液壓破碎錘及工藝設(shè)計(jì)調(diào)研報(bào)告

1、寧夏理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)調(diào)研報(bào)告前言液壓破碎錘是工程機(jī)械的輔助機(jī)械，我國(guó)整個(gè)社會(huì)工業(yè)化進(jìn)程尚未完成，大量的鐵路、公路、水利基本建設(shè)正在和將要進(jìn)行。未來(lái)工程方面對(duì)各類現(xiàn)代化機(jī)械設(shè)備的需求將會(huì)越來(lái)越大，給液壓破碎錘等提供了大量的市場(chǎng)機(jī)會(huì)。因此要求對(duì)液壓破碎錘性能上進(jìn)行改進(jìn)，提升產(chǎn)品的品質(zhì)，能夠提高工作效率，使其更有效的應(yīng)用于工程建設(shè)。調(diào)研時(shí)間： 2011年11月10日2012年3月20日。 調(diào)研地點(diǎn)： 長(zhǎng)治液壓廠、學(xué)校圖書館。 調(diào)研方法： 實(shí)地考察、問卷、網(wǎng)絡(luò)搜集、閱讀文獻(xiàn)資料。 考察內(nèi)容： 液壓破碎錘的研究現(xiàn)狀和設(shè)計(jì)理論、配套零件的設(shè)計(jì)及其主要零件制造工藝設(shè)計(jì)、破碎錘的動(dòng)作過程和液壓控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)調(diào)研

2、目的： 通過調(diào)研的過程，使自己對(duì)課題有更深的了解；在向生產(chǎn)實(shí)踐學(xué)習(xí)中，使自己對(duì)與課題有關(guān)的生產(chǎn)線、設(shè)備、工藝、裝置、檢測(cè)手段、生產(chǎn)特點(diǎn)及組織管理等有更進(jìn)一步了解；明確課題任務(wù)，為以后課題的設(shè)計(jì)與研究做準(zhǔn)備。一 課題基本情況介紹我選的課題是zt100液壓破碎錘及工藝設(shè)計(jì)，即通過了解當(dāng)今液壓破碎錘的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，熟悉液壓破碎錘的研究現(xiàn)狀和設(shè)計(jì)理論，進(jìn)行配套零件的設(shè)計(jì)及其上缸體制造工藝設(shè)計(jì)。本次設(shè)計(jì)通過查詢關(guān)于破碎錘技術(shù)相關(guān)資料，了解破碎錘機(jī)械產(chǎn)品的概況、結(jié)構(gòu)和使用性能，掌握配套零部件的技術(shù)和性能要求。結(jié)合所學(xué)的機(jī)械制造專業(yè)相關(guān)理論和實(shí)踐知識(shí)，分別進(jìn)行配套零部件二維、三維繪制和裝配；制定

3、主要零件上缸體的機(jī)械制造工藝規(guī)程；通過分析破碎錘的動(dòng)作過程和液壓控制要求，設(shè)計(jì)液壓控制系統(tǒng)。 液壓破碎錘是一種由液壓能轉(zhuǎn)換為機(jī)械沖擊能的破碎機(jī)具，以液壓力驅(qū)動(dòng)活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)作功 , 對(duì)外輸出沖擊能來(lái)進(jìn)行工作，主要由活塞 、配流閥和蓄能器三個(gè)基本部件組成 。它作為挖掘機(jī)一種隨機(jī)附件而擴(kuò)大了主機(jī)的功能和使用范圍，主要用于破碎巖石 、礦石 、砼構(gòu)件 、砼和瀝青路面 、凍土 、冰塊等作業(yè) 。廣泛應(yīng)用于國(guó)防施工 、公路和鐵路建設(shè) 、市政工程等建筑行業(yè) 。 液壓破碎錘已經(jīng)成為液壓挖掘機(jī)的一個(gè)重要作業(yè)工具，也有人將液壓破碎錘安裝在挖掘裝載機(jī)(又稱兩頭忙)或輪式裝載機(jī)上進(jìn)行破碎作業(yè)。液壓破碎錘，又叫做液壓破碎器

