液压破碎机用凿子的制作方法

1.本发明涉及一种液压破碎机用凿子，其减少了在通过安装于挖掘机上的液压破碎机的活塞的撞击过程中产生的振动和冲击排斥力。


背景技术：

2.一般来说，液压破碎机是安装在诸如挖掘机或装载机等建筑机械中以用来粉碎岩石、混凝土等的设备，并且当气缸运行时，活塞上下移动并撞击作为粉碎工具的凿子，凿子对混凝土、岩石等施加冲击力，并粉碎它们。
3.在使用液压破碎机进行粉碎操作时产生的噪音分为活塞撞击凿子时产生的撞击噪音和凿子粉碎混凝土和岩石时产生的粉碎噪音。其中大部分是撞击噪声，并且其数值随着液压破碎机的尺寸变化，大约为90～110db。
4.近年来，随着关于噪声和振动的法规的加强，建筑机械的噪声级指标已从通告体系改为强制性体系，诸如挖掘机、推土机、装载机和破碎机等产品已被指定为强制性噪声级指标目标。为了应对这些噪声和振动法规，正在积极开发低噪声型破碎机。
5.特别地，相关机构还鼓励开发低噪声型破碎机，例如对符合噪声法规的破碎机用低噪声破碎机进行认证。
6.参照图1，传统的液压破碎机1包括液压缸10、安装为可在液压缸10内上下移动的活塞20、连接到液压缸10下部的前头30、以及安装在前头30上并被活塞20撞击的凿子40。气室12设置在液压缸10的上端，阀14形成在液压缸10的一侧，并且临时存储用作动能能源的液压油的蓄能器50形成在与阀14相邻的下侧。另外，凿子40被设置在前头30的中部内的上衬套60和连接到前头30的下端的下衬套70支撑。此外，插入槽(未示出)形成在下衬套70的内侧，并且防震材料(未示)可以安装在插入槽内。
7.在将活塞20的动能传递到被破碎物时凿子40被活塞20撞击并自身振动。即，当活塞20下降并撞击凿子40的上端面时，伴随着弹性压缩形变的应力波通过活塞20的冲击能量在凿子40的撞击面上产生，并且应力波沿着凿子40的主体传递到下端，并最终到达与被破碎物接触的表面，从而执行破碎操作。
8.此时，如果活塞20和凿子40在直线上碰撞，则压缩力波沿着凿子40的中心线传递，使得凿子40不会发生沿着左右或横向的振动。然而，在实际情况下，各中心线不重合，并且当在凿子40、上衬套60和下衬套70之间存在间隙的情况下撞击时，凿子40被偏心地撞击。因此，活塞20和凿子40之间的接触面的中心形成在偏离凿子40的中心线的点处，此时产生的冲击力使得凿子40产生弯曲变形。因此，凿子40变形，并且沿着凿子40传递的应力波是伴随弯曲应力的压缩力波的形式。此时，重复如下过程，其中应力波的到达与被破碎物的界面的部分被扩散并吸收到被破碎物中，其余部分被反射回并朝着与活塞20的撞击面传递，然后沿着相反方向返回。在该过程中，应力波在沿着不同方向传播的两个应力波相遇的点处叠加，并且由于这种叠加，其振幅在特定频率下变得明显，因此存在着产生振动和噪声以及凿子40的使用寿命降低的问题。
9.与液压破碎机相关的这种技术在韩国专利注册第10-1712553号中公开(2017年2月27日)。


技术实现要素：

10.发明要解决的技术问题
11.本发明的一个目的是提供一种减少在活塞的撞击和粉碎被破碎物的过程中产生的振动和噪声的液压破碎机用凿子。
12.技术问题的解决方案
13.本发明提供一种液压破碎机用凿子，其安装在液压破碎机内并被往复运动的活塞撞击，包括：凿子主体，其具有在下端设置有喇叭形粉碎部分的轴体结构；和应力分配部分，其设置成凹凸形式，其中多个凹槽和突起在所述凿子主体的外周面上沿着纵向交替地形成，并且分散通过所述活塞撞击从所述凿子主体的上侧传递到下侧的应力波和通过所述粉碎部分撞击被破碎物从所述凿子主体的下侧传递到上侧的应力波。
