液压破碎锤及工艺设计调研报告

毕业设计调研报告前言液压破碎锤是工程机械的辅助机械，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。

未来工程方面对各类现代化机械设备的需求将会越来越大，给液压破碎锤等提供了大量的市场机会。

因此要求对液压破碎锤性能上进行改进，提升产品的品质，能够提高工作效率，使其更有效的应用于工程建设。

调研时间：2011年11月10日—2012年3月20日。

调研地点：调研方法：实地考察、问卷、网络搜集、阅读文献资料。

考察内容：液压破碎锤的研究现状和设计理论、配套零件的设计及其主要零件制造工艺设计、破碎锤的动作过程和液压控制系统设计调研目的：通过调研的过程，使自己对课题有更深的了解；在向生产实践学习中，使自己对与课题有关的生产线、设备、工艺、装置、检测手段、生产特点及组织管理等有更进一步了解；明确课题任务，为以后课题的设计与研究做准备。

一课题基本情况介绍我选的课题是ZT100液压破碎锤及工艺设计，即通过了解当今液压破碎锤的国内外现状及未来发展趋势，熟悉液压破碎锤的研究现状和设计理论，进行配套零件的设计及其上缸体制造工艺设计。

本次设计通过查询关于破碎锤技术相关资料，了解破碎锤机械产品的概况、结构和使用性能，掌握配套零部件的技术和性能要求。

结合所学的机械制造专业相关理论和实践知识，分别进行配套零部件二维、三维绘制和装配；制定主要零件上缸体的机械制造工艺规程；通过分析破碎锤的动作过程和液压控制要求，设计液压控制系统。

液压破碎锤是一种由液压能转换为机械冲击能的破碎机具，以液压力驱动活塞往复运动作功 ,对外输出冲击能来进行工作，主要由活塞、配流阀和蓄能器三个基本部件组成。

它作为挖掘机一种随机附件而扩大了主机的功能和使用范围，主要用于破碎岩石、矿石、砼构件、砼和沥青路面、冻土、冰块等作业。

广泛应用于国防施工、公路和铁路建设、市政工程等建筑行业。

液压破碎锤已经成为液压挖掘机的一个重要作业工具，也有人将液压破碎锤安装在挖掘装载机(又称两头忙)或轮式装载机上进行破碎作业。

液压破碎锤，又叫做液压破碎器或液压碎石器(hydraulicbreaker)。

日本、韩国多用此术语。

也有称之为液压锤(hydraulichammer)，芬兰、德国的公司多用此术语。

我国的厂商与用户，有称之为液压破碎机的，也有称之为液压镐、液压炮、炮机、破碎头等等，我国国家标准的术语称之为液压冲击破碎器(hydraulicimpactbreaker)。

名称虽然五花八门，但都是指的同一机具，这种机具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。

这里动力源是液压泵，而工作介质就是常用的液压油。

以液体静压力为动力，驱动活塞往复运动，活塞冲程时高速撞击钎杆，由钎杆破碎矿石、混凝土、固体等。

现在液压破碎锤市场十分兴旺，韩国、日本、德国、美国、芬兰、意大利等国的多种型号液压破碎器充斥我国市场，现在国内市场主要销售的品牌有韩国组装(水山、工兵、泰戈、广韩、韩宇、先韩、世进、大模、大运、东光、广林、仁山、双牛、猛士等)，日本组装(古河、甲南、东空等)，国产(惊天等)。

国内也有一些厂家提供一些型号的液压破碎锤产品。

其中韩国和国产的标配为2根钎杆，日本和其他进口及合资品牌为1根钎杆。

但我国的液压破碎锤较之国外的在研制和生产上有较大的差距。

除了在性能指标、能量利用率、使用寿命，制造成本高等方面，还有以下几方面：(1)液压破碎锤作为工程机械中的辅助机械，我国对液压破碎锤的理论研究较多，但是缺乏真正的生产投入。