4、或液壓碎石器(hydraulicbreaker)。 日本、韓國(guó)多用此術(shù)語(yǔ)。也有稱之為液壓錘(hydraulichammer)，芬蘭、德國(guó)的公司多用此術(shù)語(yǔ)。我國(guó)的廠商與用戶，有稱之為液壓破碎機(jī)的，也有稱之為液壓鎬、液壓炮、炮機(jī)、破碎頭等等，我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的術(shù)語(yǔ)稱之為液壓沖擊破碎器(hydraulicimpactbreaker)。名稱雖然五花八門，但都是指的同一機(jī)具，這種機(jī)具在工作過程中必須以動(dòng)力源、工作介質(zhì)及能量轉(zhuǎn)換為基礎(chǔ)才能運(yùn)動(dòng)工作的。這里動(dòng)力源是液壓泵，而工作介質(zhì)就是常用的液壓油。以液體靜壓力為動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)，活塞沖程時(shí)高速撞擊釬桿，由釬桿破碎礦石、混凝土、固體等。 現(xiàn)在液壓破碎錘市場(chǎng)

5、十分興旺，韓國(guó)、日本、德國(guó)、美國(guó)、芬蘭、意大利等國(guó)的多種型號(hào)液壓破碎器充斥我國(guó)市場(chǎng)，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)主要銷售的品牌有韓國(guó)組裝(水山、工兵、泰戈、廣韓、韓宇、先韓、世進(jìn)、大模、大運(yùn)、東光、廣林、仁山、雙牛、猛士等)，日本組裝(古河、甲南、東空等)，國(guó)產(chǎn)(驚天等)。國(guó)內(nèi)也有一些廠家提供一些型號(hào)的液壓破碎錘產(chǎn)品。其中韓國(guó)和國(guó)產(chǎn)的標(biāo)配為2根釬桿，日本和其他進(jìn)口及合資品牌為1根釬桿。但我國(guó)的液壓破碎錘較之國(guó)外的在研制和生產(chǎn)上有較大的差距。除了在性能指標(biāo)、能量利用率、使用壽命，制造成本高等方面，還有以下幾方面： (1)液壓破碎錘作為工程機(jī)械中的輔助機(jī)械，我國(guó)對(duì)液壓破碎錘的理論研究較多，但是缺乏真正的生產(chǎn)投入。

6、 (2)對(duì)于活塞加工過程中的熱處理問題存在差異。我國(guó)對(duì)活塞熱處理時(shí)間要求不夠準(zhǔn)確，而國(guó)外則控制的比較準(zhǔn)確。 (3)材料的選擇滿足不了實(shí)際要求。 (4)我國(guó)液壓破碎錘的生產(chǎn)未形成系列化、規(guī)?；?。 (5)沒有形成自己的產(chǎn)品特色，在結(jié)構(gòu)形式上基本是沿用國(guó)外的結(jié)構(gòu)。液壓破碎錘具有以下特性： 沖擊能增強(qiáng)型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 液壓破碎錘采用最優(yōu)化設(shè)計(jì)理念，加大活塞和缸體行程，采用活塞和釬桿同樣大的直徑，使破碎錘與主機(jī)匹配效果最佳，合理利用最高的輸出能量，節(jié)約能源，達(dá)到工作效率最高。 使用高質(zhì)量材質(zhì)特殊精密工藝加工制造活塞、主體螺栓、主體前部、油缸、主體后部等重要零部件的材料是經(jīng)過hall公司的嚴(yán)格的質(zhì)量檢驗(yàn)，可以保

