CN108487347B - 破岩装置 - Google Patents

Abstract

本发明为一种搭载于挖掘机的破岩装置，解决已有装置松土器入岩角度差、能耗偏高和破岩效果差的问题。斗杆缸的一端与大臂中部上边铰接，另一端与小臂上端铰接，小臂的上端与松土器油缸一端铰接，松土器油缸另一端与松土器上端铰接，松土器下端与斗齿连接，第4铰轴到第1铰接的距离与第1铰轴到第7铰轴的距离比大于0.8，松土器上部分长度大于第4铰轴到第1铰轴的距离，当第4铰轴有多个安装位置，第4铰轴到第1铰轴的距离以最短距离为准，松土器上部分长度大于第1铰轴到第7铰轴的距离，当第1铰轴有多个安装位置，第1铰轴到第7铰轴的距离以最短距离为准，松土器总长度大于第4铰轴到第7铰轴的距离，当第4铰轴有多个安装位置，4铰轴到第7铰轴的距离以最短距离为准。

Description

破岩装置

技术领域

本发明与搭载于挖掘机的破岩装置有关。

背景技术

在岩层破采施工作业中，针对不是很坚硬的岩层，挖掘机搭载松土器的施工方法由于施工效果好而被广泛采用，针对该施工方法，现有技术对大臂、小臂和松土器作了很多优化改进，从而提高使用效果。

在这里把由大臂、小臂、松土器和油缸组成的装置称为破岩装置。现有破岩装置通过对小臂力矩的改变和大臂、小臂重量的增加，从而提高破岩能力，如专利号（zl201220558700.9),小臂油缸和小臂连接点到小臂与大臂连接点的距离与小臂和大臂连接点到小臂与松土器连接点的距离之比为0.4—0.8.及小臂的力矩关系为动力臂与阻力臂之比为0.4—0.8，在该技术实际使用中，在大臂和小臂里填充重物，使大臂和小臂的重量增加，提升了松土器的破岩能力，在进一步优化破岩装置过程中，出现了如专利号（201310711871.x）的技术，小臂的力矩关系优化为动力臂与阻力臂之比大于0.8，在该技术实际使用中，更进一步增加大臂和小臂重量，使松土器破岩能力得到进一步提升，该技术现在被广泛使用。

把松土器分成上下部分来分析，具体方式为：通过松土器与小臂连接点作一条与连接点到松土器下端的连线垂直的线，把松土器分成上下部分，连接点到下端（斗齿处）为下部分，对应的另一部分为上部分，下部分大于上部分，在下部分体积合理情况下，上部分体积太小，不利于力矩的设置，松土器油缸的轴线至松土器与小臂连接点在运行中的垂直距离与连接点至松土器下端的距离之比，在这里称为第1杠杆，松土器下部分是松土器的有效破岩部位，有效破岩部位不能太短，多数情况下有效破岩部位太短会严重影响破采效率，以有效破岩部位长度在1米以上，松土器油缸完全伸出时这种状态来计算，第1杠杆动力臂与阻力臂之比会被限制在0.3以内，这会使动量在传递过程中损耗较大，也会导致松土器油缸在行程内挖掘力变化相对过大，在实际作业中对破岩很不利。

松土器有效破岩部位较长时，难以获得合理的第1杠杆比值。

松土器体积太小也不利于功能性设施的安装，如配重，其安装于松土器的效果会明显优于安装在小臂上，虽然所起作用都是调节重量提高不同岩层硬度的破采效率，但由于松土器和斗齿的连接关系最少，所以效果也最好，激震装置安装在松土器上也是如此。

松土器重量在破岩装置总重量中所占比例小，也不利于破岩。

以上 破岩装置在破采作业时，通过大臂油缸小臂油缸松土器油缸伸缩，把来自于挖掘机与地面产生的横向摩擦力和大臂、小臂以及挖掘机重力传递到松土器，使松土器产生向下和横向并朝向挖掘机方向的挖掘力，利用松土器齿尖与岩层接触并向岩层施以破采力来达到破采目的，向下的挖掘力主要来自于大臂和小臂以及松土器的重力，由于松土器作业点距挖掘机重心点较远，挖掘机重力由于力的分解原因，所分配到松土器的重力小了很多，横向的挖掘力来 自于挖掘机和地面产生的摩擦力，并与摩擦力的大小成正比，松土器重量在破岩装置重量中所占比例小，大部分重力来自于小臂、大臂及挖掘机，小臂、大臂及挖掘机的重力通过松土器油缸传递到松土器进而传递到齿尖，在破采作业时，来自于岩层的反作用力通过松土器传递给松土器油缸，这种反作用力的大小与小臂、大臂的重量成正比，松土器油缸所受反作用力越大，松土器油缸的工作介质液压油的压缩量越大，压缩量越大功率损耗越大，能耗更高，这种较大的压缩量也不利于把重力钢性地传递到齿尖，进而不利于破采效果，另外，松土器油缸的轴线与松土器与小臂连接点的垂直距离与松土器与小臂连接点到松土器下端的距离之比偏小，需要增加松土器油缸推力，松土器油缸所受反作用力偏大，也进一步加大了液压油的压缩量，导致动量在传递中损耗较大，从而进一步加大了能耗和降低破岩效果。