14.此外，多个所述应力分配部分可以在所述凿子主体的纵向上彼此间隔开地设置。
15.此外，在所述应力分配部分的所述凹槽和所述突起中，所述凹槽可以被设置为使得除了配置在所述凿子主体的最上侧的凹槽以外，其余凹槽形成为从所述凿子主体的下侧到上侧向所述凿子主体内顺次加深深度。
16.此外，在所述应力分配部分的所述凹槽和所述突起中，所述突起的厚度可以从所述凿子主体的下侧到上侧顺次增加。
17.此外，所述凿子主体的位于所述应力分配部分的最下侧和所述粉碎部分的上侧之间的外周面可以形成为具有锥形形状，以使直径从上侧到下侧减小。
18.此外，所述液压破碎机用凿子可以还包括具有弹性的圆环形状的弹性吸收环，其插入所述应力分配部分的各个凹槽中并吸收沿着所述凿子主体的轴向移动的振动。
19.此外，多个缺口槽可以形成在所述应力分配部分的所述突起的外周面上并在周向上以规则间隔彼此间隔开。
20.此外，向所述凿子主体内延伸的应力分配孔可以进一步形成在所述应力分配部分的所述凹槽中，和多个所述应力分配孔可以在所述应力分配部分的所述凹槽的周围彼此间隔开地形成。
21.此外，所述液压破碎机用凿子可以还包括振动吸收连接部分，其设置在所述凿子主体中以连接多个所述应力分配孔，并且具有弹性以吸收沿着所述凿子主体移动的振动。
22.此外，所述液压破碎机用凿子可以包括多个插入构件，其对应于所述应力分配孔而插入并且由弹性材料制成，和具有环形形状的连接构件，其在插入到所述凿子主体的外侧的状态下连接所述多个插入构件。
23.发明的有益效果
24.根据本发明的液压破碎机用凿子设置有凹凸形式的应力分配部分，其中多个凹槽和突起形成为在凿子主体的外周面上沿着纵向以规则间隔彼此交替地间隔开。因此，通过活塞撞击从凿子主体的上侧传递到下侧的应力波和通过粉碎部分撞击被破碎物从凿子主体的下侧传递到上侧的应力波在经过凹槽和凸起时被分散并且在各个方向上移动。因此，应力波在凿子主体上的叠加被最小化，并且可以减少当通过活塞撞击凿子主体的上端、然
后通过粉碎部分撞击被破碎物时产生的振动和噪声。
附图说明
25.图1是传统的液压破碎机的示意性结构截面图。
26.图2是根据本发明实施方案的液压破碎机用凿子的立体图。
27.图3是根据本发明实施方案的液压破碎机用凿子的主视图。
28.图4是根据本发明另一实施方案的液压破碎机用凿子的局部放大截面图。
29.图5至图7是根据本发明又一实施方案的液压破碎机用凿子的局部放大立体图。
30.图8是根据本发明又一实施方案的液压破碎机用凿子的局部放大截面图。
31.图9是示出根据本发明又一实施方案的液压破碎机用凿子和传统的液压破碎机用凿子撞击被破碎物时的应力状态的模拟图。
具体实施方式
32.以下，将参照附图详细说明本发明的优选实施方案。
33.图2是根据本发明实施方案的液压破碎机用凿子的立体图。图3是根据本发明实施方案的液压破碎机用凿子的主视图。参照图2和图3，根据实施方案的液压破碎机用凿子100包括凿子主体110和应力分配部分120。这里，液压破碎机用凿子100被通过气缸内的液压往复运动的活塞撞击，然后在移动的同时工作以粉碎被破碎物。此时，液压破碎机由与现有技术相同的构成形成，这里省略了对液压破碎机的具体构成的详细说明。
34.凿子主体110是具有轴体结构的部分，该轴体结构被通过液压在竖直方向上往复运动的活塞撞击。喇叭形粉碎部分111设置在凿子主体110的下端，以在通过活塞向下移动的同时与被破碎物碰撞时粉碎被破碎物。在这种情况下，粉碎部分111可以形成为锥形或金字塔形状。
