CN212154774U - 截割头体、截割头、掘进臂及掘进机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及掘进设备技术领域，提供一种截割头体、截割头、掘进臂及掘进机，自所述截割头的首端至所述截割头的尾端，所述截割头体包括回转直径逐渐减小的用于安装截齿的安装部。本实用新型的截割头体，自截割头体的首端至截割头体的尾端，截割头体包括回转直径逐渐减小的用于安装截齿的安装部，这样的设置使得截齿安装在截割头体后，截齿的回转半径自截割头体的首端至截割头体的尾端逐渐减小，使得截割头体在对岩石进行铣削时，截割头体的首端对岩体的铣削力朝向临空面，使得岩体受到剪力，充分利用了岩石的抗剪强度比抗压强度小的特性，便于岩体的破碎、降低了截齿的磨损。

Description

截割头体、截割头、掘进臂及掘进机

技术领域

本实用新型涉及掘进设备技术领域，特别涉及一种截割头体、截割头、掘进臂及掘进机。

背景技术

现有隧道施工，主要是有3种开挖方法：钻爆法开挖、悬臂掘进开挖及盾构法开挖，三种施工方法，各有优劣势，相互补充形成了涵盖目前隧道施工的所有工况范围。对于悬臂掘进开挖，通过安装有用于破碎岩石的截割头的掘进机构，利用掘进机构的进给对隧道进行开挖，并将开挖的泥土、石碴等传送出机外。

目前，现有的掘进机构中，截割头包括截割头体和间隔设置在截割头体表面的多个截齿，截割头体的尾端可转动地安装在切割臂的一端，现有截割头的齿迹外形轮廓为锥形，这种截割头适于较软煤层的铣掘工况。

但是，这种截割头在对硬岩巷道进行掘进时，存在硬岩截割困难、截齿磨损严重的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种截割头体、截割头、掘进臂和掘进机，以解决现有技术中的截割头在对硬岩巷道进行掘进时，存在硬岩截割困难、截齿磨损严重的问题。

为达到上述目的，本实用新型一方面提供一种截割头体，所述截割头体包括用于安装截齿的安装部，所述安装部自所述截割头的首端至所述截割头的尾端的方向，回转直径逐渐减小，以使所述截齿的回转直径逐渐减小。

优选地，所安装部为回转体。

优选地，所述安装部的母线为弧线和/或直线。

优选地，所述安装部设置在所述截割头体的首端。

本实用新型提供一种截割头，所述截割头包括本实用新型所述的截割头体和多个截齿，多个所述截齿间隔设置在所述安装部外周，自所述截割头的首端至所述截割头的尾端，所述截齿的回转直径逐渐减小。

同时，本实用新型提供另一种截割头，所述截割头包括截割头体和间隔设置在所述截割头体外周的多个截齿，自所述截割头的首端至所述截割头的尾端，所述截齿的回转直径逐渐减小。

优选地，多个所述截齿呈螺线形排列在所述截割头体的外周。

优选地，所述截割头体的尾端的安装有飞轮，所述飞轮为回转体且与所述截割头的转动轴同轴线设置。

另一方面，本实用新型提供一种掘进臂，所述掘进臂包括臂体和本实用新型所述的截割头，所述截割头可转动地安装在所述臂体上。

此外，本实用新型还提供一种掘进机，所述掘进机包括本实用新型所述的掘进臂。

由于硬岩有抗压强度、抗剪强度及抗拉强度等力学参数，其中，抗压强度最大，抗剪强度次之，抗拉强度最小，这三者大致的比例关系为1:0.3:0.1，在破碎岩石时，为了提高破碎效率、减少截齿损耗、降低能耗，应尽量利用拉伸或剪切破坏，而现有截割头的齿迹外形轮廓为锥形，截割头首端的回转半径小于尾端的回转半径，这样的设置有利于截割头钻入铣削，但在截割头钻入一定深度需要摆动铣削时，截割头对岩石的作用力方向是朝岩石内部的非临空面，截割头对岩石的破坏主要是克服的岩石的抗压强度,没有做到尽量利用拉伸或剪切破坏岩石，因而铣削难度加大，不利于铣削较硬岩石，甚至无法对较硬岩石铣削。

