CN104612684A - 一种超声冲击截齿 - Google Patents

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孙如华
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    • E21C—MINING OR QUARRYING
    • E21C35/00—Details of, or accessories for, machines for slitting or completely freeing the mineral from the seam, not provided for in groups E21C25/00 - E21C33/00, E21C37/00 or E21C39/00
    • E21C35/18—Mining picks; Holders therefor

Abstract

本发明公开了一种超声冲击截齿，包括镐形截齿主体和超声波发射模块，超声波发射模块安装在镐形截齿主体的后端；由于镐形截齿主体的顶端较小、固定端较大，该形状具备超声波变幅杆的特性，因此超声波发射模块发射的连续高频超声波，可以经由前端的镐形截齿主体放大振幅，辅助破岩。本发明提供的超声冲击截齿，在传统的采掘机械镐形截齿的基础上，利用镐形截齿本身就具有的类似超声变幅杆的形状和功能特点，增加了超声波发射模块，利用超声波的高频微振动破碎原理增强煤岩的截割破碎效率；同时由于高频超声波的振动幅度较小，不会引起采掘机械悬臂或摇臂的大幅振动和摆动，不会破坏采掘机械本身的整体结构稳定性和可靠性。

Description

一种超声冲击截齿
技术领域
本发明涉及一种超声冲击截齿，是一种适用于煤矿采掘机械开采硬岩的截齿。
背景技术
目前井工煤矿广泛使用掘进机和采煤机进行开采作业，而截齿是采掘机械的常用截割工具。采掘机械上使用的截齿都是安装在采煤机或掘进机的滚筒上，采掘作业时由滚筒带动截齿一起作匀速转动，靠截齿对煤岩的压、剪作用来实现破碎煤岩。研究表明采掘机械的大部分功率都消耗在其截齿的截割动作上，因此截齿的工作条件极其恶劣，是采掘机械的极易损部件。而且随着现代采掘机械功率的不断提高，其截齿的所承受的冲击往往过大，特别是在采掘活动过程中遇到硬岩时无法有效地进行截割，其截齿的磨损异常严重，制约了采掘机械的持续运行的可靠性和工作效率。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种超声冲击截齿，将超声变幅杆的原理引入到采掘机械的截齿设计中，利用超声波的高频微振动破碎原理来增强硬岩的截割破碎效率，同时其振幅不至于引起采掘机械悬臂或摇臂的大幅振动，不影响采掘机械的整体工作稳定性和可靠性。
技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种超声冲击截齿，包括镐形截齿主体和超声波发射模块，超声波发射模块安装在镐形截齿主体的后端；由于镐形截齿主体的顶端较小、固定端较大，该形状具备超声波变幅杆的特性，因此超声波发射模块发射的连续高频超声波，可以经由前端的镐形截齿主体放大振幅，辅助破岩。
上述结构的超声冲击截齿，在采煤机或掘进机实际工作过程中，镐形截齿主体携同超声波发射模块随着滚筒的一起旋转来截割煤岩，利用滚筒的推力实现镐形截齿主体与煤岩接触的同时，通过镐形截齿主体后端的超声波发射模块发射连续高频超声波，再经由前端的镐形截齿主体放大振幅，辅助破岩。
优选的，所述镐形截齿主体的后端设置有超声波发射模块安装杆，超声波发射模块安装在超声波发射模块安装杆上，在超声波发射模块外侧设置有防爆外壳，防爆外壳固定在镐形截齿主体的后端，且在防爆外壳的后端设置有引线喇叭口。使用防爆外壳可以保护超声波发射模块，使其能在瓦斯、煤尘等爆炸性气体环境中安全工作，同时各个部件均需满足防爆电气设备的相关设计要求。
优选的，所述超声波发射模块包括由前至后依次套设在超声波发射模块安装杆上的前端导电电极，压电片、后端导电电极、蝶形弹簧和预紧螺母，在超声波发射模块安装杆后端设置有螺纹结构，预紧螺母与螺纹结构配合安装产生一定的预紧力，从而保证前端导电电极，压电片、后端导电电极的良好接触，蝶形弹簧起到振动缓冲的作用。在采煤机或掘进机实际工作过程中，在前端导电电极和后端导电电极上施加高频交变电流，由于压电片的压电效应即可产生超声波。
