压破碎器假若型号中的数字表示的是适用挖掘机的机重也就是挖掘机整机重量，则可以根据挖掘机机重与液压破碎器型号直接选配。按挖掘机斗容选配液压破碎器假若型号中的数字表示的事适用挖

35、掘机的斗容，则可以根据挖掘机斗容与液压破碎器型号直接选配。斗容与液压破碎器重量有如下关系式： （0.60.8）（+） （2-1）式中 = 只有锤体重量 钎杆重量 机架重量 挖掘机铲斗自身重量 沙土重量，=16000N/ V挖掘机铲斗斗容2.6.2 根据型号间接选配液压破碎器数字表示冲击能时，可以根据液压破碎器的冲击能与挖掘机的质量进行选配。一般而言： IE=（0.10.3） （2-2）式中 IE液压破碎器冲击能。J 挖掘机的整机质量，Kg数字表示总重量时，可以根据液压破碎器的重量与挖掘机重量的匹配选型。一般而言： (0.050.1) （2-3）式中 = 含锤体、钎杆、机架在内的液压破碎器总重

36、液压挖掘机的总重数字表示钎杆直径时，可以根据液压破碎器钎杆直径与装载机械整机质量进行选配。一般而言： =（0.81） （2-4）式中 液压破碎器钎杆直径，mm 挖掘机整机重量，Kg在上面所说的数字表示液压破碎器的冲击能时，这个对用户来说是非常有用的一个参数。因为它直接反映了破碎能力，简接表明了所需承载机械的大小，我们再进行选择时就显得非常有用而且很直观。2.7 本章小结 本章主要分析液压破碎器的结构形式，并针对每一个主要结构部件进行分析作用。针对气液联合式液压破碎器的工作原理、性能参数进行了详细描述。液压破碎器主要作为辅助设备，且各大公司的液压破碎器表示方法上不一样，为了让用户选用破碎器更方便

37、，对液压破碎器的型号进行说明和分类。第三章 液压破碎器优良性能分析及基本故障判定3.1 液压破碎器的优良性能分析3.1.1 液压防空打保护系统 a、没有防空打保护装置：当破碎器空打时，其缸体内没有提供阻力缓冲，所有的能量都会传递给破碎器部件（衬套、导体、定位块/销），会很快的损坏破碎器。最严重的时候，活塞会直接打击在缸体上，导致损坏。（有时，在破碎器内部发生剧烈摩擦时会听到金属嗤嗤的声音）。b、机械防空打保护措施（又被称之为刚性停止/开始）：在钎杆没有碰到任何阻力的时候，钎杆一直向下运动，破碎器会停止打击。这个系统避免了重复的往复空打，但是最开始时向下运动仍然会损害破碎器、降低稳定性、减少破碎

38、器的使用寿命（特别是针对于导块、导体、定位块/销）。下一次使用时需要推动才能使其工作。c、液压防空打保护系统：缓冲系统，通过抵抗第一次空打摩擦产生空气阻力来保护破碎器。这种缓冲系统通过减少金属之间的摩擦提供了更长的破碎器使用寿命。 3.1.2 密封的氮气室设计 图3.2 密封氮气室3.1.3 梯形的活塞结构设计利用这种设计的活塞，冲击功级递式传递，单次冲击功随活塞直径的增加而增加，所有冲击能量都能有效转移到钎杆和破碎物体。与原始的小大小结构的普通活塞比较冲击效果更好。对比效果如图3.3所示： 图3.3 冲击效果对比图3.2 基本故障检查判定破碎器无动作1、破碎器HP压力检查；2、外部连接管路&

39、电路检查；3、回油压力（背压）检查；4、氮气压力检查；5、换向阀&打击活塞检查；6、钎杆和卡销检查。打击效率低下1、系统压力过低 ；2、后体氮气压力偏高；3、频率调节器没有调好；4、液压泵性能低下；5、锤内外套磨损；6、回油不畅；7、换向阀或活塞拉毛。管路过度震动 1、氮气压力过低；2、液压泵故障；3、管路固定不良。只有长行程检查：止推环；选择阀；密封；清洗回路。只有短行程 检查：45角度&5mm， 如果小于 2 mm, 破碎器将对地面的硬度感应迟钝；清洗：清洗所有缸体上的孔道；检查打击选择阀、配流阀,确保移动灵活；检查配油阀的各个通道。隔膜片接触到了充气螺丝蓄能器氮气缺乏或HP压力超过正常值

40、隔膜片自己磨擦或磨擦到上盖隔膜片装配时没抹硅油隔膜片挤印出了下盖的小孔痕迹HP 压力下降太快 隔膜片周边磨损.隔膜片安装时有误或没有用硅油润滑 隔膜片变得硬且脆液压油温太高或储存时间超过2年3.3 本章小结本章对所研究的1.55t液压破碎器的优良性能进行了介绍，并对该液压破碎器经常出现的故障现象进行简单分析与措施介绍。第四章 液压破碎器钎杆的分析与设计改进4.1 钎杆的基础知识4.1.1 钎杆的分类根据钎杆端部形状分类，钎杆可以分为楔形、扁铲形、塔锥形、钝形等等； 图4.1 常用钎杆 图4.2 其他钎杆4.1.2 钎杆的用途根据钎杆的尖端部不同钎杆的用途也不同，具体情况如下表：4.1.3 三种