松土器油缸5的轴线到第7铰轴63的垂直距离与第7铰轴63到松土器下端72的距离比为第1杠杆比值，第1杠杆可以有较大的比值，斗杆油缸的轴线到第1铰轴34的距离与第1铰轴34到松土器下端72的距离比为第2杠杆比值，第2杠杆比值不变的情况下，第1杠杆比值大，动量在传递中的损耗更小，现有破岩装置由于其结构特点，第1杠杆比值较小，导致动量在传递中损耗较大。

破岩装置总重量是有限的，其重量不能超过挖掘机的承受能力，小臂通过力矩的改变可以改变横向挖掘力，并且通过斗杆油缸和松土器油缸缸径的改变可以增加油缸推力，也只能控制在挖掘机能承受的范围内，所以通过大臂小臂重量增加和小臂力矩改变来提升破岩能力也是有限的。

以上技术由于松土器重量在破岩装置重量中所占比例小，松土器结构不合理，并且松土器油缸与松土器和小臂结构关系不合理，从而导致能耗偏高和破岩效果差。

申请号为201710438688.5的破岩装置小臂和松土器为一体结构，其目的是避免油缸的阻挡，使挖深度增加，由于连接关系减少，有利于重力钢性地传递到松土器齿尖，但是，这会严重降低其灵活性，在实际破采作业中，灵活性会严重影响松土器入岩角度，挖掘力和入岩角度是影响破岩效果的最主要因素，所以该技术的使用效果也不好，从而导致目前使用量较少。

总之，现有破岩装置存在由于松土器上部体积与下部体积比例不合理，影响了力矩的设置，松土器重量在破岩装置总重量里所占比例小，或者连接关系不合理，从而导致松土器入岩角度差、能耗偏高和破岩效果差的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种松土器入岩角度好，功耗减少，破岩效率显著提升的破岩装置。

本发明是这样实现的：

一种搭载于挖掘机的破岩装置，包括大臂2、小臂3、松土器6、斗杆缸4、松土器油缸5、斗齿7，所述挖掘机具有上部车体和下部行走装置，上部车体旋转连接于下部行走装置，大臂2的一端与挖掘机上部车体铰接，另一端与小臂3通过第1铰轴34铰接，大臂油缸一端与上部车体铰接，另一端与大臂通过第2铰轴29铰接，斗杆缸4的一端与大臂中部上边通过第3铰轴28铰接，另一端与小臂3上端通过第4铰轴42铰接，小臂3的上端通过第5铰轴55与松土器油缸5的一端铰接，松土器油缸5的另一端与松土器6上端通过第6铰轴56铰接，松土器下端72与斗齿7铰接，斗齿7的数量为一只，松土器下端通过第7铰轴63与小臂3下端铰接，第4铰轴42到第1铰轴34的距离与第1铰轴34到第7铰轴63的距离比大于0.8，第7铰轴63到松土器下端72的连线垂直的线73将松土器分成上、下部分，松土器上部分长度大于第4铰轴42到第1铰轴34的距离，当第4铰轴42有多个安装位置，第4铰轴42到第1铰轴34的距离以最短距离为准，松土器上部分长度大于第1铰轴34到第7铰轴63的距离，当第1铰轴34有多个安装位置，第1铰轴34到第7铰轴63的距离以最短距离为准，松土器总长度大于第4铰轴42到第7铰轴63的距离，当第4铰轴42有多个安装位置，第4铰轴42到第7铰轴63的距离以最短距离为准。

由于铰接点42和铰接点34可设置为多个，铰接点42到铰接点34的距离以最大距离为准，铰接点34到铰接点63的距离以最短的为准。

第4铰轴42、第5铰轴55、第6铰轴56分别或同时有多个安装位置。

第5铰轴55和第6铰轴56的连线与第5铰轴55和第7铰轴63的夹角c在运行中的角度在14度—152度范围内变化为佳。

通过第7铰轴63并且与第7铰轴63到松土器的下端72的连线垂直的线73将松土器6分成上、下部分，松土器上部分的重量是下部分重量的5倍以上，松土器6的体积大于小臂3的体积，松土器的重量为破岩装置总重量的40%—85%。