7、證最高質(zhì)量?；钊?、主體前部、油缸、主體后部等主要零部件使用最新熱處理設(shè)備生產(chǎn)制造，而已多年的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)保證優(yōu)良質(zhì)量的穩(wěn)定。halb液壓破碎錘經(jīng)多次設(shè)施投資設(shè)置了破碎錘專用mct(萬(wàn)能機(jī)床中心)，cnc(數(shù)控機(jī)床)以及大型研磨機(jī)等機(jī)器，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化制造過程，穩(wěn)定質(zhì)量。特別是用破碎錘專用大型內(nèi)徑研磨機(jī)把油缸及閥門內(nèi)側(cè)是一次加工成品，保證中心度提高精度，加上專用超級(jí)加工和內(nèi)徑研磨作業(yè)，提高表面粗糙度及產(chǎn)品完工度。 無(wú)蓄能器裝置 新開發(fā)生產(chǎn)的無(wú)蓄能器型液壓破碎錘應(yīng)用高技術(shù)理論，取消了原蓄能器裝置。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、故障少、 維護(hù)方便、成本降低、沖擊能量增加。因此用戶可同時(shí)降低使用和維護(hù)兩方面成本。無(wú)蓄能器液壓破碎

8、錘有無(wú)蓄能器的差別 蓄能器的作用：蓄能器內(nèi)部充滿著氮?dú)?，是利用液壓破碎錘在前一次打擊的時(shí)候把剩余的能量和活塞反沖的能量?jī)?chǔ)存起來(lái)，在第二次打擊的時(shí)候同時(shí)釋放能量，增加打擊能力，通常是在破碎錘本身達(dá)不到打擊能量的情況下安裝蓄能器，來(lái)增加破碎器的打擊力。所以一般小型的就沒有蓄能器，中大型的都裝有蓄能器。 有蓄能器的情況下： 單次的打擊情況下力氣會(huì)稍大一些，在連續(xù)打擊的情況下就體現(xiàn)不出來(lái)。蓄能器里面的皮碗在氮?dú)庑〉那闆r下，會(huì)造成皮碗損壞，而維修時(shí)需要整體解剖比較麻煩。蓄能器是一個(gè)比較精密的器件，安裝維修時(shí)不能出現(xiàn)空隙，否則會(huì)泄露氮?dú)?，造成破碎器打擊無(wú)力，皮碗損壞。在修理麻煩的同時(shí)，皮碗的價(jià)格也比較貴，

9、一般國(guó)產(chǎn)的價(jià)格在幾百元，而且使用時(shí)間很短，如果每天在8小時(shí)工作，則使用時(shí)間在12個(gè)月左右，進(jìn)口的價(jià)格在壹千多，這會(huì)增加用戶的額外支出。 無(wú)蓄能器的情況下： 現(xiàn)破碎錘行業(yè)很多都在向無(wú)蓄能器裝置發(fā)展，像歐美、日本的品牌都取消了蓄能器，液壓破碎錘無(wú)蓄能器是一個(gè)先進(jìn)的技術(shù)表現(xiàn)。rwb新開發(fā)生產(chǎn)的無(wú)蓄能器應(yīng)用技術(shù)理論，取消了原蓄能裝置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、故障少、維護(hù)方便、成本降低、但沖擊能量并不低于有蓄能裝置的。另一方面，取消了蓄能器，減少故障也節(jié)省了成本。因此用戶可同時(shí)降低使用和維護(hù)兩方面的成本。 重量輕、維護(hù)成本底 控制閥內(nèi)置式結(jié)構(gòu) 本著結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、故障少、易維護(hù)的設(shè)計(jì)理念。halb新開發(fā)制造產(chǎn)品，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、

10、重量輕、搬運(yùn)方便；拆裝零件數(shù)少，成本降低；控制閥內(nèi)置式結(jié)構(gòu)使破碎錘的零部件不會(huì)因?yàn)橥獠孔矒粼蛟斐蓳p壞。此外結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，故障減少，從而也降低了維護(hù)與使用成本。 強(qiáng)而有力的“液壓+氮?dú)狻睕_擊系統(tǒng) 破碎錘最重要的特征就是其打擊力和沖擊能量。halb破碎錘的每一種型號(hào)都有“液壓+氮?dú)狻钡膹?qiáng)而有力的沖擊動(dòng)力系統(tǒng)。該系統(tǒng)效率高、能量損失減少到最低而沖擊能最大。所有g(shù)hb系列破碎錘可以提供一流的強(qiáng)大的沖擊能量，不管工作環(huán)境多少艱苦，ghb系列破碎錘都能如意地完成任務(wù)，是破碎錘的理想選擇。 流量可調(diào)裝置 該機(jī)構(gòu)可有效地調(diào)節(jié)來(lái)自挖掘機(jī)或動(dòng)力源的流量，從而可根據(jù)巖石情況調(diào)節(jié)需要的打擊力和擊打頻率，可以直接在破碎錘

