重心式破岩机技术领域
本发明岩石破碎领域，尤其涉及一种重心式破岩机，主要应用于基础施工及矿山
开采中的破岩工作。
背景技术
岩石破碎是采掘作业中使部分岩体脱离母体并破碎成岩块的工艺，现有技术中主
要有爆炸破碎、机械破碎、水射流破碎和热力破碎等四种。其中，
爆炸破碎：利用炸药或其他爆炸物瞬间释放的巨大能量破碎岩石，目前应用最广也最
有效。
机械破碎：分切削、冲凿、碾压、研磨四种方式。破岩时，破岩工具进入岩石，在工具
移动前方的岩体内，出现密实核。在密实核周围产生较大块的崩碎体。机械破碎在硬岩中应
用不广的主要原因是工具磨损严重。其磨损程度主要取决于岩石内硬矿物(主要是石英)的
含量和颗粒大小。
水射流破碎：分低压大流量和高压小流量两种。前者压力不超过2×107Pa，多用于
水力采矿或采煤（见水力采煤法，砂矿露天水力开采）；后者压力可达几亿帕(Pa)以上，用来
切割岩石。此外还研制出脉冲式射流技术，可有效地破碎坚固岩石而无需很大功率。目前最
高的瞬间压力，已达5.6GPa。高压水射流破碎岩石的能耗高，机械构造较复杂，多作为掘进
机和露天牙轮钻机破碎岩石的辅助手段。
热力破碎：在岩体内形成高的温度梯度，并利用岩石各组分的热胀系数不同，形成
热应力，使岩体剥落或酥碎。含石英较多的岩石使用此法效果较好。现代加热方法有铝热
剂、火焰喷射、等离子焰、微波、红外线照射、高能电子束、强大的击穿电流、激光等。但除火
焰喷射法（火钻）外，其他均处于试验阶段。
就上述四种工艺而言，机械破碎因具有安全性高、破碎效果好等优点而被为广泛
使用。目前，机械破碎的主要是采用普通挖掘机搭载破岩机具（液压破碎锤、高频破碎锤、松
土器、岩石臂等）、裂石器、推土机等进行破岩作业。如中国专利公告号为“CN204672317U”的
现有技术在2015年9月30日公开了一种高效岩石破碎机，其技术方案为所述岩石破碎机包
括安装于机臂的支架，在该支架安装了具有钎杆的岩石破碎机构，其特征是在所述支架安
装了具有钻孔钻头的岩石钻孔机构。但在实际破岩过程中，该类破岩机因其自身特点，存在
着一些严重不足之处，主要是能效比较差，虽然这些装备能够满足高、中、低硬度的岩层，但
针对性不强，致使工程施工效率不高。且在破岩过程中不能有效利用机器自身重量来增大
岩石臂的下切力，导致破岩的速度较慢，施工效率降低。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中存在的上述问题，提供一种重心式破岩机。本
发明解决的技术问题是能够充分利用破岩机的重量增强岩石臂的破岩效果，有效地使岩石
臂围绕破岩机的重心进行破岩，同时，在保证岩石臂下切力的情况下，不用举升较大重量的
臂，能够把做无用功的能量损耗降到最低，从而降低破岩能耗。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种重心式破岩机，其特征在于：包括车体和岩石臂，所述车体在与地面垂直的方向上
设置有贯穿车体的破岩作业区域，所述岩石臂连接在车体上，且岩石臂的破岩部通过控制
机构在破岩作业区域内可自由移动，所述车体上设置有用于调节破岩作业区域面积的伸缩
机构。
所述车体包括行走机构和车架，所述车架对称设置在行走机构上，所述伸缩机构
设置在车架之间用于调节破岩作业区域面积。
所述破岩作业区域是指车体的车架和伸缩机构在其内侧形成的空心区域。
所述车架的数量为两块，所述伸缩机构的数量为两套，每套伸缩机构包括油缸和
伸缩块，所述伸缩块的两端分别与两根车架滑动连接，所述油缸固定在其中一根车架上，所
述油缸的活塞杆与另一根车架固定连接。
所述行走机构包括两套履带行走机构，车架对称连接在两套履带行走机构上。
所述车体上固定设置有配重块。
所述配重块的数量为三个，三个配重块分别固定在两根车架上。