第7铰轴63在松土器6上有2个位置。

松土器6上部分包括安装的配重64，松土器上部分的重量包括配重重量。

松土器6有中空腔，中空腔内填充有填充物。

松土器6上部分安装有激震装置65。

松土器的动力臂：阻力臂的最小值大于0.48。

一种现有破岩装置的改造方法，其具体步骤为：

1）确定符合改造条件的破岩装置：

大臂没有填充物，大臂不更换，装上其它部件能满足权利要求1—9任一项，

原大臂有填充物的，大臂不更换，装上其它部件能满足权利要求1—9任一项，

大臂里的填充物应视具体情况来确定，最好去掉，以进一步提高使用效果，如果不去掉，也不影响使用，但效果会有所降低。

2）在不更换大臂条件下，制备好其它部件，其它部件的制备条件为：与原大臂装配后能满足权利要求1—9任一项，原有部件能满足条件的可以使用，

3）将原破岩装置分拆，分拆除也可以在制备部件前完成，重新装配上制备好的部件或能满足条件的原有部件，即改造完成。

本发明的优点如下：

由于破岩装置的松土器的机械运动与岩层间存在着相互作用，这种相互作用表现为运动中的松土器与岩层间发生着机械运动的传递（或转移）过程，动量正是从机械运动传递这个角度度量松土器机械运动的物理量，这种传递是等量地进行的，松土器把多少机械运动（动量）传递给岩层，松土器将失去等量的动量，传递的结果是两者的总动量保持不变，从动力学角度看，松土器的动量指的是松土器在它运动方向上保持运动的趋势，松土器的动量越大，破岩效果越好。本发明通过提高松土器在破岩装置中所占重量比例，来增加松土器的动量。

松土器上部体积较大使有效破岩部位更合理的情况下松土器与松土器油缸和小臂的力矩设置范围更大更合理。

通过小臂.松土器.松土器油缸结构和位置关系的优化，使松土器油缸所需推力和所受反作用力明显减小，从而有效提高动量的刚性传递能力，有利于松土器动量最大化。

另外，由于松土器体积相对较大，可安装配重和激震器，有效工作部位更合理，进一步提升了破岩装置的破采能力。

第4铰轴42、第5铰轴55、第6铰轴56分别或同时有多个安装位置，力矩调节范围大，针对不同硬度的岩层效率更高。

第7铰轴63到松土器下端72的连线垂直的线73将松土器分成上、下部分，松土器上部分长度大于第4铰轴42到第1铰轴34的距离，当第4铰轴42有多个安装位置，第4铰轴42到第1铰轴34的距离以最短距离为准，松土器上部分长度大于第1铰轴34到第7铰轴63的距离，当第1铰轴34有多个安装位置，第1铰轴34到第7铰轴63的距离以最短距离为准，松土器总长度大于第4铰轴42到第7铰轴63的距离，有利于使力矩更合理，其原因为：松土器油缸5的轴线到第7铰轴63的垂直距离与第7铰轴63到松土器下端72的距离比为第1杠杆比值，第1杠杆比值大，破岩过程是动量的传递过程，第1杠杆动量传递中动量会损耗，这种动量损耗和松土器油缸5的压缩量成正比，松土器油缸5的液压油压缩量与其所受压力成正比，第1杠杆比值与松土器油缸5所受压力成反比，较大的第1杠杆比值大有利于减少动量损耗。

铰接点在松土器上有2个位置，是为了在不同岩层条件下，调节有效破岩部位的长度，有效破岩部位是指铰接点到斗齿之间的区域，硬度较大时长度相对短，有利于提高挖掘力，硬度较小时长度相对长，有利于提高效率，理论上位置多更利于调节，由于该部位强度要求较高，2个为最佳。

第5铰轴55和第6铰轴56的连线与第5铰轴55和第7铰轴63的连线所形成的夹角C为14度—152度。这样可以使松土器围绕第7铰轴转动的范围被控制在一个合理的范围，有利于设置合理的驱动松土器杠杆的动力臂与阻力臂的比值，第1杠杆比值和第2杠杆比值在运行中是变化的，第1杠杆比值中，第6铰轴到第7铰轴的长度作为动力臂长度时，比值最大，第2杠杆比值中，第4铰轴到第1铰轴的长度作为动力臂长度时，比值为最大，第1杠杆以松土器油缸完全收回.松土器油缸位于中部位置.松土器油缸完全伸出及第2杠杆动力臂最大来衡量，在这3种状态中，考虑到第1杠杆和第2杠杆在力的相互传递中理论上动量相等而在实际传递中动量会损耗，第1杠杆比值有2种状态大于而1种状态小于或接近第2杠杆比值效果最佳。

松土器6上可拆装地安装有配重64。松土器上可拆装地安装有配重，能根据岩层情况通过调节松土器重量来调节挖掘力，通常情况下，岩层相对较硬时，增加松土器重量，从而增加挖掘力，岩层相对硬度较小时，减少松土器重量，来提高作业速度，由于松土器与斗齿的连接是刚性的，通过松土器调节效果最好。

