郭 榮，周志鴻

（北京科技大學機械工程學院，北京 100083）

1 引言

采礦生產中爆破后的大塊是不可避免的，隨著大型鉆孔設備采用，地下礦鑿巖向增大鑿巖孔徑、加大孔深的趨勢發(fā)展，大塊礦石有增無減，因此，二次破碎是礦山生產中一個很重要的輔助生產環(huán)節(jié)。 其技術水平的高低，直接影響破碎作業(yè)和整個礦山的生產效率及企業(yè)的經(jīng)濟效益。

傳統(tǒng)的二次破碎方法是爆破法，這種方法勞動強度大，費用高，安全性差，并且影響了正常作業(yè)[1]。 機械破碎法主要是利用液壓破碎錘直接破碎大塊礦石[2-4]。

地下液壓碎石車主要用于礦山井下的二次破碎，將一次破碎（一般是爆破）產生的不合適的大塊礦巖破碎，達到采掘作業(yè)中裝載設備（如鏟運機、裝巖機等）、放礦設備等對礦巖塊度的要求[5]。

2 國外地下液壓碎石車發(fā)展概況

早期的地下液壓碎石車是將破碎錘安裝在鏟運機上改裝的，因其工作范圍小、臂架不靈活、機架受力差、抗振動效果不好，因此一些公司開始研制專用的底盤， 設計專用的工作臂與破碎錘。 20 世紀80 年代，實用的專用地下液壓碎石車開始應用于礦山，逐漸取代鏟運機改裝的碎石車。

地下液壓碎石車廠家主要是加拿大BTI（Breaker Technology Inc.的縮寫）公司，其 TM 系列碎石車由液壓破碎錘、臂架系統(tǒng)、底盤發(fā)動機三大部分組成，已實現(xiàn)積木化設計，可以滿足各種工況的需要，銷往世界各大礦山，包括我國的廣西大廠銅礦，南京梅山鐵礦，山東三山島金礦，新城金礦，焦家金礦等。

除BTI 公司外，Maclean 公司也生產地下液壓碎石車，型號為MB-3，采用卡特彼勒的液壓破碎錘，型號為H130S 或H140CS。 其整車參數(shù)如表1 所示。

3 加拿大BTI 公司地下液壓碎石車介紹

3.1 BTI 地下液壓碎石車的系列

加拿大BTI 公司的產品代表著地下液壓碎石車的最高技術水平。 圖 1 為 BTI 生產的TM12HD 系列地下液壓碎石車。

表1 MB-3 的整車參數(shù)

BTI 地下液壓碎石車分為 TM12HD、TM12XH、TM15HD 和 TM15XH 四個系列， 每個系列可以根據(jù)礦山需要以及客戶要求配備不同型號的液壓破碎錘以及相匹配的液壓系統(tǒng)。

3.2 BTI 地下液壓碎石車技術特點

圖1 TM12HD 系列地下液壓碎石車

BTI 公司四個系列產品均采用LP15 系列鉸接式底盤，標配道依茨發(fā)動機，也可選配卡特彼勒以及梅賽德斯發(fā)動機。 傳動系統(tǒng)的變矩器、變速箱、傳動軸以及車橋采用的都是美國德納公司的產品，具有傳動效率高、安全系數(shù)大、使用壽命長、性能穩(wěn)定可靠等優(yōu)點。

液壓系統(tǒng)經(jīng)歷從雙泵系統(tǒng)到單泵系統(tǒng)的改進，使系統(tǒng)簡化，集成度更高，結構更加緊湊。 采用負載敏感反饋控制有效地減小了液壓系統(tǒng)的功率損失，使碎石車更加經(jīng)濟、高效，功率損失的減小也意味著更小的液壓系統(tǒng)發(fā)熱量和更少的燃油尾氣排放，這對于維持井下的良好的工作環(huán)境十分重要。

工作臂由擺動座、內臂、外臂、以及四連桿機構組成，內外臂采用冷彎矩形空心鋼制造，并設有加強筋以獲得較大的強度與剛度。擺動座采用了關節(jié)軸承，工作臂所有的液壓缸有過載保護以及機械限位，從而在破碎工作中保護液壓缸。 工作臂的運動由一組電磁比例多路閥控制，操作靈敏便捷。