相对于现有技术，本实用新型的截割头体、截割头、掘进臂和掘进机，自截割头体的首端至截割头体的尾端，截割头体包括回转直径逐渐减小的用于安装截齿的安装部，这样的设置使得截齿安装在截割头体后，截齿的回转半径自截割头体的首端至截割头体的尾端逐渐减小，一方面使得截割头体在对岩石进行铣削时，截割头体的首端对岩体的铣削力朝向临空面，使得岩体受到剪力，充分利用了岩石的抗剪强度比抗压强度小的特性，便于岩体的破碎、降低了截齿的磨损，另一方面，截割头体在工作时，截割头体的首端嵌入到岩体中，岩体对截割头体施加反作用力，从而避免截割头体跳动，进而避免截齿的异常损耗。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施方式及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为现有技术的截割头体的结构示意图；

图2为图1中截割头的工作示意图；

图3为本实用新型的一种实施方式的截割头的结构示意图；

图4为图3中截割头的工作示意图。

附图标记说明：

1 截割头 11 截割头体

12 截齿 13 飞轮

14 临空面 111 安装部

112 连接部

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下”通常是指参考附图所示的上、下。下面将参考附图1至图4并结合实施方式来详细说明本实用新型。

根据本实用新型的一个方面，提供一种截割头体，

所述截割头体11包括用于安装截齿12的安装部111，所述安装部111 自所述截割头体11的首端至所述截割头体11的尾端，回转直径逐渐减小。

所述截割头体11的尾端为用于与驱动所述截割头体11转动的机构连接的一端，所述截割头体11的首端为远离尾端且相对尾端更加靠近岩层的一端。

由于硬岩有抗压强度、抗剪强度及抗拉强度等力学参数，其中，抗压强度最大，抗剪强度次之，抗拉强度最小，这三者大致的比例关系为1:0.3:0.1，在破碎岩石时，为了提高破碎效率、减少截齿12损耗、降低能耗，应尽量利用拉伸或剪切破坏，而现有截割头1的齿迹外形轮廓为锥形，截割头1首端的回转半径小于尾端的回转半径，这样的设置有利于截割头1钻入铣削，但在截割头1钻入一定深度需要摆动铣削时，截割头1对岩石的作用力方向是朝岩石内部的非临空面14，截割头1对岩石的破坏主要是克服的岩石的抗压强度,没有做到尽量利用拉伸或剪切破坏岩石，因而铣削难度加大，不利于铣削较硬岩石，甚至无法对较硬岩石铣削。

相对于现有技术，本实用新型的截割头体11，自截割头体11的首端至截割头体11的尾端，回转直径逐渐减小，这样的设置使得截齿12安装在截割头体11后，截齿12的回转半径自截割头体11的首端至截割头体11的尾端逐渐减小，一方面使得截割头体11在对岩石进行铣削时，截割头体11的首端对岩体的铣削力朝向临空面14，使得岩体受到剪力，充分利用了岩石的抗剪强度比抗压强度小的特性，便于岩体的破碎、降低了截齿12的磨损，另一方面，截割头体11在工作时，截割头体11的首端嵌入到岩体中，岩体对截割头体11施加反作用力，从而避免截割头体11跳动，进而避免截齿12 的异常损耗。

上述中，所述截割头体11还包括连接部112，所述连接部112与所述安装部111的尾端固定安装。所述连接部112的一端与所述安装部111固定连接，另一端可转动地安装在用于驱动所述截割头体11转动的臂体上。

进一步的，所述连接部112为回转体，所述连接部112的中心轴与所述截割头体11的转动轴同轴线设置。这样的设置避免截齿12跳动，从而避免截齿12的异常损坏。

截齿12的安装位置不限于安装部111的外周，所述连接部112的外周和/或所述截割头体11的首端的端面同样安装有截齿12。

根据本实用新型的一种实施方式，所安装部111为回转体，截齿12安装在回转体的侧壁上。

安装部111可以为各种适当的形状，只要首端的回转直径大于尾端的回转直径即可。根据本实用新型的一种实施方式，所安装部111为非回转体，所述安装部111可以为棱柱，具体的，所述安装部111可以为棱台，如三棱台、四棱台、五棱台等，截齿12安装在棱台的各侧面或侧边；所述安装部 111还可以为回转轴线所在的横截面为椭圆形或其他形状的台体，只要能满足自所述截割头体11的首端至所述截割头体11的尾端，回转直径逐渐减小的条件即可。

优选地，所述安装部111为回转体，这样的设置一方面能够避免截割头体11跳动，从而带动截齿12跳动，进而对截齿12造成损坏或异常磨损，另一方面，在同等边长的情况下，回转体的截面积最大，从而使得回转体的强度最大，有利于提高截割头体11的受力范围，此外，回转体便于加工制造，成本较低。