优选的，还包括截齿座，镐形截齿主体通过截齿座安装在采煤机或掘进机的滚筒上，利用弹性挡圈限位，从而实现镐形截齿主体和采煤机或掘进机的滚筒的同步旋转。
优选的，所述超声波发射模块安装在弹性挡圈之后，并与弹性挡圈保持一定距离，从而保证超声波发射模块不与截齿座发生干涉。
有益效果：本发明提供的超声冲击截齿，在传统的采掘机械镐形截齿的基础上，利用镐形截齿本身就具有的类似超声变幅杆的形状和功能特点，增加了超声波发射模块，利用超声波的高频微振动破碎原理增强煤岩的截割破碎效率；同时由于高频超声波的振动幅度较小，不会引起采掘机械悬臂或摇臂的大幅振动和摆动，不会破坏采掘机械本身的整体结构稳定性和可靠性。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如图1所示为一种超声冲击截齿，包括镐形截齿主体1和超声波发射模块，超声波发射模块安装在镐形截齿主体1的后端，镐形截齿主体1通过截齿座11安装在采煤机或掘进机的滚筒上，利用弹性挡圈12限位；所述超声波发射模块安装在弹性挡圈12之后，并与弹性挡圈12保持一定距离，从而保证超声波发射模块不与截齿座11发生干涉；镐形截齿主体1携同超声波发射模块随着滚筒的一起旋转；由于镐形截齿主体1的顶端较小、固定端较大，该形状具备超声波变幅杆的特性，因此超声波发射模块发射的连续高频超声波，可以经由前端的镐形截齿主体1放大振幅，辅助破岩。
所述镐形截齿主体1的后端设置有超声波发射模块安装杆，超声波发射模块安装在超声波发射模块安装杆上，为满足煤矿井下防爆电气设备设计要求，在超声波发射模块外侧设置有防爆外壳9，防爆外壳9采用螺纹结构固定在镐形截齿主体1的后端，且在防爆外壳9的后端设置有引线喇叭口10。
所述超声波发射模块包括由前至后依次套设在超声波发射模块安装杆上的前端导电电极2，压电片3、后端导电电极4、蝶形弹簧5和预紧螺母6，在超声波发射模块安装杆后端设置有螺纹结构，预紧螺母6与螺纹结构配合安装产生一定的预紧力，从而保证前端导电电极2，压电片3、后端导电电极4的良好接触，蝶形弹簧5起到振动缓冲的作用；前端导电电极2通过前端电极引线7从引线喇叭口10引出，后端导电电极4通过后端电极引线8从引线喇叭口10引出。在采煤机或掘进机实际工作过程中，在前端导电电极2和后端导电电极4上施加高频交变电流，由于压电片3的压电效应即可产生超声波。
在实际使用的过程中该超声冲击截齿的安装过程如下：先将镐形截齿主体1插入安装在采掘机械滚筒上的截齿座11内，通过尾部的弹性档圈12实现限位和固定。安装完成后该超声冲击截齿随着滚筒的一起旋转来截割煤岩。在前端电极引线7和后端电极引线8之间接入高频振荡电压，由压电片3的压电效应自激产生超声波，经由镐形截齿主体1实现振幅放大，达到超声冲击辅助煤岩截割的效果。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种超声冲击截齿，其特征在于：包括镐形截齿主体(1)和超声波发射模块，超声波发射模块安装在镐形截齿主体(1)的后端。
2.根据权利要求1所述的超声冲击截齿，其特征在于：所述镐形截齿主体(1)的后端设置有超声波发射模块安装杆，超声波发射模块安装在超声波发射模块安装杆上，在超声波发射模块外侧设置有防爆外壳(9)，防爆外壳(9)固定在镐形截齿主体(1)的后端，且在防爆外壳(9)的后端设置有引线喇叭口(10)。
3.根据权利要求2所述的超声冲击截齿，其特征在于：所述超声波发射模块包括由前至后依次套设在超声波发射模块安装杆上的前端导电电极(2)，压电片(3)、后端导电电极(4)、蝶形弹簧(5)和预紧螺母(6)，在超声波发射模块安装杆后端设置有螺纹结构，预紧螺母(6)与螺纹结构配合安装产生一定的预紧力。
4.根据权利要求2所述的超声冲击截齿，其特征在于：还包括截齿座(11)，镐形截齿主体(1)通过截齿座(11)安装在采煤机或掘进机的滚筒上，利用弹性挡圈(12)限位。
5.根据权利要求4所述的超声冲击截齿，其特征在于：所述超声波发射模块安装在弹性挡圈(12)之后，并与弹性挡圈(12)保持一定距离。
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