多个安装位置可以使力矩有较大的调整范围，有利于在不同工况下保持较高的效率。

通过第7铰轴与第7铰轴63到松土器的下端72的连线74垂直的线73将松土器分成上下部分，松土器上部分重量是下部分重量5倍以上。这样能使松土器在有效破岩部位长度更合理的情况下有相对较大的重量。

松土器6有中空腔，中空腔内有填充物。这是为了松土器有较大重量的前提下降低造价，因为填充物造价远低于钢材。

松土器6上安装有激震装置。由于松土器有相对较大的体积，有利于在其上安装激震装置，该激震装置是指利用马达带动偏心块转动产生震动的一种装置，可以提升破岩能力，在不开震动能作业的情况下尽量不开，因为其能耗较大，但是，其可以作为补充功能在部分工况里起到很好的破岩能力提升作用。

松土器的动力臂：阻力臂的最小值大于0.48，有利于减少液压油的压缩量。

根据以上优点，本发明在保持较好灵活性前提下提高了挖掘力和效率，降低了能耗，明显地提升了破岩装置的破采能力。

附图说明

图1为本发明结构图。

图2为大臂、小臂和松土器装配图。

图3为图2的结构在运行中小臂与松土器油缸轴线最小夹角示意图。

具体实施方式

实施例1：

一种搭载于挖掘机的破岩装置，包括大臂2、小臂3、松土器6、斗杆缸4、松土器油缸5、斗齿7，所述挖掘机具有上部车体和下部行走装置，上部车体旋转连接于下部行走装置，大臂2的一端与挖掘机上部车体铰接，另一端与小臂3通过第1铰轴34铰接，大臂油缸一端与上部车体铰接，另一端与大臂通过第2铰轴29铰接，斗杆缸4的一端与大臂中部上边通过第3铰轴28铰接，另一端与小臂3上端通过第4铰轴42铰接，小臂3的上端通过第5铰轴55与松土器油缸5一端铰接，松土器油缸5的另一端与松土器6上端通过第6铰轴56铰接，松土器下端72与斗齿7铰接，斗齿7的数量为一只，松土器下端通过第7铰轴63与小臂3下端铰接，通过第7铰轴63并且与第7铰轴63到松土器下端72的连线垂直的线73将松土器分成上、下部分，松土器上部分体积是松土器下部分体积5倍以上，松土器6的体积大于小臂3的体积，与第7铰轴63到松土器下端72的连线垂直的线73将松土器分成上、下部分，松土器上部分长度大于第4铰轴42到第1铰轴34的距离，当第4铰轴42有多个安装位置，第4铰轴42到第1铰轴34的距离以最短距离为准，松土器上部分长度大于第1铰轴34到第7铰轴63的距离，当第1铰轴34有多个安装位置，第1铰轴34到第7铰轴63的距离以最短距离为准，松土器总长度大于第4铰轴42到第7铰轴63的距离，当第4铰轴42有多个安装位置，4铰轴42到第7铰轴63的距离以最短距离为准。

该挖掘机为45吨级，功率为260千瓦，破岩装置总重量为17吨。

松土器重量为6.8吨，松土器重量为破岩装置总重量的40%。

第4铰轴位置为2个，第5铰轴位置为1个，第6铰轴位置为1个。

线73将松土器分成上下部分，经测算，下部分重量为1.1吨，上部分重量为5.7吨，上部分重量是下部分重量的5.2倍。

当松土器油缸5活塞杆完全伸出时，松土器油缸的轴线到第7铰轴的垂直距离为1645毫米，第7铰轴到松土器下端72距离为1400毫米，两距离比为1.18，当活塞杆伸出到靠近中部位置时，松土器油缸的轴线到第7铰轴的垂直距离为1907毫米，两距离比为1.26，当活塞杆完全收回时，松土器油缸的轴线与第7铰轴的垂直距离为1732毫米，两距离比为1.36。

当松土器油缸5活塞杆完全伸出时，夹角C为53度。当松土器油缸5活塞杆完全收回时，夹角C为68度。

松土器6有中空腔，腔内有填充物。

松土器6上部分的长度为2988毫米，第4铰轴42到第1铰轴34的长度为1000毫米，第1铰轴34到第7铰轴63的长度为1199毫米，第5铰轴55到第7铰轴63的长度为2058毫米，松土器总长度为4344毫米。

第1杠杆（驱动松土器）为省力杠杆，整个过程挖掘力变化范围小，更利于稳定的向岩层施以破采力，松土器油缸活塞杆伸出的过程也是松土器向岩层持续施以动量的过程，变化范围小更利于破岩，理论上，越省力，松土器下端行程相等的情况下，松土器油缸所需行程更大，其它因素相同前提下所需时间更长，效率下降，其实其它因素还包括：油缸所获得的流量.压力.缸径以及所受反作用力，反作用力更大情况下，液压油压缩量更大，效率下降，合理的杠杆比值对松土器破岩这种作业方是来说是很重要的，现有技术由于结构关系，在保证实用性前提下很难做成省力杠杆，另外，松土器重量比例与现有技术比较也有明显提升，现有技术松土器重量在破岩装置重量里所占比例在15%以下，本发明与现有技术比较，破采能力有较大提升。本发明由于有较多的填充物，造价相对更低。

实施例2：

松土器重量为10.37吨，松土器重量为破岩装置总重量的61%.

