CN112145173B - 一种适用于硬岩的悬臂式掘进机截割头 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种适用于硬岩的悬臂式掘进机截割头，截割头主体上焊接有导料板；导料板和齿座分别以螺旋线的形式沿着截割头主体从前端至尾端排布；截割头主体前部的截齿为前段截齿，前段截齿的锥度为70~75°，前段截齿前端的锥头角度为108~112°；截割头主体（1）后部的截齿为后段截齿，后段截齿的锥度为78~82°后段截齿前端的锥头角度为108~112°。本发明截齿受力更合理，降低了截割头故障率，提高了悬臂掘进机工作效率。
Description
技术领域
本发明属于金属矿山开拓回采工程装备技术领域，具体涉及一种用于悬臂式掘进机的截割头。
背景技术
在金属矿山开拓回采工程领域中，所破碎岩层多为稳定、节理发育不明显的硬岩层，悬臂式掘进机是金属矿山巷道机械掘进的主要设备。悬臂式掘进机的截割头在掘进中经常出现损坏与故障。而机械故障会影响生产与施工进度。
截割头是悬臂掘进机与硬岩的直接接触部件，掘进作业时，通过发动机使截割头旋转，带动安装在截割头齿座上的截齿进行贯入破岩。在掘进机截割破碎硬岩开口时，现有的截割头要求机械功率不能过大，而此时截齿锥角较大(截齿锥度一般为80°左右，锥头角度一般为120°左右)，低功率配合大锥角导致机械截割破岩掏槽能力差。正常掘进后，截齿大锥角对硬岩贯入度低，破岩截割能力低下，整体工作效率差。
另一方面，现有的截割头长时间、不间断与硬岩摩擦，且截齿受大锥角影响，相互间距较大，截割头在工作钻进中，截齿无法连续均匀受力。导致截齿过度磨损(主要表现为偏磨)，截割头故障率显著提高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种适用于硬岩的悬臂式掘进机截割头，使截齿受力更合理，以降低截割头故障率，提高悬臂掘进机工作效率。
本发明的技术方案如下：
一种适用于硬岩的悬臂式掘进机截割头，包括截割头主体，截割头主体上焊接有若干个齿座，齿座上安装有截齿，其特征在于：截割头主体上还焊接有导料板；所述导料板和齿座分别以螺旋线的形式沿着截割头主体从前端至尾端排布；所述导料板和齿座在截割头主体前部的40-70％长度范围内为双螺旋线形式，其余范围内为单螺旋线形式；所述截割头主体前部的截齿为前段截齿，前段截齿的锥度为70～75°，前段截齿前端的锥头角度为108～112°；所述截割头主体后部的截齿为后段截齿，后段截齿的锥度为78～82°后段截齿前端的锥头角度为108～112°。
优选地，所述截割头主体前部的40-70％长度范围内的截齿为前段截齿；所述截割头主体后部的30-60％长度范围内的截齿为后段截齿。
优选地，所述导料板位于两排齿座中心线位置。
优选地，所述导料板的厚度为16-20mm。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明在分析悬臂式掘进机的工作原理以及故障原因的基础上，提出了一种新型截割头，以减小掘进机械故障率，提高生产效率。
该掘进机截割头通过结构改进，减小了前段截齿锥角，采用双螺旋线布置方式增加了截齿排数，并将导料板置于两排齿座中间，再配合硬岩中常用的低功率机械运行，不仅可以增加掘进机截齿贯入度，增加掘进机工作效率，而且可以减小截齿及齿座磨损(特别是偏磨)，增强了截割头对破碎岩块的导料能力。
附图说明
图1是本发明实施例的结构示意图。
图2是本发明实施例截齿的结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例及其附图，进一步描述本发明。
如图1，本发明的实施例包括截割头主体1，截割头主体1上焊接有导料板2和齿座3，齿座3上安装有镐形的截齿。
所述导料板2和齿座3分别以螺旋线的形式沿着截割头主体1从前端至尾端呈螺旋排布，其中截割头主体1前部约70％长度范围内为双螺旋线形式，其余范围内为单螺旋线形式。
如图2，所述的截齿前端带有锥形合金头6，锥形合金头6前端具有锥头7。