(2)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。

(3)材料的选择满足不了实际要求。

(4)我国液压破碎锤的生产未形成系列化、规模化。

(5)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。

液压破碎锤具有以下特性：冲击能增强型结构设计液压破碎锤采用最优化设计理念，加大活塞和缸体行程，采用活塞和钎杆同样大的直径，使破碎锤与主机匹配效果最佳，合理利用最高的输出能量，节约能源，达到工作效率最高。

使用高质量材质特殊精密工艺加工制造活塞、主体螺栓、主体前部、油缸、主体后部等重要零部件的材料是经过HALL公司的严格的质量检验，可以保证最高质量。

活塞、主体前部、油缸、主体后部等主要零部件使用最新热处理设备生产制造，而已多年的技术经验保证优良质量的稳定。

HALB 液压破碎锤经多次设施投资设置了破碎锤专用MCT(万能机床中心)，CNC(数控机床)以及大型研磨机等机器，实现自动化制造过程，稳定质量。

特别是用破碎锤专用大型内径研磨机把油缸及阀门内侧是一次加工成品，保证中心度提高精度，加上专用超级加工和内径研磨作业，提高表面粗糙度及产品完工度。

无蓄能器装置新开发生产的无蓄能器型液压破碎锤应用高技术理论，取消了原蓄能器装置。

结构简单、故障少、维护方便、成本降低、冲击能量增加。

因此用户可同时降低使用和维护两方面成本。

无蓄能器液压破碎锤有无蓄能器的差别蓄能器的作用：蓄能器内部充满着氮气，是利用液压破碎锤在前一次打击的时候把剩余的能量和活塞反冲的能量储存起来，在第二次打击的时候同时释放能量，增加打击能力，通常是在破碎锤本身达不到打击能量的情况下安装蓄能器，来增加破碎器的打击力。

所以一般小型的就没有蓄能器，中大型的都装有蓄能器。

有蓄能器的情况下：单次的打击情况下力气会稍大一些，在连续打击的情况下就体现不出来。

蓄能器里面的皮碗在氮气小的情况下，会造成皮碗损坏，而维修时需要整体解剖比较麻烦。

蓄能器是一个比较精密的器件，安装维修时不能出现空隙，否则会泄露氮气，造成破碎器打击无力，皮碗损坏。

在修理麻烦的同时，皮碗的价格也比较贵，一般国产的价格在几百元，而且使用时间很短，如果每天在8小时工作，则使用时间在1—2个月左右，进口的价格在壹千多，这会增加用户的额外支出。

无蓄能器的情况下：现破碎锤行业很多都在向无蓄能器装置发展，像欧美、日本的品牌都取消了蓄能器，液压破碎锤无蓄能器是一个先进的技术表现。

RWB新开发生产的无蓄能器应用技术理论，取消了原蓄能装置，结构简单、故障少、维护方便、成本降低、但冲击能量并不低于有蓄能装置的。

另一方面，取消了蓄能器，减少故障也节省了成本。

因此用户可同时降低使用和维护两方面的成本。

重量轻、维护成本底控制阀内置式结构本着结构简单、故障少、易维护的设计理念。

HALB新开发制造产品，结构简单、重量轻、搬运方便；拆装零件数少，成本降低；控制阀内置式结构使破碎锤的零部件不会因为外部撞击原因造成损坏。

此外结构简单，故障减少，从而也降低了维护与使用成本。

强而有力的“液压+氮气”冲击系统破碎锤最重要的特征就是其打击力和冲击能量。

HALB破碎锤的每一种型号都有“液压+氮气”的强而有力的冲击动力系统。

该系统效率高、能量损失减少到最低而冲击能最大。

所有GHB系列破碎锤可以提供一流的强大的冲击能量，不管工作环境多少艰苦，ghb系列破碎锤都能如意地完成任务，是破碎锤的理想选择。

流量可调装置该机构可有效地调节来自挖掘机或动力源的流量，从而可根据岩石情况调节需要的打击力和击打频率，可以直接在破碎锤上进行调节，简单、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机或装载机上进行调节，流量不容易控制，而且需要专业的维修人员才能完成。