車身裝有四個液壓支腿，工作臂端兩個液壓支腿單獨控制， 便于在各種地形保證車身的水平。 破碎時，四個液壓支腿支起，承受整車的重量，同時吸收發(fā)動機與傳動軸的振動，保證了工作臂運動及破碎工作時車身的穩(wěn)定性。

整車采用雙路制動系統(tǒng)，停車制動與行車制動器都為橋內濕式制動器，配備實時檢測制動油路的壓力開關，當制動油路壓力低于設定值時車輛自動報警與停車，使車輛行駛安全可靠。

駕駛室分為頂棚式和全封閉式，全封閉式駕駛室?guī)в锌照{， 駕駛室都配有美國SAE 認證的ROPS （防滾翻保護裝置）/FOPS （防落物保護裝置）[6]，駕駛安全舒適可靠?？缮淀斉?，使碎石車的通過性大大提高，也使操作人員在進行碎石工作時視野更加開闊。

中央自動潤滑系統(tǒng)提高了碎石車使用壽命，也大大減少了維護保養(yǎng)人員的勞動量。 車載ANSUL 滅火系統(tǒng)的應用使碎石車的安全性進一步提升。 無線遙控技術也在一些車型上開始使用，操作更加便捷。 TM15XH/BXR65 外形尺寸如圖2 所示，整車參數(shù)見表2。

3.3 BTI 公司液壓破碎錘技術參數(shù)

液壓破碎錘作為地下液壓碎石車的核心部件，其沖擊能及頻率的高低直接影響著碎石車的工作效率。 BTI 公司的液壓破碎錘產品分為TB系列、BX 系列和BXR 系列，TB 系列液壓破碎錘技術參數(shù)見表3，BX 系列液壓破碎錘技術參數(shù)見表4，BXR 系列液壓破碎錘技術參數(shù)見表5。

4 國內地下液壓碎石車發(fā)展概況

我國地下液壓碎石車大部分是由鏟運機改裝而成的。將鏟運機的鏟斗更換成工作臂或者直接采用現(xiàn)有挖掘機的工作臂裝上破碎錘，安裝到地下鏟運機改裝底盤上[7]。 目前有多家公司在生產鏟運機改裝的地下液壓碎石車，包括煙臺興業(yè)機械股份有限公司，山東黃金工程公司，山東金嶺礦業(yè)股份有限公司， 淄博廣梓機械有限公司，煙臺大力礦山機械有限公司，中鋼集團衡陽重機有限公司等。

圖2 TM15XH/BXR65S 碎石車外形尺寸

表2 TM15XH/BXR65 的整車參數(shù)

改裝的碎石車產品， 優(yōu)點是生產成本較低，開發(fā)難度也小。

鏟運機改造的碎石車產品缺點主要有：

臂架往往只能做俯仰運動， 不可以水平擺動，工作范圍??；

表3 BTI 公司TB 系列液壓破碎錘的技術參數(shù)

表4 BTI 公司BX 系列液壓破碎錘的技術參數(shù)

表5 BTI 公司BX 系列液壓破碎錘的技術參數(shù)

未配備液壓支腿，導致輪胎壽命低，工作時整車震動大；

前機架強度不足，前、后機架中央鉸接容易斷裂；

主泵壓力或者流量不足，液壓油散熱效果不佳；駕駛員防護不足，空間小，座椅減震性能差；操作人員視線不佳，操作機構布置過于緊湊導致操作不便。

4.1 煙臺興業(yè)地下液壓碎石車

煙臺興業(yè)機械股份有限公司生產兩款地下液壓碎石車， 一款型號為XYSJ-400， 采用1 m3內燃鏟運機底盤進行改裝，帶有液壓支腿，工作臂可以做水平擺動， 配備韓國Hi-Tech400 型破碎錘，釬桿直徑為85 mm。 XYSJ-400 外形如圖3所示，整車參數(shù)如表6 所示。

煙臺興業(yè)公司生產的另一款地下液壓碎石車型號為XYSJ-500， 底盤是以1.5 m3內燃鏟運機底盤進行改造， 采用現(xiàn)有的挖掘機工作臂，配備韓國Hi-Tech500 型破碎錘， 釬桿直徑為100 mm。 XYSJ-500 外形如圖4 所示，整車參數(shù)如表6 所示。

