CN105289793B - 一种仿生破碎锤钎杆 - Google Patents

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Abstract

一种仿生破碎锤钎杆属破碎锤配件技术领域，本发明自下而上按钎头、过渡体、圆柱体、钎尾的顺序排列，并融为一体，结构完全相同的六个仿生楔形体，分两层均布于圆柱体的圆柱面上，两层的仿生楔形体错位60°排列，过渡体下端圆圆周和上端圆圆周的连线为仿生曲线A，仿生曲线A的方程为：y＝m lg x；仿生楔形体上端为等腰三角形，仿生楔形体表面中线为獾的牙齿上表面仿生曲线D，底边为獾的牙齿侧表面仿生曲线C和曲线E，曲线C与曲线E关于x轴对称，三条曲线平滑连接成实体；圆弧两端与仿生楔形体最低点形成的曲面与圆柱体的圆柱面吻合；本发明在破碎锤钎杆表面加入仿生楔形体，能减少阻力，增大破碎能力，提高作业效率。

Description

一种仿生破碎锤钎杆
技术领域
本发明属破碎锤配件技术领域，具体涉及一种仿生破碎锤钎杆。
背景技术
随着破碎锤破岩技术的发展以及性能的不断提高，液压破碎锤破岩因其安全、经济、高效的优点，得到了越来越广泛的应用。在矿山上，液压破碎锤可用于采场、格筛上的二次破碎，矿山剥离和开拓、选别开采、大块石料开采，巷道掘进、挑顶和刷帮等，甚至当爆破受限时，替代爆破直接开采矿岩。在建筑工程中，液压破碎锤可用于废旧楼房的拆除、混凝土板体或块体，以及沥青路面破碎和排水沟槽开挖等。
钎杆是破碎锤的执行部件，也是易损件。2009年我国破碎锤销售量达到40000台，破碎锤市场仍将有成倍的增长空间。我国企业所生产的破碎锤钎杆是个较长的工件，使用在比较恶劣的环境下，要求钎杆有较高的强度、韧性、耐磨性等。
我国的破碎锤制造，基本上是从仿制或引进技术开始的，缺乏原始创新。引进的技术往往可能不是最好的，选择被仿产品有时也不是很恰当，消化吸收能力又不是很强，缺乏继发性创新。
目前,我国市场上所售的钎杆普遍使用40Cr或者42CrMo等钢材作为替代材料,这些材料有一定的韧性、抗冲击、耐磨等综合性能,但不是很理想。例如，在开岩作业中，一支钎杆仅能使用6-7天，而在铁矿开采时，只能用5天左右。国内有人曾试验使用两段式、分体式钎杆，但因为钎杆工作时受力巨大，材料不能承受复杂的受力而开裂、变形，所以没有实用价值。
破碎锤钎杆的失效形式主要有：(1)弯曲，(2)断裂，(3)磨损。研制出一种高效率、低成本的耐用破碎锤钎杆成为破碎锤发展的关键环节。
发明内容
针对破碎锤的作用形式，本发明利用仿生学原理，对破碎锤钎杆的形状进行了再设计，使其大幅度的提高破碎锤的破拆能力，提升工作效率，降低成本。