35.这里，位于凿子主体110的粉碎部分111的上方，更具体地，凿子主体110的位于应力分配部分120的最下侧和粉碎部分111的上侧之间的外周面部分
‘
a’可以形成为具有锥形形状，以使直径从上侧到下侧减小。这样，在凿子主体110的位于应力分配部分120的最下侧和粉碎部分111的上侧之间的部分为锥形使得直径从上侧到下侧减小的情况下，在粉碎部分111碰撞被破碎物后，从凿子主体110的下侧传递到上侧的应力波的方向和从凿子主体110的上侧传递到下侧的应力波的方向彼此不同。因此，通过最小化应力波的叠加，减少了振动的发生。
36.此外，两端开口的管状压缩弹性体(未示出)可以插在位于凿子主体110的应力分配部分120的最下侧和粉碎部分111的上侧之间的
‘
a’部分的外面。这种压缩弹性体可以由具有弹性的软橡胶或合成树脂形成，在通过液压使活塞向下移动而与凿子主体110接触的同时，当活塞的下侧撞击凿子主体110的上侧时，压缩弹性体被压缩，然后在经过一定时间段后弹性恢复到其原始状态。这种压缩弹性体吸收凿子主体110的振动，使得冲击应力沿着平行于凿子主体110的轴向的直线方向传递。即，当通过液压使活塞向下运动撞击凿子主体110时，压缩弹性体通过惯性力朝向凿子主体110的内中心被压缩，以将压缩力传递到凿子主体110并通过其吸收凿子主体110的振动。这样，压缩弹性体吸收当凿子主体110被活塞撞击时在凿子主体110中产生的振动，并且冲击应力沿着平行于凿子主体110的轴向的直线方
向传递。因此，粉碎部分111对被破碎物的撞击力增大。这样，在压缩弹性体插在凿子主体110上的情况下，保持止动件(未示出)可以形成为在凿子主体110的外周面上的
‘
a’部分的上端边缘和下端边缘处突出，以保持压缩弹性体不与
‘
a’部分分离。
37.此外，当在压缩状态下经过一定时间段时，即，当活塞撞击产生的惯性力的大小变得小于压缩弹性体自身的弹性恢复力的大小时，压缩弹性体弹性地恢复到其原始状态。此后，在凿子主体110撞击被破碎物的同时，压缩弹性体由于从下端传递到上端的振动被惯性力还原为压缩状态。这样，在凿子主体110的下端撞击被破碎物的同时，压缩弹性体减小了从凿子主体110下端传递到上端的振动。因此，凿子主体110的外表面和液压破碎机的内壁之间的间隙被稳定地保持，从而防止由于凿子主体110的外表面和液压破碎机的内壁之间的接触引起的损伤。此外，当凿子主体110再次被活塞撞击的位置保持在正确位置时，产生稳定的撞击力。
38.此外，压缩弹性体的内周面形成为具有对应于凿子主体110的外表面的
‘
a’部分的形状。即，压缩弹性体的内周面可以形成为锥形，以使直径从上侧到下侧减小，从而插在对应于位于应力分配部分120的最下侧和粉碎部分111的上侧之间的
‘
a’部分的外表面上成为紧密接触状态。
39.应力分配部分120是分散通过活塞撞击从凿子主体110的上侧传递到下侧的应力波和通过粉碎部分111撞击被破碎物从凿子主体110的下侧传递到上侧的应力波的部分，从而防止在不同方向上传播的应力波的叠加并减少振动和噪声。应力分配部分120以凹凸形式设置，其中多个凹槽121和突起122在凿子主体110的外周面上沿着纵向交替地顺次形成，以分散在不同方向上传播的应力波。如上所述，应力分配部分120以凹凸形式设置，其中多个凹槽121和突起122在凿子主体110的外周面上沿着纵向交替地顺次形成。因此，沿着凿子主体110的表面传播的应力波被分散，并且突起122将应力波转换为在竖直方向上波动的动能，从而使在不同方向上传播的应力波的叠加最小化。