所述截割头主体1前部的约70％(占截割头主体整体的70％)长度范围内的截齿为前段截齿4，前段截齿4前端带有锥形合金头6，该锥形合金头6的锥度α为70°，前段截齿4前端的锥头角度β为110°。
所述截割头主体1后部的30％(占截割头主体整体的30％)长度范围内的截齿为后段截齿5，后段截齿5前端带有锥形合金头6，该锥形合金头6的锥度α为80°，后段截齿5前端的锥头角度β为110°。
所述导料板2的厚度：螺旋叶片高度70mm左右，一般用16-20mm厚的板子，它位于两排齿座中心线位置，以便更好阻拦碎料对截齿以及齿座的磨损，增加破碎岩块疏导能力。
所述截割头配合低功率掘进机进行破岩掘进，在破岩中以更大的截齿贯入度以及硬岩掘进中机械的低功率运行得以充分配合工作，达到更好的破岩掘进效果。
在硬岩掘进中，掘进机掘进时为低功率工作模式，此种模式下，机械运转动力低，破岩能力差，运用截割头可以增大截齿贯入度，增大破岩能力，两者配合，不仅弥补了机械低功率运转动力不足导致的掘进效率低下问题，并且提高了截割头掘进硬岩能力。
以下是发明人对掘进机新旧两种截割头进行的现场破岩凿进实验情况。
实验器材：EBZ160掘进机一台、新式中型掘进机截割头一座、旧式中型掘进机截割头一座。
实验原理:使用不同掘进机炮头，在相同地质环境条件下，进行凿岩掘进实验，对比在相同时间下，两种炮头掘进效率以及截齿损坏率。
实验内容：在山东黄金集团三山岛金矿进行掘进机新式截割头效率实验，矿体主要岩性为绢云母化花岗岩，质量等级Ⅴ级，饱和单轴抗压强度平均为26-33MPa。试验区采场编号为S12360采场，掘进断面为4m×3.5m矩形断面。采用新式截割头试验时长15天，旧式截割头实验时间15天：
(1)、分别采用掘进机新、旧式截割头进行采掘作业，作业时间15天，每天作业时长6h；
(2)、记录每日采掘长度以及截齿更换情况，进行对比分析。
实验数据：掘进机日采掘进度记录见表1。
表1
实验运行期间，新式掘进机截割头更换截齿4个，旧式掘进机截割头更换截齿9个。
实验结论：由实验数据可得，相同地质以及断面条件下，采用旧式掘进机截割头采掘作业每日最大掘进长度为8.6m，最小掘进长度为6.4m，平均掘进长度为7.8m。采用新式掘进机截割头采掘作业，每日最大掘进长度为10.5m，最小掘进长度为9.2m，平均掘进长度为9.8m。相较于旧式截割头，新式截割头平均掘进效率提高25.6％。截齿更换率降低55.6％。
由上可知，新式截割头无论在破岩、掘进效率以及截割头更换率上，均优于旧式截割头。
Claims (5)
1.一种适用于硬岩的悬臂式掘进机截割头，包括截割头主体（1），截割头主体（1）上焊接有若干个齿座（3），齿座（3）上安装有截齿，其特征在于：截割头主体（1）上还焊接有导料板（2）；所述导料板（2）和齿座（3）分别以螺旋线的形式沿着截割头主体（1）从前端至尾端排布；所述导料板（2）和齿座（3）在截割头主体（1）前部的40-70%长度范围内为双螺旋线形式，其余范围内为单螺旋线形式；所述截割头主体（1）前部的截齿为前段截齿（4），前段截齿（4）的锥度（α）为70~75°，前段截齿（4）前端的锥头角度（β）为108~112°；所述截割头主体（1）后部的截齿为后段截齿（5），后段截齿（5）的锥度（α）为78~82°后段截齿（5）前端的锥头角度（β）为108~112°。
2.如权利要求1所述的适用于硬岩的悬臂式掘进机截割头，其特征在于：所述截割头主体（1）前部的40-70%长度范围内的截齿为前段截齿（4）；所述截割头主体（1）后部的30-60%长度范围内的截齿为后段截齿（5）。
3.如权利要求1或2所述的适用于硬岩的悬臂式掘进机截割头，其特征在于：所述导料板（2）位于两排齿座中心线位置。
4.如权利要求1或2所述的适用于硬岩的悬臂式掘进机截割头，其特征在于：所述导料板（2）的厚度为16-20mm。
5.如权利要求3所述的适用于硬岩的悬臂式掘进机截割头，其特征在于：所述导料板（2）的厚度为16-20mm。
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