所述破岩作业区域的面积为6—30平方米。
所述岩石臂通过转轴连接在车体上。
所述车架上设置有用于伸缩机构的检修门。
所述重心式破岩机还包括控制机构和液压支撑机构，所述控制机构固定在车体上
部，所述液压支撑机构固定在车体下部，所述控制机构用于控制液压支撑机构、岩石臂、伸
缩机构和行走机构动作。
所述液压支撑机构包括四个支撑部，四个支撑部分别连接在车体下方。
采用本发明的优点在于：
一、本发明中，破岩作业区域贯穿车体且设置在与地面垂直的方向上，该结构使得岩石
臂的工作区域也在车体范围之内，这是与现有破岩机械的最大区别，采用该结构的破岩机，
能够充分利用破岩机的重量增强岩石臂的破岩效果，有效地使岩石臂围绕破岩机的重心及
其最近区域进行破岩作业，有利于提高施工效率。同时，在保证岩石臂下切力的情况下，不
用举升较大重量的臂，能够把做无用功的能量损耗降到最低，从而降低破岩能耗。通过伸缩
机构能够灵活调节破岩作业区域的面积，进而使破岩机能够适用于不同地形和环境的破岩
作业，有利于扩大破岩机的适用范围。并且，伸缩机构能够通过减小破岩作业区域的面积而
减小破岩机的整体体积，有利于整个机器的运输。本发明专用于岩石破碎，在中硬度及以下
硬度的岩层破碎工作中有着比其他的施工机器更好的能效比与针对性。
二、本发明中，车体包括行走机构和车架的结构，提升了车体在破岩时的稳定性、
平衡性和破岩的安全性。
三、本发明中，伸缩机构主要由油缸和伸缩块组成，使得伸缩机构易于制造，有利
于降低整个破岩机的制备成本，生产设计较方便，使用可靠，伸缩更稳定。
四、本发明中，车架对称连接在两套履带行走机构上的结构，使得破岩机能够在地
形复杂的施工区域内行走。
五、本发明中，通过配重块既能够增强破岩机在破岩时的稳定性，又能够提升岩石
臂对岩石的下切力，有利于提高破岩效率。
六、本发明中，三个配重块分别设置在两根车架上的结构，能使破岩机在伸缩机构
缩拢后不移动的情况下形成一个较为规则的整体，有利于快速拆装和满足运输要求；而在
伸缩机构展开后，又能使岩石臂围绕破岩机的重心进行破岩，有利于提高破岩效果。
七、本发明中，破岩作业区域的面积可在6—30平方米之间调节，使得破岩机能够
根据不同的地形和环境调节相应的破岩作业区域，破岩时的灵活度更高，更有利于节约能
耗和提高施工效率。
八、本发明中，岩石臂通过转轴连接在车体上，能够增大岩石臂的破岩范围。
九、本发明中，通过设置在车架上的检修门，有利于在伸缩机构出现故障时快速完
成伸缩机构的检修。
十、本发明中，通过控制机构统一控制液压支撑机构、岩石臂、伸缩机构和行走机
构动作，实现了智能化破岩，操作更加方便。
十一、本发明中，通过液压支撑机构能够增强破岩机破岩时的稳定性，并提高破岩
机在破岩时与地面的摩擦阻力，以使破岩机获得最大的水平方向的破岩力。
附图说明
图1为本发明中车体展开后的主视结构示意图；
图2为本发明中车体展开后的俯视结构示意图；
图3为本发明中车体缩拢后的俯视结构示意图；
图4为本发明其中一根车架的侧视结构示意图；
图5为本发明另一根车架的侧视结构示意图；
图中的标记为：1、岩石臂，2、配重块，3、破岩作业区域，4、车架，5、伸缩块，6、行走机构，
7、支撑部，8、控制室，9、检修门。
具体实施方式
实施例1
一种重心式破岩机，包括车体和岩石臂1，所述车体在与地面垂直的方向上设置有贯穿
车体的破岩作业区域3，所述岩石臂1连接在车体上，且岩石臂1的破岩部通过控制机构在破
岩作业区域3内可自由移动并破岩，所述车体上设置有用于调节破岩作业区域3面积的伸缩
机构。
本实施例中，所述车体包括行走机构6和车架4，车架4的数量为两根，两根车架4对
称设置在行走机构6上，所述伸缩机构的数量为两套，两套伸缩机构设置在车架4之间，所述