40.此外，多个应力分配部分120可以设置为在凿子主体110的纵向上彼此间隔开以提高在不同方向上传播的应力波的分散效率。即，在多个应力分配部分120被设置为在凿子主体110的纵向上彼此间隔开的情况下，通过活塞撞击从凿子主体110的上侧传递到下侧的应力波的分散和通过粉碎部分111撞击被破碎物从凿子主体110的下侧传递到上侧的应力波的分散进行数次，从而进一步减少应力波的叠加比率，并提高了振动和噪声的减少效率。
41.参照图6，在应力分配部分120的凹槽121中，除了配置在凿子主体110的最上侧的凹槽121a以外，其余凹槽121b可以形成为从凿子主体110的下侧到上侧顺次加深深度。在这种情况下，配置在凿子主体110的最上侧的凹槽121a的深度可以与配置在凿子主体110的最下侧的凹槽121b的深度相同，或者可以形成为比凹槽121b的深度浅。
42.如上所述，当形成应力分配部分120的凹槽121时，在除了配置在凿子主体110的最上侧的凹槽121a以外的其余凹槽121b形成为从凿子主体110的下侧到上侧顺次加深深度的情况下，由于当凿子主体110通过活塞撞击下移时突起122的惯性而引起的向下弯曲运动所产生的压缩力被稳定地传递到凿子主体110的下端，从而使撞击被破碎物的力增大。此外，当被破碎物被作为凿子主体110的下端的粉碎部分111撞击时，通过凿子主体110的下端传递的振动均匀地分配并通过应力分配部分120传递。因此，可以防止应力在应力分配部分120的凹槽121和凸起122中集中。
43.更详细地，在应力分配部分120的其中凹槽121b形成为从凿子主体110的下侧到上侧向凿子主体110内顺次加深深度的部分中，当活塞撞击气缸内的凿子主体110的上端时，配置于凿子主体110的下侧的应力分配部分120的突起122的弯曲运动在配置于凿子主体110的上侧的突起的弯曲运动之前先产生。此时，配置于凿子主体110的上侧的突起122的弯曲动能和压缩能的大小小于配置于凿子主体110的下侧的突起122的弯曲动能和压缩能的大小，但是突起122的弯曲动能和压缩能集中在凿子主体110的中心方向，因此压缩力被稳定地向粉碎部分111的方向传递，并且通过应力分配部分120对被破碎物的撞击力增大。另外，通过应力分配部分120的其中凹槽121b形成为从凿子主体110的下侧到上侧向凿子主体110内顺次加深深度的部分，在粉碎部分111中沿着凿子主体110的上端的方向产生的振动与在凿子主体110的上端中沿着粉碎部分111的方向产生的振动的叠加被抵消，从而减少噪音的产生。
44.此外，当除了配置在凿子主体110的最上侧的凹槽121a以外的其余凹槽121b形成为从凿子主体110的下侧到上侧向凿子主体110内顺次加深深度时，突起122的厚度从凿子主体110的下侧到上侧顺次增加，从而在最小化突起122的弯曲运动位移的同时提高耐久性。
45.参照图4，多个缺口槽122a可以形成在应力分配部分120的突起122的外周面上并在周向上以规则间隔彼此间隔开。此外，缺口槽122a可以形成为交替地配置在多个突起122的在凿子主体110的纵向上的相同位置处，即，缺口槽122a可以形成为配置在多个突起122的在凿子主体110的纵向上的奇数位置配置的相同位置处，并且可以形成为配置在多个突出122上的偶数位置配置的相同位置处。因此，由于通过活塞撞击从凿子主体110的上侧传递到下侧的应力波和通过粉碎部分111撞击被破碎物从凿子主体110的下侧传递到上侧的应力波，彼此相邻的突起122在竖直方向上弯曲变形，可以防止诸如突起122彼此碰撞等干扰的发生。