11、上進(jìn)行調(diào)節(jié)，簡(jiǎn)單、容易、方便、快捷，操作手可以直接完成，而其它很多品牌需要到挖掘機(jī)或裝載機(jī)上進(jìn)行調(diào)節(jié)，流量不容易控制，而且需要專業(yè)的維修人員才能完成。 沖擊力大，速度慢 沖擊力小，速度快 液壓破碎錘的分類液壓破碎錘的種類很多，分類方法也很多。 根據(jù)操作方式分類：液壓破碎錘分為手持式和機(jī)載式兩大類。 根據(jù)工作原理分類：液壓破碎器分為全液壓式，液氣聯(lián)合式與氮爆式三大類。液氣聯(lián)合式依靠液壓油和后部壓縮氮?dú)馀蛎浲瑫r(shí)推動(dòng)活塞工作，目前絕大多數(shù)破碎器屬于此類產(chǎn)品； 根據(jù)配流閥結(jié)構(gòu)分類：液壓破碎器分為內(nèi)置閥式和外置閥式兩種。 此外還有其他各種分類方式，如根據(jù)反饋方式可分為行程反饋式和壓力反饋式破碎器； 根據(jù)

12、噪音大小分類：低噪音型和標(biāo)準(zhǔn)型破碎器； 根據(jù)外殼形式可分為三角形和塔形破碎器； 根據(jù)外殼結(jié)構(gòu)可分為夾板式和箱框式破碎器；等等。 現(xiàn)在的液壓破碎錘大多數(shù)采用的液壓沖擊機(jī)構(gòu)的形式都有行程反饋控制。這種控制形式的液壓錘的為了達(dá)到改變液壓破碎錘的沖擊能和沖擊頻率的目的，都是增設(shè)多個(gè)回程反饋信號(hào)孔控制各信號(hào)孔的開關(guān)或者改變系統(tǒng)的輸入流量和壓力，來(lái)調(diào)節(jié)活塞行程。液壓破碎錘的結(jié)構(gòu)組成及工作原理（1）液壓破碎錘的結(jié)構(gòu)組成主要由上缸體、下缸體、內(nèi)導(dǎo)向套、下導(dǎo)套、圓螺母、釬桿、螺帽、夾持組件、夾板組件、夾板螺栓、貫穿螺栓、墊圈、扁銷等組成。見下圖（2）液壓破碎錘的工作原理其工作原理可分為以下四步：回程加速階段、回

13、程制動(dòng)運(yùn)動(dòng)、沖程加速運(yùn)動(dòng)、活塞打擊停頓狀態(tài)。1）回程加速階段 活塞回程開始時(shí)，活塞上一次沖擊已經(jīng)結(jié)束，處于瞬時(shí)停頓狀態(tài)。此時(shí)主閥腔為低壓腔，而沖擊活塞下腔和控制閥芯上腔為常高壓腔，因此主閥芯處于下極限位置。這樣，活塞前腔通過主閥芯與高壓油相通，而活塞后腔一直與回油腔相通，為低壓，故活塞在前腔高壓油的作用下，作回程加速運(yùn)動(dòng)，同時(shí)壓縮尾部氮?dú)馐业獨(dú)?，使之作絕熱壓縮。 圖2 回程加速階段2)回程制動(dòng)運(yùn)動(dòng) 活塞在高壓油的作用下繼續(xù)向上作回程運(yùn)動(dòng)，當(dāng)活塞中段下側(cè)面越過控制口的下邊時(shí)，活塞前腔中的高壓油進(jìn)入主閥腔，由于通過主閥腔作用于主閥芯的液壓力大于控制閥芯上腔作用于主閥芯的液壓力，從而迫使閥芯開始換向