破岩作业区域3是指车体的车架4和伸缩机构在其内侧形成的空心区域，所述贯穿车体是指
破岩作业区域3穿过车体，并在车体上形成中空区域。通过控制伸缩机构的伸缩距离，可灵
活调节破岩作业区域3的面积，使破岩机能够在不同地形和环境中进行破岩，且当伸缩机构
缩拢时，还有利于破岩机的运输。其中，行走机构6包括两套为现有公知技术的履带行走机
构6，两根车架4对称连接在两套履带行走机构6上。
本实施例中，所述伸缩机构包括油缸和伸缩块5，所述伸缩块5的两端分别与两根
车架4滑动连接，所述油缸固定在其中一根车架4上，所述油缸的活塞杆与另一根车架4固定
连接，且油缸位于其对应伸缩块5的上方。具体结构为：每根车架4上均开设有两个滑槽，两
根车架4上的滑槽开设在两根车架4的相对面上，且两根车架4上的滑槽相对称。每套伸缩机
构中的伸缩块5的两端分别位于两根车架4的滑槽内，且伸缩块5与滑槽之间设置有防止伸
缩块5从滑槽中脱离的限位件，这样，通过油缸与伸缩块5的配合，即可实现车体的展开与缩
拢。
进一步的，所述伸缩机构中伸缩块5的数量至少为一块，当伸缩机构中伸缩块5的
数量大于一块时，相邻两伸缩块5之间采用滑动连接，即其中一块伸缩块5滑动套设在另一
伸缩块5内。本实施例中，优选其中一套伸缩机构中伸缩块5的数量为一块，另一套伸缩机构
中伸缩块5的数量为两块。
本实施例中，所述岩石臂1通过转轴连接在车体上，具体的，岩石臂1通过转轴连接
在其中一根车架4上。
本实施例中，所述车架4上还设置有检修门9，检修门9的数量为两个，分别用于两
套伸缩机构的检修。
本实施例中，所述重心式破岩机还包括控制机构和液压支撑机构，所述控制机构
固定在车体上部，所述液压支撑机构固定在车体下部，所述控制机构用于控制液压支撑机
构、岩石臂1、伸缩机构和行走机构6动作。其中，所述液压支撑机构包括四个支撑部7，四个
支撑部7分别固定连接在两根车架4的端部下方。破岩作业时，根据对摩擦力的需求大小来
决定是否使用液压支撑。
进一步的，所述控制机构包括控制室8、发动机、油箱、相应的管路及电控部分等。
本实施例中，破岩机的整机重量约在50—150吨之间，但随着材料技术的提升，该
重量有可能降低。
实施例2
一种重心式破岩机，包括车体和岩石臂1，所述车体在与地面垂直的方向上设置有贯穿
车体的破岩作业区域3，所述岩石臂1连接在车体上，且岩石臂1的破岩部通过控制机构在破
岩作业区域3内可自由移动并破岩，所述车体上设置有用于调节破岩作业区域3面积的伸缩
机构。其中，所述车体包括行走机构6和车架4，所述车架4对称设置在行走机构6上，所述伸
缩机构设置在车架4之间用于调节破岩作业区域3面积。
本实施例中，所述车体上还固定设置有三个配重块2，三个配重块2分别固定在两
根车架4上。当然，配重块2的数量也可大于三个，配重块2优选采用重晶石，其数量和形状具
体根据实际情况而定。
实施例3
一种重心式破岩机，包括车体和岩石臂1，所述车体在与地面垂直的方向上设置有贯穿
车体的破岩作业区域3，所述岩石臂1连接在车体上，且岩石臂1的破岩部通过控制机构在破
岩作业区域3内可自由移动并破岩，所述车体上设置有用于调节破岩作业区域3面积的伸缩
机构。
本实施例中，所述破岩作业区域3的面积为6—30平方米，可根据破岩环境和地形
灵活调节破岩作业区域3的大小，若待破岩区域的面积小于30平方米，则可在不移动车体的
情况下，一次性完成破岩作业。其中，所述破岩作业区域3的面积为6—30平方米是指在车体
不移动的前提下。
实施例4
一种使用本发明所述重心式破岩机的破岩方法，包括以下步骤：
A、将设置有破岩作业区域3的破岩机，行使或移动至待破岩区域，使破岩作业区域3位
于待破岩区域的上方；
B、操作岩石臂1，控制岩石臂1上的破岩部在破岩作业区域3向下动作；
C、岩石臂1的破岩部对破岩作业区域3内的岩石进行破岩。