46.在通过突起122在竖直方向上弯曲变形而将通过活塞撞击从凿子主体110的上侧传递到下侧的应力波和通过粉碎部分111撞击被破碎物从凿子主体110的下侧传递到上侧的应力波转换为动能的同时，突起122减少了振动和噪音。这里，尽管缺口槽122a被示为在应力分配部分120的突起122上以直的截面形状形成，但是本发明不限于此，并且可以以半圆形截面形状以外的各种横截面形状来形成。
47.另外，参照图5，具有弹性的弹性吸收环130可以插入应力分配部分120的凹槽121中。弹性吸收环130可以由硬的或软的弹性材料制成，并且可以形成为圆环形状以插入应力分配部分120的凹槽121中，从而配置在凿子主体110的外侧。在这种情况下，弹性吸收环130的一侧设置有连接内侧和外侧的开口部分，并且当弹性吸收环120被插入应力分配部分120的凹槽121中而配置在凿子主体110的外侧时，对其施加力，使得内径增大。
48.这样，在将弹性吸收环130插入到应力分配部分120的凹槽121中的情况下，凿子主体110的应力分配部分120中的凹槽121的强度得到加强。此外，当由于通过活塞撞击从凿子主体110的上侧传递到下侧的应力波和通过粉碎部分111撞击被破碎物从凿子主体110的下侧传递到上侧的应力波而使应力分配部分120的突起122在竖直方向上弯曲变形时，弹性吸收环130在吸收从突起122传递的动能的同时起到减少振动和噪声的作用。这里，弹性吸收环130的外周面形成为具有凹凸结构，使得将被吸收的从突起122传递的动能被分散，以增
加弹性吸收环130的耐久性。
49.参照图7，向凿子主体110内延伸的应力分配孔123可以形成在应力分配部分120的凹槽121中。应力分配孔123将粉碎部分111中在凿子主体110的上方向移动的振动在凿子主体110上的各个方向上分散，以提高分散率同时减少振动和噪声。此外，多个应力分配孔123可以形成为在凿子主体110的外周面的周向上(即，在形成有凹槽121的部分的周围)彼此间隔开。
50.此外，应力分配孔123可以形成为从凿子主体110的外侧到内侧具有较小的直径，以最小化凿子主体110朝向凿子主体110内侧的强度降低。在这种情况下，应力分配孔123形成为使得直径朝凿子主体110内变小，并且应力分配孔123优选形成为锥形截面形状，但不限于此，并且可以形成为直径朝向凿子主体110内侧变小的多级形状。此外，当然，应力分配孔123可以形成为在具有相同直径的状态下从凿子主体110的外侧延伸到内侧。
51.另外，参照图8，凿子主体110可以包括振动吸收连接部分140以连接多个应力分配孔123。振动吸收连接部分140由具有弹性的材料形成以吸收沿着凿子主体110的纵向移动的振动，增强其中形成有应力分配孔123的凿子主体110的强度，并防止当应力分配部分120的突起122在竖直方向上弯曲时在竖直方向上彼此相邻的突起112的碰撞。这里，振动吸收连接部分140包括插入构件141和连接构件142。
52.多个插入构件141被设置，并且是分别对应于应力分配孔123而插入的部分。当然，插入构件141由具有弹性的材料制成，更具体地，可以由具有延展性的橡胶材料或合成树脂材料制成，但不限于此，并且可以由硬的塑料材料制成。