第4铰轴位置为2个，第5铰轴位置为3个，第6铰轴位置为3个。

线73将松土器分成上下部分，经测算，下部分重量为1.07吨，体积为0.137立方米，上部分重量为9.3吨，体积为1.19立方米，上部分重量是下部分重量的8.7倍。

小臂重量为2吨，体积为0.52立方米。

松土器6没有中空腔。

当松土器油缸5以夹角C最小角度安装，当松土器油缸完全收回时，夹角C为24度，松土器油缸5的轴线到铰轴63的垂直距离为1040毫米，铰轴63到下端72的距离为1775毫米，第1杠杆动力臂与阻力臂比为0.59，第1铰轴到第4铰轴的最大距离为1470毫米，第1铰轴到松土器下端距离为2722毫米，第2杠杆最大比值为0.54，当松土器油缸伸出到靠近中部位置时，夹角C为25度，松土器油缸5的轴线到铰轴63的垂直距离为1080毫米，第1杠杆动力臂与阻力臂比为0.61，第1铰轴到松土器下端距离为2665毫米，第2杠杆最大比值为0.55， 当松土器油缸5活塞杆完全伸出时，夹角C为20度，松土器油缸的轴线到第7铰轴的垂直距离为870毫米，第1杠杆动力臂与阻力臂比为0.49，第1铰轴到松土器下端距离为2437毫米，第2杠杆最大比值为0.6。

夹角C为第5铰轴55和第6铰轴56连线与第5铰轴55和第7铰轴63连线的夹角.

松土器6安装有配重64，重量为1.5吨，与松土器重量相加总重量为11.87，占破岩装置总重量的70%。

铰轴63有2个位置。

铰轴63到松土器上部最大长度为3217毫米，松土器6下端72到上部最大长度为4588毫米，铰轴42到铰轴34的最小长度为1134毫米，铰轴34到铰轴63的长度为949毫米，铰轴42到铰轴63的最小长度为2080毫米。

其它同实施例1。

该破岩装置松土器重量所占比例大，力矩调节范围大，第1杠杆在全行程内杠杆比值合理，有效破岩部位更长，整个过程挖掘力变化范围小，更利于稳定的向岩层施以破采力，当夹角C最小角度为20度时，在整个行程中，松土器油缸完全伸出时，第1杠杆比值明显小于第2杠杆，但中间位置和完全收回时第1杠杆比值大于第2杠杆比值，松土器有效破岩部位较长时，仍然可以获得合理的第1杠杆比值，可以有效提高破岩效果。

实施例3：

松土器重量为14.45吨，松土器重量为破岩装置总重量的85%。

第4铰轴位置为2个，第5铰轴位置为3个，第6铰轴位置为4个，第7铰轴位置为1个。

线73将松土器分成上下部分，下部分重量为0.9吨，体积为0.115立方米，上部分为13.55吨，体积为1.74立方米，上部分重量是下部分重量的15倍。

当松土器油缸5以夹角C最大角度安装，当松土器油缸完全收回时，夹角C为143度，松土器油缸5的轴线到铰轴63的垂直距离为892毫米，铰轴63到下端72的距离为1775毫米，动力臂与阻力臂比为0.5，第1铰轴到第4铰轴的最大距离为1470毫米，第1铰轴到松土器下端距离为2722毫米，第2杠杆最大比值为0.54当松土器油缸伸出到靠近中部位置时，夹角C为103度，松土器油缸5的轴线到铰轴63的垂直距离为1439毫米，动力臂与阻力臂比为0.81，第1铰轴到松土器下端距离为2674毫米，第2杠杆最大比值为0.55 当松土器油缸5活塞杆完全伸出时，夹角C为79度，松土器油缸的轴线到第7铰轴的垂直距离为1450毫米，动力臂与阻力臂比为0.81。第1铰轴到松土器下端距离为2524毫米，第2杠杆最大比值为0.58。

小臂重量为0.6吨，体积为0.52立方米。

松土器6没有中空腔。

铰轴63到松土器上部最大长度为3217毫米，松土器6下端72到上部最大长度为4588毫米，铰轴42到铰轴34的最小长度为1134毫米，铰轴34到铰轴63的长度为949毫米，铰轴42到铰轴63的最小长度为2080毫米。