本发明包括钎头1、过渡体2、圆柱体3、钎尾4、上仿生楔形体组6和下仿生楔形体组7，自下而上按钎头1、过渡体2、圆柱体3、钎尾4的顺序排列，并融为一体；上仿生楔形体组6由仿生楔形体Ⅳ8、仿生楔形体Ⅴ10和仿生楔形体Ⅵ12组成，下仿生楔形体组7由仿生楔形体Ⅰ9、仿生楔形体Ⅱ11和仿生楔形体Ⅲ13组成；仿生楔形体Ⅳ8、仿生楔形体Ⅴ10、仿生楔形体Ⅵ12、仿生楔形体Ⅰ9、仿生楔形体Ⅱ11、仿生楔形体Ⅲ13结构完全相同；上仿生楔形体组6的仿生楔形体Ⅳ8、仿生楔形体Ⅴ10、仿生楔形体Ⅵ12和下仿生楔形体组7的仿生楔形体Ⅰ9、仿生楔形体Ⅱ11、仿生楔形体Ⅲ13分上下两层均布于圆柱体3的圆柱面上，其中仿生楔形体Ⅰ9、仿生楔形体Ⅱ11和仿生楔形体Ⅲ13的最低点B与圆柱体3的下端面平齐；仿生楔形体Ⅳ8、仿生楔形体Ⅴ10和仿生楔形体Ⅵ12的最低点B与圆柱体3的下端面高度h3为133.33-200mm；仿生楔形体Ⅳ8、仿生楔形体Ⅴ10、仿生楔形体Ⅵ12与仿生楔形体Ⅰ9、仿生楔形体Ⅱ11、仿生楔形体Ⅲ13错位排列，其错位角α为60°；钎尾4一侧设有键槽5。
所述的钎头1为圆台体；圆台体下端圆直径d1为2-3mm，圆台体上端圆直径d2为31.14-46.72mm，圆台体高h1为66.67-100mm。
所述圆柱体3的圆柱高度h4为400-600mm，圆柱体3的圆柱直径d3为33.33-50mm。
所述过渡体2的下端圆直径与钎头1的圆台体上端圆直径d2相同，过渡体2的上端圆直径与圆柱体3的圆柱直径d3相同，过渡体高度h2为500mm；过渡体2的下端圆圆周和上端圆圆周的连线为仿生曲线A，仿生曲线A的方程为：
y＝m lg x
其中：m为实数，且3≤m≤8；500≤x≤2000。
所述的钎尾4为圆柱体，圆柱直径d4为23.33-35mm，圆柱高h5为23.33-35mm。
所述的仿生楔形体Ⅳ8、仿生楔形体Ⅴ10、仿生楔形体Ⅵ12、仿生楔形体Ⅰ9、仿生楔形体Ⅱ11、仿生楔形体Ⅲ13结构完全相同，其中仿生楔形体Ⅳ8的高度h6为66.67-100mm；仿生楔形体Ⅳ8的上端为等腰三角形，由等腰线ⅠH、等腰线ⅡF、半径r和圆心角β构成的圆弧G组成，等腰三角形的高h7为3-5mm；仿生楔形体Ⅳ8的上表面中线为獾的牙齿上表面仿生曲线D，底边为獾的牙齿侧表面仿生曲线C和曲线E，曲线C与曲线E关于x轴对称，三条曲线平滑连接成实体；圆弧G两端与仿生楔形体Ⅳ最低点B形成的曲面与圆柱体3的圆柱面吻合；
仿生楔形体Ⅳ8中等腰线ⅠH与仿生楔形体Ⅳ最低点B的连线为曲线C，曲线C的方程式为：
仿生楔形体Ⅳ8中等腰线ⅡF与仿生楔形体Ⅳ最低点B的连线为曲线E，曲线E的方程式为：
仿生楔形体Ⅳ8中等腰线ⅠH和等腰线ⅡF连接点与仿生楔形体Ⅳ最低点B的连线为曲线D，曲线D的方程式为：
所述的钎头1、过渡体2、圆柱体3、钎尾4、仿生楔形体Ⅳ8、仿生楔形体Ⅴ10、仿生楔形体Ⅵ12、仿生楔形体Ⅰ9、仿生楔形体Ⅱ11、仿生楔形体Ⅲ13的材料为42CrMo钢。
獾的犬齿专用于刺入和撕裂食物，极为锋利和坚韧，本发明利用獾的牙齿的曲线特征，在破碎锤钎杆表面加入仿生楔形体，在破碎锤刺入破碎表面时，仿生獾的牙齿刺入食物的过程，能够有效的降低阻力，提高破碎效率，增大破碎能力。
附图说明
图1为仿生破碎锤钎杆的等轴侧图
图2为仿生破碎锤钎杆的主视图