14、運(yùn)動(dòng)。閥芯的移動(dòng)，逐漸減少進(jìn)入活塞前腔中的高壓油，以致相應(yīng)作用于活塞上的回程推力也逐漸減小，而相對(duì)被壓縮的氮?dú)馐┘拥幕爻套枇s越來(lái)越大，活塞便轉(zhuǎn)入回程制動(dòng)階段。閥芯將最終完全切斷到活塞前腔中的壓力油，活塞將很快停止回程運(yùn)動(dòng)。 圖3 回程制動(dòng)運(yùn)動(dòng) 3)沖程加速運(yùn)動(dòng)當(dāng)活塞停止回程運(yùn)動(dòng)時(shí)，將馬上轉(zhuǎn)入沖程運(yùn)動(dòng)階段。此時(shí)，主閥芯已經(jīng)打開活塞前腔通向主閥芯回油腔的油路，使活塞前腔的油液能夠順利排出。此時(shí)活塞在氮?dú)饨^熱膨脹力作用下開始快速?zèng)_程運(yùn)動(dòng)。在活塞作沖程運(yùn)動(dòng)時(shí)，閥芯將可靠地停留在上極限位置。 圖2.3 沖程加速運(yùn)動(dòng)4) 活塞打擊停頓狀態(tài)在氮?dú)馐业獨(dú)饨^熱膨脹的作用下，活塞作準(zhǔn)等加速運(yùn)動(dòng)(其宴加速度逐漸減

15、小)。當(dāng)活塞中段上側(cè)面越過控制口的上邊時(shí)，主閥芯腔與回油溝通，主閥芯腔變?yōu)榈蛪呵弧ｉy芯將在控制閥芯上腔高壓油的作用下開始向下作換向運(yùn)動(dòng)。此時(shí)已獲得足夠能量的活塞打擊釬桿，完成沖擊動(dòng)作。而閥芯繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng)，當(dāng)閥芯運(yùn)動(dòng)到下極限位置時(shí)，活塞處于瞬時(shí)停頓階段。至此，活塞結(jié)束了一個(gè)工作循環(huán)。隨后，活塞沖擊后反彈，開始下一個(gè)工作周期。圖2.4 活塞打擊停頓狀態(tài)上缸體典型工藝路線上缸體的形狀是方形，且左端配合表面精度要求較高，擬將其劃分為粗加工、半精加工和精加工三個(gè)階段，初步擬定上缸體左側(cè)面工藝路線采用： 左側(cè)圓柱表面：車半精車精車； 108缸體孔采用：電解成形加工底孔鏜削成形； 工藝槽采用：成形刀具一次成

16、形； 4個(gè)42：鉆孔擴(kuò)孔； 螺紋孔：鉆孔攻螺紋。 其他各表面根據(jù)先粗后精；先加工基準(zhǔn)面后加工其它表面；先加工平面后加工孔；先加工主要表面后加工次要表面等原則來(lái)擬定合適的加工方案。破碎錘的動(dòng)作過程和液壓控制系統(tǒng)（1）動(dòng)作分析 1）手動(dòng)慢速調(diào)試過程 在自動(dòng)沖擊破碎之前必須要進(jìn)行慢速調(diào)試過程，防止由于裝配等原因造成的卡死而引起的機(jī)械故障。在慢速調(diào)試過程中，使用點(diǎn)動(dòng)控制，通過觀測(cè)壓力表，若壓力表壓力突然間急劇上升，這時(shí)要立刻停止破碎錘的慢速調(diào)試。調(diào)試時(shí)速度可以通過調(diào)速閥來(lái)調(diào)定。 2）自動(dòng)沖擊破碎過程 自動(dòng)沖擊破碎主要是實(shí)現(xiàn)快速?zèng)_擊?？赏ㄟ^擋塊、壓力繼電器等來(lái)控制電磁換向閥來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換過程?？捎靡粋€(gè)安