其它同实施例1。

该破岩装置松土器重量所占比例很大，力矩调节范围大，不同工况适应能力强，与现有技术相比，破采能力有显著提升，整个过程挖掘力变化范围小，更利于稳定的向岩层施以破采力。当夹角C最大角度为143度时，在整个行程中，松土器油缸完全收回时，第1杠杆比值小于第2杠杆，但中间位置和完全伸出时第1杠杆比值大于第2杠杆比值。

但是，由于除松土器以外的其它部件重量较轻，为了保证所需强度，对材质和制作工艺要求很高。

实施例4：

松土器重量为12吨，松土器重量为破岩装置总重量的71%。

第4铰轴位置为2个，第5铰轴位置为4个，第6铰轴位置为4个，第7铰轴位置为1个。

线73将松土器分成上下部分，下部分重量为0.4吨，体积为0.05立方米，上部分为11.6吨，体积为1.49立方米，上部分重量是下部分重量的29倍。

松土器油缸5以夹角C最大角度安装，当松土器油缸完全收回时，夹角C为152度，松土器油缸5的轴线到铰轴63的垂直距离为427毫米，铰轴63到下端72的距离为1000毫米，动力臂与阻力臂比为0.43，第1铰轴到第4铰轴的最大距离为1470毫米，第1铰轴到松土器下端距离为1951毫米，第2杠杆最大比值为0.75当松土器油缸伸出到靠近中部位置时，夹角C为109度，松土器油缸5的轴线到铰轴63的垂直距离为1177毫米，动力臂与阻力臂比为1.18，第1铰轴到松土器下端距离为1918毫米，第2杠杆最大比值为0.77 当松土器油缸5活塞杆完全伸出时，夹角C为82度，松土器油缸的轴线到第7铰轴的垂直距离为1229毫米，动力臂与阻力臂比为1.23。第1铰轴到松土器下端距离为1780毫米，第2杠杆最大比值为0.83。

小臂重量为0.6吨，体积为0.52立方米。

松土器6没有中空腔。

铰轴63到松土器上部最大长度为3217毫米，松土器6下端72到上部最大长度为3813毫米，铰轴42到铰轴34的最小长度为1134毫米，铰轴34到铰轴63的长度为949毫米，铰轴42到铰轴63的最小长度为2080毫米。

其它同实施例1

该实施例以第7铰轴到松土器下端72的距离为1000毫米计，该长度是最小长度，小于该长度松土装置没有实用价值，当松土器油缸完全收回时，第1杠杆比值明显小于第2杠杆，当松土器油缸伸出到中部位置时，第1杠杆比值明显大于第2杠杆比值，当松土器油缸完全伸出时，第1杠杆比值明显大于第2杠杆。

实施例5：

松土器重量为12吨，松土器重量为破岩装置总重量的71%。

第4铰轴位置为2个，第5铰轴位置为4个，第6铰轴位置为4个，第7铰轴位置为1个。

线73将松土器分成上下部分，下部分重量为0.4吨，体积为0.05立方米，上部分为11.6吨，体积为1.49立方米，上部分重量是下部分重量的29倍。

松土器油缸5以夹角C最小角度安装，当松土器油缸完全收回时，夹角C为16度，松土器油缸5的轴线到铰轴63的垂直距离为713毫米，铰轴63到下端72的距离为1000毫米，动力臂与阻力臂比为0.713，第1铰轴到第4铰轴的最大距离为1470毫米，第1铰轴到松土器下端距离为1908毫米，第2杠杆最大比值为0.77当松土器油缸伸出到靠近中部位置时，夹角C为20度，松土器油缸5的轴线到铰轴63的垂直距离为850毫米，动力臂与阻力臂比为0.85，第1铰轴到松土器下端距离为1746毫米，第2杠杆最大比值为0.84 当松土器油缸5活塞杆完全伸出时，夹角C为14度，松土器油缸的轴线到第7铰轴的垂直距离为617毫米，动力臂与阻力臂比为0.62。第1铰轴到松土器下端距离为1325毫米，第2杠杆最大比值为1.11。

小臂重量为0.6吨，体积为0.52立方米。

松土器6没有中空腔。

松土器安装有配重。

铰轴63到松土器上部最大长度为3217毫米，松土器6下端72到上部最大长度为3813毫米，铰轴42到铰轴34的最小长度为1134毫米，铰轴34到铰轴63的长度为949毫米，铰轴42到铰轴63的最小长度为2080毫米。

其它同实施例1。

该实施例以第7铰轴到松土器下端72的距离为1000毫米计，该长度是最小长度，小于该长度松土装置没有实用价值，当松土器油缸完全收回时，第1杠杆比值与2杠杆接近，当松土器油缸伸出到中部位置时，第1杠杆比值与第2杠杆比值接近，当松土器油缸完全伸出时，第1杠杆比值明显小于第2杠杆。