圖3 XYSJ-400 地下液壓碎石車

4.2 山東黃金地下液壓碎石車

山東黃金煙臺工程公司生產的地下碎石車型號為HJS-1，以1 m3內燃鏟運機為底盤，在鏟運機原有臂架的基礎上，加了一節(jié)小臂用來安裝破碎錘，使鏟斗和破碎錘機構可以互換，一機多用。 采用韓國工兵GBT50 破碎錘， 釬桿直徑為70 mm。 HJS-1 外形如圖5 所示，整車參數(shù)如表7所示。

表6 XYSJ 系列的整車參數(shù)

圖4 XYSJ-500 地下液壓碎石車

4.3 山東金嶺地下液壓碎石車

山東金嶺地下液壓碎石車型號為DYP70，以1 m3電動鏟運機WJD-1 為底盤， 配備自行生產的YPC 液壓破碎錘，釬桿直徑為70 mm。 DYP70外形如圖6 所示，整車參數(shù)如表8 所示。

4.4 淄博廣梓地下液壓碎石車

圖5 HJS-1 地下液壓碎石車

表7 HJS-1 的整車參數(shù)

淄博廣梓機械有限公司生產的地下碎石車已成系列化，型號為YPC，根據(jù)使用底盤的規(guī)格分 為 YPC20、YPC30、YPC35 和 YPC50 四 個 機型， 配備不同型號的破碎錘。 YPC20 采用0.5m3的電動鏟運機底盤， YPC30 采用1 m3的電動鏟運機底盤， YPC35 采用1.5 m3的電動鏟運機底盤， YPC50 采用2 m3的電動鏟運機底盤， YPC地下液壓碎石車如圖7 所示，整車參數(shù)如表9 所示。

圖6 DYP70 地下液壓碎石車

表8 DYP70 的整車參數(shù)

4.5 大力礦山地下液壓碎石車

大力礦山機械有限公司生產的地下液壓碎石車型號為SJ-400，以1 m3內燃鏟運機為底盤，破碎錘的釬桿直徑為85 mm。 SJ-400 外形如圖8所示，整車參數(shù)如表10 所示。

圖7 YPC 地下液壓碎石車

4.6 中鋼衡重地下液壓碎石車

中鋼集團衡陽重機有限公司生產的地下碎石車型號為PSC-70，以1 m3內燃鏟運機為底盤，破碎錘的釬桿直徑為70 mm。PSC-70 外形如圖9所示，整車參數(shù)如表11 所示。

4 結語

國外的地下液壓碎石車已經(jīng)形成規(guī)模化、產業(yè)化，技術先進，性能可靠。國內地下液壓碎石車已具有一定的研究基礎， 并形成了小批量生產，基本以改裝為主，缺乏真正的專用產品。 由于過去對于地下移動破碎設備的應用較少，研發(fā)力量和資金投入不足，與國際先進水平相比仍然存在較大差距。我國地下液壓碎石車的研發(fā)應該吸收外國技術與經(jīng)驗，研制相匹配的專用的底盤與臂架裝置，走專業(yè)化生產道路。

表9 YPC 的整車參數(shù)

圖8 SJ-400 地下液壓碎石車

表10 SJ-400 的整車參數(shù)

圖9 PSC-70 地下液壓碎石車

表11 PSC-70 的整車參數(shù)

[1]羅銘，王興容，郝其昌.固定式液壓破碎機的開發(fā)研制及其應用[J].金屬礦山，2007，10：92-96.

[2]于福增.液壓碎石機的廣泛應用[J].礦山機械，1987，06：60-64.

[3]陳定遠，劉庭楷.礦山二次破碎新設備——液壓碎石機[J].鑿巖機械氣動工具，1989，01：1-6.

[4]郭瑞榮.移動式液壓碎石機在礦山生產中的應用[J].輕金屬，1993，07：1-2，33.

[5]石博強，饒綺麟編.地下輔助車輛[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2006.1：274

[6]魏秀玲，王國強，王新閣，張顯余.工程車輛翻車安全技術研究進展[J].工程機械，2009，08：50-54，123.

[7]包瑞斌，李啟建.液壓破碎錘與電動鏟運機的聯(lián)合應用及探討[J].現(xiàn)代礦業(yè)，2010，04：116-117.