图3为仿生破碎锤钎杆的尺寸标记图
图4为仿生破碎锤钎杆的俯视图
图5为仿生楔形体的主视图
图6为仿生楔形体的俯视图
图7为仿生曲线A的示意图
图8为獾的牙齿上部曲线的示意图
图9为獾的牙齿侧面曲线的示意图
图10为仿生楔形体中曲线D的示意图
图11为仿生楔形体中曲线C和曲线E的示意图
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实例进行详细阐述。
如图1-4所示：本发明包括钎头1、过渡体2、圆柱体3、钎尾4、上仿生楔形体组6和下仿生楔形体组7，自下而上按钎头1、过渡体2、圆柱体3、钎尾4的顺序排列，并融为一体，且为实心结构。
上仿生楔形体组6由仿生楔形体Ⅳ8、仿生楔形体Ⅴ10和仿生楔形体Ⅵ12组成，下仿生楔形体组7由仿生楔形体Ⅰ9、仿生楔形体Ⅱ11和仿生楔形体Ⅲ13组成；仿生楔形体Ⅳ8、仿生楔形体Ⅴ10、仿生楔形体Ⅵ12、仿生楔形体Ⅰ9、仿生楔形体Ⅱ11、仿生楔形体Ⅲ13结构完全相同；上仿生楔形体组6的仿生楔形体Ⅳ8、仿生楔形体Ⅴ10、仿生楔形体Ⅵ12和下仿生楔形体组7的仿生楔形体Ⅰ9、仿生楔形体Ⅱ11、仿生楔形体Ⅲ13分上下两层均布于圆柱体3的圆柱面上，其中仿生楔形体Ⅰ9、仿生楔形体Ⅱ11和仿生楔形体Ⅲ13的最低点B与圆柱体3的下端面平齐；仿生楔形体Ⅳ8、仿生楔形体Ⅴ10和仿生楔形体Ⅵ12的最低点B与圆柱体3的下端面高度h3为133.33-200mm；仿生楔形体Ⅳ8、仿生楔形体Ⅴ10、仿生楔形体Ⅵ12与仿生楔形体Ⅰ9、仿生楔形体Ⅱ11、仿生楔形体Ⅲ13错位排列，其错位角α为60°；钎尾4一侧设有键槽5，键槽根据破碎锤型号加工。
所述的钎头1为圆台体；圆台体下端圆直径d1为2-3mm，圆台体上端圆直径d2为31.14-46.72mm，圆台体高h1为66.67-100mm。
所述圆柱体3的圆柱高度h4为400-600mm，圆柱体3的圆柱直径d3为33.33-50mm。
所述过渡体2的下端圆直径与钎头1的圆台体上端圆直径d2相同，过渡体2的上端圆直径与圆柱体3的圆柱直径d3相同，过渡体高度h2为500mm；过渡体2的下端圆圆周和上端圆圆周的连线为仿生曲线A，仿生曲线A的方程为：
y＝m lg x
其中：m为实数，且3≤m≤8；500≤x≤2000。
所述的钎尾4为圆柱体，圆柱直径d4为23.33-35mm，圆柱高h5为23.33-35mm。
如图5-11所示：所述的仿生楔形体Ⅳ8、仿生楔形体Ⅴ10、仿生楔形体Ⅵ12、仿生楔形体Ⅰ9、仿生楔形体Ⅱ11、仿生楔形体Ⅲ13结构完全相同，其中仿生楔形体Ⅳ8的高度h6为66.67-100mm；仿生楔形体Ⅳ8的上端为等腰三角形，由等腰线ⅠH、等腰线ⅡF、半径r和圆心角β构成的圆弧G组成，等獾的牙齿侧表面仿生曲线C和曲线E，曲线C与曲线E关于x轴对称，三条曲线平滑连接成实腰三角形的高h7为3-5mm；仿生楔形体Ⅳ8的上表面中线为獾的牙齿上表面仿生曲线D，底边为体；圆弧G两端与仿生楔形体Ⅳ最低点B形成的曲面与圆柱体3的圆柱面吻合；