实施例6：

松土器安装有激震装置，其它同实施例1。

通过以上实施例分析，第7铰轴到松土器下端的连线垂直的线将松土器分成上、下部分，松土器上部分长度大于第4铰轴到第1铰轴的距离，松土器上部分长度大于第1铰轴到第7铰轴的距离，松土器总长度大于第4铰轴到第7铰轴的距离，容易获得合理的第1杠杆比值，松土器上部分体积是下部分体积5倍以上，可以获得较大重量和较大体积的松土器，可在松土器上安装功能性设施，进一步增加破岩能力，与现有技术相比，明显提升了破岩效果。

实施例7：

一种破岩装置的改造方法：

为了现有破岩装置在根据本发明进行改造时节约成本，现公开一种改造方法。

现有技术中，主要部件松土器、小臂不能继续使用，大臂继续使用，其余部件如油缸.油管.销轴视具体情况来确定。

现以一个改造实例进行说明。

改造目标为：其结构同申请号（201310711871.X），重量为18吨，搭载于一辆45吨级功率为260千瓦的挖掘机上，是目前使用较广泛的破岩装置。

改造步骤为：

1，确定该装置符合改造条件，其具体情况为：大臂重量为7吨，其中填充物有3吨，结构符合本发明要求，第1铰轴、第2铰轴、第3铰轴、第4铰轴、斗杆油缸和松土器油缸符合本发明要求，其余如松土器、小臂等由于结构与本发明差异较大，不符合本发明要求。

2，制备好除大臂、第1铰轴、第2铰轴、第3铰轴、第4铰轴外的其它部件，大臂里的填充物去掉。

3，在工地现场将备好的部件进行安装，改造完成，改造后装置重量为17吨。

改造费用为16万，整套新装置为25万，节约成本9万。

实施例8：

大臂里的填充物没有去掉，其它同实施例7。

这种改造方式会导致松土器重量相对较轻，破岩效果相对差一些，但是比现有技术有较大提升。

实施例9：

改造目标为：其结构同申请号（201710438688.5），重量为18吨，搭载于一辆45吨级功率为260千瓦的挖掘机上，是目前使用较广泛的破岩装置。

改造步骤为：

1，确定该装置符合改造条件，其具体情况为：大臂重量为4吨，大臂里没有填充物，结构符合本发明要求，第1铰轴、第2铰轴、第3铰轴、第4铰轴、斗杆油缸符合本发明要求，其余如松土器等由于结构与本发明差异较大，不符合本发明要求。

2，制备好除大臂、第1铰轴、第2铰轴、第3铰轴、第4铰轴外的其它部件。

3，在工地现场将备好的部件进行安装，改造完成，改造后重量为17吨。

改造费用为16万，整套新装置为21万，节约成本5万。

实验例：

本发明实施例2和现有破岩装置效果对比：

现有破岩装置：包括大臂.小臂.松土器及松土器油缸和斗杆油缸，松土器体积主要以下部分为主，基本没有上部分，松土器有效破岩部位长度为1.3米，其中有0.3米很难入岩，结构同申请号（201310711871.X），重量17吨。

搭载的挖掘机:45吨级，功率260千瓦。

施工现场情况1：该工地为较硬的页岩，裂纹少，适合松土器作业。

两装置施工情况：

本发明实施例2：

下钩作业时，松土器油缸伸出，斗杆油缸保持不动，入岩较顺畅，伴有烟尘，7秒时入岩深度为0.8米，斗杆油缸同时伸出，操作装置继续下切，入岩速度开始变慢，11秒时下切动作完成，深度为1.1米，操作装置到下一个切点，两切点距离为0.7米，每个切点为一个组合动作，总耗时为16秒，其中松土器移位耗时5秒，一小时后测量所破方量为120方。

现有破岩装置：

同一台挖掘机换下本发明装上现有破岩装置，切点距离为0.7米，开始作业，松土器油缸没有伸出，斗杆油缸伸出，入岩比本发明慢，烟尘更大，5秒后松土器油缸没有伸出并出现少量回缩，松土器出现抖动，下切明显变慢，此时入岩深度为0.4米，继续下切已很困难，操作装置到下一个切点，切点距离缩小到0.4米，斗杆油缸伸出，松土器油缸没有伸出，入岩速度有所加快，伴有烟尘，7秒后松土器油缸伸出，速度明显变慢，此时入岩深度为0.6米，继续下切，11秒时下切完成，深度为0.8米，一小时后测量所破方量为75方。

施工情况2：硬度相对不高的页岩，挖掘机挖斗作业困难。

本发明实施例2：

下钩作业时，松土器油缸和斗杆油缸同时伸出，入岩顺畅，没有烟尘，5秒时入岩深度为1.1米，继续下切，入岩速度开始变慢，10秒时下切完成，深度为1.4米，操作装置到下一切点，切点距离为1米，一小时后测量所破方量为210方。