17、全閥和一個(gè)單向閥實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓泵的保護(hù)。 （2）液壓控制系統(tǒng)分析在手動(dòng)慢速調(diào)試過程中可以通過一個(gè)手動(dòng)換向閥來(lái)實(shí)現(xiàn)點(diǎn)動(dòng)控制；手動(dòng)與自動(dòng)之間通過一個(gè)電磁換向閥來(lái)實(shí)現(xiàn)切換；自動(dòng)沖擊破碎過程中加速過程可以通過差動(dòng)回路來(lái)實(shí)現(xiàn)。三 課題調(diào)研歸納總結(jié)對(duì)課題進(jìn)行研究調(diào)研的過程，也是一個(gè)不斷學(xué)習(xí)深入的過程，在這過程中難免會(huì)遇到一些讓我們素手無(wú)措的困難，我們應(yīng)該針對(duì)不同的困難選擇最恰當(dāng)?shù)慕鉀Q方法，最終不僅要解決困難，更重要的是在解決困難的過程中我們學(xué)到了東西，使自己的專業(yè)知識(shí)和解決方法的能力都有所提高。所以我們不應(yīng)畏懼困難，而要坦然面對(duì)困難，這樣才能真正體現(xiàn)出自己的真實(shí)能力。通過查詢關(guān)于破碎錘技術(shù)相關(guān)資料，使我對(duì)破碎

18、錘機(jī)械產(chǎn)品的概況、結(jié)構(gòu)、使用性能和工作原理、主要配套零部件的技術(shù)和性能要求有了進(jìn)一步的了解，由于zt100液壓破碎錘結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單輕巧、制造成本相對(duì)較低，而且隨著我國(guó)基礎(chǔ)建設(shè)與建筑業(yè)的飛速發(fā)展也為其提供了良好的銷售市場(chǎng)，所以其具有很好的發(fā)展前景與市場(chǎng)。預(yù)計(jì)未來(lái)5-10年，我國(guó)液壓破碎錘將處于發(fā)展的黃金時(shí)期，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局也將發(fā)生深刻的變化，我們應(yīng)該抓住這次機(jī)遇，使國(guó)產(chǎn)品牌集中度大幅提升；使國(guó)產(chǎn)占有率也進(jìn)一步提高。在當(dāng)今時(shí)代，科學(xué)技術(shù)必將以更快的速度發(fā)展，更快更緊密得融合到各個(gè)領(lǐng)域中,而這一切都將大大拓寬機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展方向，所以我們作為祖國(guó)新一代接班人，應(yīng)該通過不斷學(xué)習(xí)來(lái)豐富自己的頭腦，跟上時(shí)代的步伐

19、，為我國(guó)今后的機(jī)械事業(yè)做出貢獻(xiàn)。機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)可以歸結(jié)為“四個(gè)化”：柔性化、靈捷化、智能化、信息化。即使工藝裝備與工藝路線能適用于生產(chǎn)各種產(chǎn)品的需要，能適用于迅速更換工藝、更換產(chǎn)品的需要,使其與環(huán)境協(xié)調(diào)的柔性;使生產(chǎn)推向市場(chǎng)的時(shí)間最短且使得企業(yè)生產(chǎn)制造靈活多變的靈捷化;還有使制造過程物耗,人耗大大降低,高自動(dòng)化生產(chǎn);追求人的智能于機(jī)器只能高度結(jié)合的智能化以及主要使信息借助于物質(zhì)和能量的力量生產(chǎn)出價(jià)值的信息化。當(dāng)然機(jī)械制造業(yè)的四個(gè)發(fā)展趨勢(shì)不是單獨(dú)的，它們是有機(jī)的結(jié)合在一起的，是相互依賴，相互促進(jìn)的。同時(shí)由于科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，也將會(huì)使它出現(xiàn)新的發(fā)展方向。機(jī)械制造行業(yè)作為社會(huì)發(fā)展的一個(gè)部分，它也將和其它的行業(yè)更廣泛的結(jié)合。21世紀(jì)機(jī)械制造業(yè)的重要性表現(xiàn)在它的全球化、網(wǎng)絡(luò)化、虛擬化、智能化以及環(huán)保協(xié)調(diào)的綠色制造等。它將使人類不僅要擺脫繁重的體力勞動(dòng)，而且要從繁瑣的計(jì)算、分析等腦力勞