仿生楔形体Ⅳ8中等腰线ⅠH与仿生楔形体Ⅳ最低点B的连线为曲线C，曲线C的方程式为：
仿生楔形体Ⅳ8中等腰线ⅡF与仿生楔形体Ⅳ最低点B的连线为曲线E，曲线E的方程式为：
仿生楔形体Ⅳ8中等腰线ⅠH和等腰线ⅡF连接点与仿生楔形体Ⅳ最低点B的连线为曲线D，曲线D的方程式为：
所述的钎头1、过渡体2、圆柱体3、钎尾4、仿生楔形体Ⅳ8、仿生楔形体Ⅴ10、仿生楔形体Ⅵ12、仿生楔形体Ⅰ9、仿生楔形体Ⅱ11、仿生楔形体Ⅲ13的材料为42CrMo钢。

Claims (5)

1.一种仿生破碎锤钎杆，其特征在于包括钎头(1)、过渡体(2)、圆柱体(3)、钎尾(4)、上仿生楔形体组(6)和下仿生楔形体组(7)，自下而上按钎头(1)、过渡体(2)、圆柱体(3)、钎尾(4)的顺序排列，并融为一体；上仿生楔形体组(6)由仿生楔形体Ⅳ(8)、仿生楔形体Ⅴ(10)和仿生楔形体Ⅵ(12)组成，下仿生楔形体组(7)由仿生楔形体Ⅰ(9)、仿生楔形体Ⅱ(11)和仿生楔形体Ⅲ(13)组成；仿生楔形体Ⅳ(8)、仿生楔形体Ⅴ(10)、仿生楔形体Ⅵ(12)、仿生楔形体Ⅰ(9)、仿生楔形体Ⅱ(11)、仿生楔形体Ⅲ(13)结构完全相同；上仿生楔形体组(6)的仿生楔形体Ⅳ(8)、仿生楔形体Ⅴ(10)、仿生楔形体Ⅵ(12)和下仿生楔形体组(7)的仿生楔形体Ⅰ(9)、仿生楔形体Ⅱ(11)、仿生楔形体Ⅲ(13)分上下两层均布于圆柱体(3)的圆柱面上，其中仿生楔形体Ⅰ(9)、仿生楔形体Ⅱ(11)和仿生楔形体Ⅲ(13)的最低点B与圆柱体(3)的下端面平齐；仿生楔形体Ⅳ(8)、仿生楔形体Ⅴ(10)和仿生楔形体Ⅵ(12)的最低点B与圆柱体(3)的下端面高度h3为133.33-200mm；仿生楔形体Ⅳ(8)、仿生楔形体Ⅴ(10)、仿生楔形体Ⅵ(12)与仿生楔形体Ⅰ(9)、仿生楔形体Ⅱ(11)、仿生楔形体Ⅲ(13)错位排列，其错位角α为60°；钎尾(4)一侧设有键槽(5)。
2.按权利要求1所述的仿生破碎锤钎杆，其特征在于所述的钎头(1)为圆台体；圆台体下端圆直径d1为2-3mm，圆台体上端圆直径d2为31.14-46.72mm，圆台体高h1为66.67-100mm。
3.按权利要求1所述的仿生破碎锤钎杆，其特征在于所述圆柱体(3)的圆柱高度h4为400-600mm，圆柱体(3)的圆柱直径d3为33.33-50mm。
4.按权利要求1所述的仿生破碎锤钎杆，其特征在于所述的钎尾(4)为圆柱体，圆柱直径d4为23.33-35mm，圆柱高h5为23.33-35mm。
5.按权利要求1所述的仿生破碎锤钎杆，其特征在于所述的钎头(1)、过渡体(2)、圆柱体(3)、钎尾(4)、仿生楔形体Ⅳ(8)、仿生楔形体Ⅴ(10)、仿生楔形体Ⅵ(12)、仿生楔形体Ⅰ(9)、仿生楔形体Ⅱ(11)、仿生楔形体Ⅲ(13)的材料为42CrMo钢。
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