现有破岩装置：

换上现有破岩装置，切点距离为0.9米，松土器油缸和斗杆油缸同时伸出，入岩比本发明稍慢，入岩较顺畅，7秒时入岩深度为0.9米，继续下切，入岩速度变慢，10秒时下切完成，深度为、1米，一小时后测量所破方量为180方。

效果对比：

1，产量有明显差异，硬度越大差异越明显。

2，破岩效果有明显差异，深度越大越有利于破采后装载效率的提升。

原因分析：

1，松土器有效破岩部位长度有限，一般不能超过2米，越大的深度阻力越大，对破采效率越不利，根据松土器作业特点，其有效破岩部位体积较小，松土器上部体积明显大于下部体积，有利于松土器油缸力矩的设置，同时也有利于松土器较大重量的设置，当岩层较硬时，较小的第1杠杆动力臂与阻力臂比值，会使松土器油缸所受反作用力较大，当反作用力等于或大于油缸推力时，油缸则不能伸出或产生少量回缩，这也是松土器油缸伸出困难和松土器发抖的主要原因，通过加大缸径可以增加推力，但是不能有效降低液压油的压缩量，合理的第1杠杆比值，可以在满足松土器所需推力时使松土器油缸推力相对更小，所受反作用力也小，提升动量的刚性传递能力。

2，松土器上部体积较大和重量在破岩装置里占比较大时，更利于优化有效破岩部位的结构，使破岩效果进一步提升，也有利于在松土器上安装功能性设施。

Claims (9)

1.一种搭载于挖掘机的破岩装置，包括大臂（2）、小臂（3）、松土器(6)、斗杆缸（4）、松土器油缸（5）、斗齿（7），所述挖掘机具有上部车体和下部行走装置，上部车体旋转连接于下部行走装置，其特征在于，大臂（2）的一端与挖掘机上部车体铰接，另一端与小臂（3）通过第1铰轴（34）铰接，大臂油缸一端与上部车体铰接，另一端与大臂通过第2铰轴（29）铰接，斗杆缸（4）的一端与大臂中部上边通过第3铰轴（28）铰接，另一端与小臂（3）上端通过第4铰轴（42）铰接，小臂（3）的上端通过第5铰轴（55）与松土器油缸（5)一端铰接，松土器油缸（5）另一端与松土器（6）上端通过第6铰轴（56）铰接，松土器下端（72）与斗齿（7）连接，斗齿（7）的数量为一只，松土器下端通过第7铰轴（63）与小臂（3）下端铰接，第4铰轴（42）到第1铰轴（34）的距离与第1铰轴（34）到第7铰轴（63）的距离比大于0.8，第7铰轴（63）到松土器下端（72）的连线垂直的线（73）将松土器分成上、下部分，松土器上部分长度大于第4铰轴（42）到第1铰轴（34）的距离，当第4铰轴（42）有多个安装位置，第4铰轴（42）到第1铰轴（34）的距离以最短距离为准，松土器上部分长度大于第1铰轴（34）到第7铰轴（63）的距离，当第1铰轴（34）有多个安装位置，第1铰轴（34）到第7铰轴（63）的距离以最短距离为准，松土器总长度大于第4铰轴（42）到第7铰轴（63）的距离，当第4铰轴（42）有多个安装位置，第4铰轴（42）到第7铰轴（63）的距离以最短距离为准。

2.根据权利要求1所述的破岩装置，其特征在于，第4铰轴（42）、第5铰轴（55）、第6铰轴（56）分别或同时有多个安装位置。

3.根据权利要求1所述的破岩装置，其特征在于， 第5铰轴（55）和第6铰轴（56）连线与第5铰轴（55）和第7铰轴（63）连线的夹角c在运行中的角度在14度—152度范围内变化。

4.根据权利要求1所述的破岩装置，其特征在于，通过第7铰轴（63）并且与第7铰轴（63）到松土器的下端（72）的连线垂直的线（73）将松土器（6）分成上、下部分，松土器上部分的重量是下部分重量的5倍以上，松土器（6）的体积大于小臂（3）的体积，松土器的重量为破岩装置总重量的40%—85%。

5.根据权利要求3所述的破岩装置，其特征在于，第7铰轴（63）在松土器（6）上有2个位置。

6.根据权利要求3或4所述的破岩装置，其特征在于，松土器（6）上部分可拆装地安装有配重（64），松土器（6）上部分的长度包括安装的配重（64）的长度，松土器上部分的重量包括配重重量。

7.根据权利要求1所述的破岩装置，其特征在于，松土器（6）有中空腔，中空腔内填充有填充物。

8.根据权利要求1所述的破岩装置，其特征在于，松土器（6）上部分安装有激震装置（65）。

9.根据权利要求1所述的破岩装置，其特征在于，松土器的动力臂:阻力臂的最小值大于0.48。