41、典型钎杆的特性介绍锥形钢钎这种钢钎形状像削尖了的铅笔外形。常在穿破物体时使用。也就是说，即使是很硬的物体也能被点锥产生的劈力分开。包括像没有加固或者稍微加固的混凝土、水成岩和高硬度、有缝的岩石等。特性：提供的能量通过一点时将产生很好的穿透力并环形传播这种劈力，无扭转。扁形钢钎这种钎杆像石匠的凿子。扁平凿工作原理跟点锥相同。但在相同的工作条件下，扁平锥更耐磨。由于他们的外形更适合处理加固的物质，因而扁平凿在打碎加固的混凝土时效果更好。他们也因此被推荐为破碎笨重的钢筋混凝土，除此之外，也广泛适用于沉积岩和高硬度的有裂缝的岩石。特性：有非常优秀的劈力，很好的穿透力，扭力会作用在被打击物和固定销上。

42、平头形钢钎平头形钢钎没有像锥形和扁形钢钎一样的尖端，因此不能通过穿透和劈砍打碎物体，由于尖梢变成钝的，这些工具磨损仅仅在使用长度上（如没有重新磨快、任何工具最后都将成为钝钢）。平头形钢钎常用于破碎坚硬、脆性的物体如坚石、火成岩和变质岩等。特性：提供的能量通过一个大的表面，最好的破碎效果，固定销上不会产生扭转力。4.2 钎杆损坏的典型故障钎杆断裂 因打击角度不良导致的典型故障，如图4.3所示图4.3 打击角度不良造成断裂缺少润滑脂或润滑脂选用不当导致的典型故障，如图4.4所示图4.4 缺少润滑脂造成断裂钎杆受旋转力矩，如图4.5所示 因材质缺陷导致，如图4.6所示 图4.5 旋转力矩造成断裂 图

43、4.6 材质缺陷造成断裂钎杆局部损坏钎杆与打击活塞接触部位，如4.7 钎杆与锁定销接触部位，如4.8主要产生原因: 主要产生原因:液压系统调整不当 空打(压力、流量调整过大)衬套磨损过大 固定销损坏（钎杆在衬套内歪斜）空打 固定销使用不当 图4.7 打击部位损坏 图4.8 锁定销部位损坏疲劳损伤，如图4.9所示主要产生原因:过渡使用钎杆选择错误打击韧性较大物体同一位置打击时间过长 图4.9 疲劳受损4.3 相关设计改进经过对市场用户的调查了解到，当液压破碎器的钎杆非垂直于打击物体表面，并且驾驶员并不知道钎杆的非垂直状态而继续进行打击破碎时，在弯矩的作用下就会将钎杆折断，如图4.10所示：图 4

44、.10 非垂直打击钎杆折断后的断面如图4.11所示： 图4.11 钎杆折断面4.3.1 设计方案选择为了保护钎杆，使得在钎杆非垂直于打击物体表面时，装载机械可以自动停止打击破碎，作出以下设计：在液压破碎器的下衬套与前导体之间加一圈应变式传感器，并通过一个继电器B来控制破碎器信号与装载机械的传递。如下图所示.当破碎器不垂直打击时，钎杆对下衬套产生压力，下衬套将压力传递给应变式传感器，应变式传感器受到压力即产生电阻变化，当R大于某一定值（此值根据钎杆的强度计算出）时，使得通过R1的电流小于破碎器保护继电器B的吸合电流I1时，B5、B3断开，B5、B4导通，从而使得电路a、X、A4、A5、Y、b形成

45、回路，A4、A5之间有电流通过，因为破碎器保护继电器A 的吸合电流为0，所以A1、A2断开，A1、A3导通，从而断开了破碎器的电流通路，使得破碎器停止打击，实现钎杆保护。 图4.12 原始破碎器控制电气图图4.13 改进后破碎器控制电气图4.3.2 元器件选择电源电阻应变式感应器破碎器保护继电器A破碎器保护继电器B4.3.3 理论计算参考文献【1】许同乐、夏明堂，液压破碎锤的发展与研究状况【J】，液压、气动、密封，2005，（6）：20。【2】马六成，国外液压锤的发展与应用【J】，机械工程师，1997，（5）：52-54。【3】叶德游，液压破碎锤的结构原理及其应用【J】，流体传动与控制，200

46、7,21（3）：32-34.【4】朱建新、邹湘伏等，国内外液压破碎锤研究开发现状及其发展趋势【J】，凿岩机械气动工具，2001，（4）：33-38.【5】2010-2012年中国液压破碎锤市场发展研究及前景预测报告，中国工程机械商贸网。【6】周志鸿、刘连华、张春生等，液压破碎锤的前沿技术【J】，专题综述，2004，（4）：56-58.【7】邹湘伏、陈欠根等，液压破碎技术在矿山及冶金行业中的应用【J】，凿岩机械气动工具，2006，（2）：12-15.【8】液压破碎锤的历史和在中国的发展现状【J】，今日工程机械，2007，（1）：56-57.【9】段心龙，液压破碎锤【J】，建筑机械化，2000，（3）：59-61.【10】马秀英，我国液压破碎锤发展与现状分析【J】，黑龙江交通科技，2005，（3）：74-76.【11】郎宝贤、郎世平，国内外破碎机的差距与发展趋势【J】，矿山机械，2004，（9）：71-74.【12】阿特拉斯.科普柯，液压破碎锤的选择与使用【J】，今日工程机械，2007，（2）：64-65.【13】周志鸿、高丽稳、许同乐等，液压破碎锤的型号及选型研究【J】，工程机械，2004，（6）：66-68.【14】张邦维、廖树帜，使用金属材料手册，湖南科学技术出版社，2010，（1）：297-335.【15】刘鸿文，材料力学，高等教育出版社，2008。