CN105840191A - 用于掘进机的截割头 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于掘进机的截割头，包括呈圆锥形的截割头本体、与截割头本体的圆周面相配合的螺旋叶片，截割头本体的圆周面上沿着螺旋叶片的螺旋方向等距设置有若干截割齿座，截割头本体的顶部密布有若干截割齿座，位于截割头本体圆周面上的相邻截割齿座之间设置有倾斜耐磨分料块；螺旋叶片由双金属耐磨复合材料一体成型制成，其包括低碳合金钢板以及设置于低碳合金钢层一侧的碳化铬耐磨板；截割齿座包括齿座本体、设置于齿座本体上方的连接部、与连接部相连接的截齿，连接部的上表面设置有通过激光和等离子熔敷的碳化钨合金层，截齿由硬质合金制成，使用寿命显著提高、导流效率有效增强、截割阻力大幅减少。
Description
技术领域
本发明涉及掘进机截割头部件，特别涉及一种用于掘进机的截割头。
背景技术
目前设计的掘进机截割头都已非常成熟，但由于各煤矿井下工况条件复杂，截割头截割效率不高、在巷道进尺过程中截割头齿座存在不耐磨、断齿现象严重、井下更换不方便等问题；此外，传统的截割头导流板设计比较简单，一般导流板采用普通钢板制作，螺旋叶片采用拼接方式，造成截割头截割过程中阻力较大，导流不顺畅的问题，同时由于导流板材质不耐磨，经常造成导流板螺旋叶片根部区域磨损严重，甚至引起齿座磨损过度严重而发生掉落。
掘进机截割头的主要作用是高效地进尺巷道，掘进机进尺过程中通过截割头破落工作面的岩石，用矿车或皮带输送机将割下的岩石运输出去，由于不需要采用先前爆破工艺，井下的安全性大大提高。根据不同的地质条件（主要是岩石硬度）配备不同型号的掘进机及截割头，因此截割头的性能优劣直接影响整机设备的使用性能。
目前很多煤矿实际使用掘进机截割头过程中，往往碰到以下问题：
1、截割头进尺速度慢，截割效率低；
2、截割头齿座磨损严重、甚至断齿座现象经常发生；
3、导流叶片阻力大、磨损严重。
针对以上问题，当前主要有以下几种常用的方法：
1、改变截割头的形状、布齿排列；
2、截割头截齿更换频繁、截齿表面熔敷耐磨材料；
3、导流叶片尾部加贴耐磨块。
目前改善截割头截割效率低、截割头容易磨损问题的几种方法存在以下缺点：
1）由于地质条件复杂、岩石分布硬度变化大，即使改变了截割头的形状、布齿排列，一套布齿排列和截割头形状无法适应变化的地质结构；
2）即使截齿更换频繁、截齿表面熔敷耐磨合金，由于地质条件复杂，截割过程中受冲击较大，截齿断落及磨损问题依旧无法避免；
3）导流叶片尾部加贴耐磨块可以改善叶片的局部耐磨性，但导流过程中阻力增加，导致排料不顺畅，影响截割效率。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术的不足，从而提供一种用于掘进机的截割头，使用寿命显著提高、导流效率有效增强、截割阻力大幅减少。
发明所采用的技术方案是这样的：用于掘进机的截割头，包括呈圆锥形的截割头本体、与所述截割头本体的圆周面相配合的螺旋叶片，所述截割头本体的圆周面上沿着所述螺旋叶片的螺旋方向等距设置有若干截割齿座，所述截割头本体的顶部密布有若干所述截割齿座，位于所述截割头本体圆周面上的相邻截割齿座之间设置有倾斜耐磨分料块；
所述螺旋叶片由双金属耐磨复合材料一体成型制成，其包括低碳合金钢板以及设置于所述低碳合金钢层一侧的碳化铬耐磨板；
所述截割齿座包括齿座本体、设置于所述齿座本体上方的连接部、与所述连接部相连接的截齿，所述连接部的上表面设置有通过激光和等离子熔敷的碳化钨合金层，所述截齿由硬质合金制成。
进一步改进的是：所述齿座本体的底面为与所述截割头本体的圆周面相配合的圆弧面，所述齿座本体由前至后宽度逐渐变窄，所述齿座本体的前部两侧对称设置有用于降低所述齿座本体所受摩擦力的导向部，所述齿座本体的后部两侧设置有用于提高所述齿座本体的支撑筋。
进一步改进的是：所述支撑筋对称设于连接截齿处的下方。
进一步改进的是：所述导向部呈倒锥形。
进一步改进的是：所述连接部上表面整体设置有通过激光和等离子熔敷的碳化钨合金层。