——冲击力大，速度慢——冲击力小，速度快液压破碎锤的分类液压破碎锤的种类很多，分类方法也很多。

根据操作方式分类：液压破碎锤分为手持式和机载式两大类。

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。

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，目前绝大多数破碎器属于此类产品；根据配流阀结构分类：液压破碎器分为内置阀式和外置阀式两种。

此外还有其他各种分类方式，如根据反馈方式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：低噪音型和标准型破碎器；根据外壳形式可分为三角形和塔形破碎器；根据外壳结构可分为夹板式和箱框式破碎器；等等。

现在的液压破碎锤大多数采用的液压冲击机构的形式都有行程反馈控制。

这种控制形式的液压锤的为了达到改变液压破碎锤的冲击能和冲击频率的目的，都是增设多个回程反馈信号孔控制各信号孔的开关或者改变系统的输入流量和压力，来调节活塞行程。

液压破碎锤的结构组成及工作原理（1）液压破碎锤的结构组成主要由上缸体、下缸体、内导向套、下导套、圆螺母、钎杆、螺帽、夹持组件、夹板组件、夹板螺栓、贯穿螺栓、垫圈、扁销等组成。

见下图（2）液压破碎锤的工作原理其工作原理可分为以下四步：回程加速阶段、回程制动运动、冲程加速运动、活塞打击停顿状态。

1）回程加速阶段活塞回程开始时，活塞上一次冲击已经结束，处于瞬时停顿状态。

此时主阀腔为低压腔，而冲击活塞下腔和控制阀芯上腔为常高压腔，因此主阀芯处于下极限位置。

这样，活塞前腔通过主阀芯与高压油相通，而活塞后腔一直与回油腔相通，为低压，故活塞在前腔高压油的作用下，作回程加速运动，同时压缩尾部氮气室氮气，使之作绝热压缩。

图2 回程加速阶段2)回程制动运动活塞在高压油的作用下继续向上作回程运动，当活塞中段下侧面越过控制口的下边时，活塞前腔中的高压油进入主阀腔，由于通过主阀腔作用于主阀芯的液压力大于控制阀芯上腔作用于主阀芯的液压力，从而迫使阀芯开始换向运动。

阀芯的移动，逐渐减少进入活塞前腔中的高压油，以致相应作用于活塞上的回程推力也逐渐减小，而相对被压缩的氮气施加的回程阻力却越来越大，活塞便转入回程制动阶段。

阀芯将最终完全切断到活塞前腔中的压力油，活塞将很快停止回程运动。

图3 回程制动运动3)冲程加速运动当活塞停止回程运动时，将马上转入冲程运动阶段。

此时，主阀芯已经打开活塞前腔通向主阀芯回油腔的油路，使活塞前腔的油液能够顺利排出。

此时活塞在氮气绝热膨胀力作用下开始快速冲程运动。

在活塞作冲程运动时，阀芯将可靠地停留在上极限位置。

图2.3 冲程加速运动4) 活塞打击停顿状态在氮气室氮气绝热膨胀的作用下，活塞作准等加速运动(其宴加速度逐渐减小)。

当活塞中段上侧面越过控制口的上边时，主阀芯腔与回油沟通，主阀芯腔变为低压腔。

阀芯将在控制阀芯上腔高压油的作用下开始向下作换向运动。

此时已获得足够能量的活塞打击钎杆，完成冲击动作。

而阀芯继续向下运动，当阀芯运动到下极限位置时，活塞处于瞬时停顿阶段。

至此，活塞结束了一个工作循环。

随后，活塞冲击后反弹，开始下一个工作周期。

图2.4 活塞打击停顿状态上缸体典型工艺路线上缸体的形状是方形，且左端配合表面精度要求较高，拟将其划分为粗加工、半精加工和精加工三个阶段，初步拟定上缸体左侧面工艺路线采用：左侧圆柱表面：车——半精车——精车；φ108缸体孔采用：电解——成形加工底孔——镗削成形；工艺槽采用：成形刀具一次成形；4个φ42：钻孔——扩孔；螺纹孔：钻孔——攻螺纹。