53.连接构件142是在连接多个插入构件141的状态下配置成插入凿子主体110的外侧的环形构件。这样，连接构件142连接多个插入构件141以通过经由插入构件141传递的振动将竖直方向上的弯曲运动转换为动能，当在竖直方向上彼此相邻的应力分配部分120的突起122弯曲运动期间与突起122碰撞的同时吸收动能，并且防止在竖直方向上彼此相邻的突起122的碰撞。当然，连接构件142由与上述插入构件141类似的具有弹性的材料制成，更具体地，可以由具有延展性的橡胶材料或合成树脂材料制成，但不限于此，并且可以由硬的塑料材料制成。
54.图9是比较根据实施方案的液压破碎机用凿子100和传统的液压破碎机用凿子撞击被破碎物时应力状态的模拟图，其中，通过液压向下移动的活塞撞击凿子100，并且凿子100撞击厚度为500t的撞击板(铁板)。如图9的(a)和(b)中所示，可以看出，与传统的凿子撞击撞击板时产生的压缩力的持续时间相比，在根据实施方案的液压破碎机用凿子100撞击撞击板时产生的压缩力的持续时间增加了约15％。这意味着与传统的凿子和撞击板之间的接触时间相比，凿子100和撞击板的接触时间增加了15％。如上所述，随着凿子100和撞击板之间的接触时间增加，凿子100产生的振动和噪声减小。
55.如上所述，下面将说明当执行根据上述构成的实施方案的液压破碎机用凿子的活塞撞击以及被破碎物的撞击时产生的振动的吸收操作。
56.首先，当活塞通过液压向下移动时，活塞的下端撞击凿子主体110的上端。
57.此时，从凿子主体110的上侧到下侧(即，在纵向上从凿子主体110的一端到另一端)的应力波由于惯性使突起122向下弯曲运动，然后使压缩力稳定地传递到凿子主体110的下端，从而增大通过粉碎部分111对被破碎物的撞击力。
58.此外，当在凿子主体110底部的粉碎部分111撞击被破碎物时，通过应力分配部分120的凹槽121和突起122的分配以及突起122在竖直方向上的弯曲运动，从凿子主体110的下侧到上侧(即，在纵向上从凿子主体110的另一端到一端)的应力波被转换为动能。
59.如上所述，当活塞撞击凿子主体110的上端时，从凿子主体110的上侧传递到下侧的应力波和通过粉碎部分111撞击被破碎物从凿子主体110的下侧传递到上侧的应力波通过粉碎部分121的凹槽121和凸部122彼此分散，以最小化凿子主体110的应力波的叠加。因此，可以减少在通过活塞撞击凿子主体110的上端、然后通过粉碎部分111撞击被破碎物时产生的振动和噪声。此外，从凿子主体110的上侧导向到下侧的应力波由于惯性引起应力分配部分120的突起122的向下弯曲运动，并且由此压缩力传递到凿子主体110的下侧。通过粉碎部分111撞击被破碎物的力增大。
60.如上所述，一个实施方案的液压破碎机用凿子设置有凹凸形式的应力分配部分120，其中多个凹槽121和突起122形成为在凿子主体110的外周面上沿着纵向以规则间隔彼此交替地间隔开。通过活塞撞击从凿子主体110的上侧传递到下侧的应力波和通过粉碎部分111撞击被破碎物从凿子主体110的下侧传递到上侧的应力波在经过凹槽121和突起122时被分散并在各个方向上移动。因此，应力波在凿子主体110上的叠加被最小化，并且可以减少当通过活塞撞击凿子主体110的上端、然后通过粉碎部分111撞击被破碎物时产生的振动和噪声。
61.尽管已经参照附图中所示的仅仅是示例性的实施方案说明了本发明，但是本领域技术人员应当理解，可以进行各种变形和等效的其他实施方案。因此，本发明的真正技术保护范围应当由所附权利要求的技术精神来限定。