进一步改进的是：所述截齿由钨合金制成。
进一步改进的是：所述连接部上具有倾斜的安装面，所述截齿设置于所述安装面上。
进一步改进的是：所述截割头本体为分体式。
进一步改进的是：所述截割头本体的大端面呈倒锥形，且所述大端面的四周均布有若干耐磨复合板，所述耐磨板由碳化铬耐磨复合板制成。
进一步改进的是：所述截割头本体根部设置有耐磨块，所述耐磨块由碳化钨硬质合金制成。
通过采用前述技术方案，本发明的有益效果是：
本发明根据特定的工况条件，定制化、专业化地设计匹配现场工况条件的截割头，尤其改进了齿座的排齿分布，使其更高效地发挥截割性能，同时截割头采用整体成形的碳化铬双金属耐磨复合钢板制作的螺旋叶片，使整个截割头在进尺过程中导流效率显著提高、截割阻力大大减少，使用寿命大大提高，此外，齿座独特的导流设计（外形）从根本上解决了原来齿座磨损严重，甚至碰到恶劣地质条件断齿现象突出的问题，通过改变齿座的外形设计，使其在工作中避免与物料的直接接触，尽可能地使物料顺着导流板排出而使齿座避免磨损，甚至掰断现象发生。
附图说明
图1是本发明示意图；
图2是本发明剖视图；
图3是螺旋叶片示意图；
图4是截割齿座示意图一；
图5是截割齿座示意图二；
图6是截割齿座示意图三
图7是截割齿座主视图；
图8是截割齿座后视图；
图9是截割齿座侧视图。
其中：1、截割头本体；2、螺旋叶片；3、倾斜耐磨分料块；4、截割齿座；5、耐磨复合板；6、耐磨块；7、低碳合金钢板；8、碳化铬耐磨板；9、齿座本体；10、连接部；11、截齿；12、碳化钨合金层；13、凹槽；14、导向部；15、支撑筋。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。
如图1-图9所示，本发明公开一种用于掘进机的截割头，包括呈圆锥形的截割头本体1、与所述截割头本体1的圆周面相配合的螺旋叶片2，所述截割头本体1的圆周面上沿着所述螺旋叶片2的螺旋方向等距设置有若干截割齿座4，所述截割头本体1的顶部密布有若干所述截割齿座4，位于所述截割头本体1圆周面上的相邻截割齿座4之间设置有倾斜耐磨分料块3；
所述螺旋叶片2由双金属耐磨复合材料一体成型制成，其包括低碳合金钢板7以及设置于所述低碳合金钢层一侧的碳化铬耐磨板8；
所述截割齿座4包括齿座本体9、设置于所述齿座本体9上方的连接部10、与所述连接部10相连接的截齿11，所述连接部10的上表面设置有通过激光和等离子熔敷的碳化钨合金层12，所述截齿11由硬质合金制成。
通过改进了截割齿座4的排齿分布，使其更高效地发挥截割性能，由金属耐磨复合材制造的整体螺旋叶片2，其耐磨性是原截割头导流叶片的3倍左右，耐磨性能高、焊接可靠性高，采用整体模具压制而成的整体螺旋叶片2的设计，克服了异径叶片设计的困难，降低了导料摩擦阻力，提高了截割效率，在压制螺旋叶片2过程中，由于碳化铬耐磨复合材料硬度高、比较脆、韧性差，通过掌握一套成熟、高效地制作工艺熟练掌握了整体导流叶片的设计、模具开发制作、压制工艺等技术难点；通过设置倾斜耐磨分料块3，能够有效保护齿座及耐磨叶片；而且将截齿11由钨合金制造提高使用寿命。
如图4-9所示，所述齿座本体9的底面为与所述截割头本体1的圆周面相配合的圆弧面，所述齿座本体9由前至后宽度逐渐变窄，所述齿座本体9的前部两侧对称设置有用于降低所述齿座本体9所受摩擦力的导向部14，所述齿座本体9的后部两侧设置有用于提高所述齿座本体9的支撑筋15，所述导向部14呈倒锥形，所述支撑筋15对称设于连接截齿11处的下方
齿座底面采用圆弧面设计，使齿座与截割头体定位后，两者之间的悬空量最小化，提高定位点焊精度； 齿座本体9采用前窄后宽形状设计，降低齿座截割过程中摩擦阻力，同时使截割头整体螺旋叶片2与齿座贴合更为紧密，增大了导料空间，避免了齿座侧面磨损；齿座的导向部14采用倒锥体设计，降低齿座工作过程摩擦阻力；齿座后部两侧的支撑筋15设计提高了齿座强度，并为截齿11挡环提供了安装和保护空间，便于截齿11维护及快速更换。
其中齿座的主要化学成分如下表所示：
| 名称 | C | Mn | Ni | Cr | W | S | P | 其它 |
| 齿座本体9主要化学成分 | 0.2-0.26 | 1.1-1.4 | 0.9-1.1 | 0.4-0.6 | ≤0.02 | ≤0.02 |
主要力学性能如下表所示：
| 名称 | 抗拉强度（MPa） | 屈服强度(MPa) | 伸长率(%) | 冲击功(J) | |
| 材料性能 | ≥1100 | ≥980 | ≥10 | ≥40 |
如
硬度及结合强度如下表所示：
| 名称 | 宏观硬度（HRC） | 微观硬度（HV） | 与齿座本体9结合强度（MPa） | |
| 熔覆层合金 | 60-65HRC | 1400-2000HV | ≥800 |
如图5所示，所述连接部10上表面的前部开设有用于熔敷碳化钨合金层12的凹槽13，由于连接部10的前部为易磨损部位，因此在其前部设计了用于激光熔敷高耐磨材料的凹槽13，提高了耐磨熔敷层厚度，且避免因熔敷层厚度增大齿座外形尺寸而增加截割阻力、降低截割效率；
如图1所示，为了提高截割性能，所述连接部10上具有倾斜的安装面，所述截齿11设置于所述安装面上。
为了方便加工成型，所述截割头本体1为分体式。
如图1所示，所述截割头本体1的大端面呈倒锥形，且所述大端面的四周均布有若干耐磨复合板5，所述耐磨复合板5由硬质合金制成，硬质合金可选用钨合金，通过采用倒锥外形的抗磨损设计，锥面布置整圈的复合耐磨板，有效保护大端面。
如图1所示，所述截割头本体1根部的圆周面上设置有耐磨块6，所述耐磨块6由硬质合金制成，采用复合耐磨板+耐磨硬质合金豆的耐磨组合，耐磨板为碳化铬耐磨复合材料制成，耐磨硬质合金豆为钨合金制成，提高大端抗磨损性能，其耐磨性能提高碳化铬耐磨复合材料的2-3倍左右。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征及其优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (10)
1.用于掘进机的截割头，其特征在于：包括呈圆锥形的截割头本体、与所述截割头本体的圆周面相配合的螺旋叶片，所述截割头本体的圆周面上沿着所述螺旋叶片的螺旋方向等距设置有若干截割齿座，所述截割头本体的顶部密布有若干所述截割齿座，位于所述截割头本体圆周面上的相邻截割齿座之间设置有倾斜耐磨分料块；
所述螺旋叶片由双金属耐磨复合材料一体成型制成，其包括低碳合金钢板以及设置于所述低碳合金钢层一侧的碳化铬耐磨板；
所述截割齿座包括齿座本体、设置于所述齿座本体上方的连接部、与所述连接部相连接的截齿，所述连接部的上表面设置通过激光和等离子熔敷的碳化钨合金层，所述截齿由硬质合金制成。
2.根据权利要求1所述的用于掘进机的截割头，其特征在于：所述齿座本体的底面为与所述截割头本体的圆周面相配合的圆弧面，所述齿座本体由前至后宽度逐渐变窄，所述齿座本体的前部两侧对称设置有用于降低所述齿座本体所受摩擦力的导向部，所述齿座本体的后部两侧设置有用于提高所述齿座本体的支撑筋。
3.根据权利要求2所述的用于掘进机的截割头，其特征在于：所述支撑筋对称设于连接截齿处的下方。
4.根据权利要求2所述的用于掘进机的截割头，其特征在于：所述导向部呈倒锥形。
5.根据权利要求2所述的用于掘进机的截割头，其特征在于：所述连接部上表面整体设有通过激光和等离子熔敷的碳化钨合金层。
6.根据权利要求1所述的用于掘进机的截割头，其特征在于：所述截齿由钨合金制成。
7.根据权利要求1所述的用于掘进机的截割头，其特征在于：所述连接部上具有倾斜的安装面，所述截齿设置于所述安装面上。
8.根据权利要求1所述的用于掘进机的截割头，其特征在于：所述截割头本体为分体式。
9.根据权利要求1所述的用于掘进机的截割头，其特征在于：所述截割头本体的大端面呈倒锥形，且所述大端面的四周均布有若干耐磨复合板，所述耐磨复合板由碳化铬耐磨复合板制成。
10.根据权利要求1所述的用于掘进机的截割头，其特征在于：所述截割头本体根部设置有耐磨块，所述耐磨块由碳化钨硬质合金制成。
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