进一步的，所述安装部111的母线为弧线和/或直线，当所述安装部111 的母线为弧线时，所述弧线可以为单个弧线，也可以由多个弧线连接形成一个弧线，此外，所述安装部111的母线还可以为曲线，所述曲线向靠近所述回转体的中心轴的方向弯曲。

为了便于截割头体11深入岩层内部，所述安装部111设置在所述截割头体11的首端。

本实用新型提供一种截割头1，所述截割头1包括本实用新型所述的截割头体11和多个截齿12，多个所述截齿12间隔设置在所述安装部111外周，自所述截割头1的首端至所述截割头1的尾端，所述截齿12的回转直径逐渐减小。优选地，多个所述截齿12的规格相同。

本实用新型提供另一种截割头1，所述截割头1包括截割头体11和间隔设置在所述截割头体11外周的多个截齿12，自所述截割头1的首端至所述截割头1的尾端，所述截齿12的回转直径逐渐减小。

根据本实用新型的一种实施方式，自所述截割头体11的首端至所述截割头体11的尾端，所述安装部111回转直径相同，多个所述截齿12间隔设置在所述安装部111外周，多个所述截齿12的规格不同，靠近截割头体11 首端的截齿12的尺寸大于远离截割头体11首端的截齿12的尺寸，自所述截割头1的首端至所述截割头1的尾端，所述截齿12的回转直径逐渐减小。

根据本实用新型的另一种实施方式，自所述截割头体11的首端至所述截割头体11的尾端，所述安装部111回转直径逐渐变大，多个所述截齿12 间隔设置在所述安装部111外周，多个所述截齿12的规格不同，靠近截割头体11首端的截齿12的尺寸大于远离截割头体11首端的截齿12的尺寸，自所述截割头1的首端至所述截割头1的尾端，所述截齿12的回转直径逐渐减小。

为了提高铣削效率，多个所述截齿12呈螺线形排列在所述截割头体11 的外周，优选地，多个所述截齿12排列成多个螺线，并间隔安装在所述截割头体11的外周，这样的设置使得截割头1分布在所述截割头体11的转动轴的各个高度上，有利于提高截割头1的铣削效率。

此外，多个所述截齿12还可以排列成直线，并安装在所述截割头体11 的外周，优选地，多个所述截齿12排列成直线，并间隔安装在所述截割头体11的外周。

为了防止截齿12跳动，所述截割头体11的尾端的安装有飞轮13，所述飞轮13为回转体且与所述截割头1的转动轴同轴线设置。所述飞轮13与所述截割头体11可拆卸连接。为了提高飞轮13的转动惯量，所述飞轮13远离所述截割头体11的首端的一侧设有加强环，所述加强环设置为与所述飞轮13为一体结构。这样的设置提高了截割头体11的转动惯量，从而在截割头体11的转动时，避免截割头体11跳动，进而避免截齿12跳动。

同时，本实用新型提供一种掘进臂，所述掘进臂包括臂体和本实用新型所述的截割头1，所述截割头1可转动地安装在所述臂体上。所述臂体上设有用于驱动所述截割头1转动的驱动装置，所述截割头体11与所述驱动装置的转动轴连接。

此外，本实用新型还提供一种掘进机，所述掘进机包括本实用新型所述的掘进臂，所述掘进机带动所述掘进臂进给。

在使用本实用新型所述的截割头1时，截割头1转动，并向岩层进给，截割头体11首端端面的截齿12对岩层进行钻孔，截割头1钻孔后伸入岩层，并沿岩层的平面运动进行扩孔，安装在安装部111上的截齿12对孔的侧壁进行铣削，由于自所述截割头1的首端至所述截割头1的尾端，所述截齿12 的回转直径逐渐减小，所以，在截割头1扩孔时，截齿12对岩层向临空面14施加压力，从而对岩层施加剪力，迫使岩层断裂，从而达到铣削目的。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种截割头体，其特征在于，所述截割头体(11)包括用于安装截齿(12)的安装部(111)，所述安装部(111)自所述截割头体(11)的首端至所述截割头体(11)的尾端的方向，回转直径逐渐减小，以使所述截齿(12)的回转直径逐渐减小。

2.根据权利要求1所述的截割头体，其特征在于，所述安装部(111)为回转体。

3.根据权利要求2所述的截割头体，其特征在于，所述安装部(111)的母线为弧线和/或直线。

4.根据权利要求1所述的截割头体，其特征在于，所述安装部(111)设置在所述截割头体的首端。

5.一种截割头，其特征在于，所述截割头(1)包括权利要求1至4中任意一项所述的截割头体和多个截齿(12)，多个所述截齿(12)间隔设置在所述安装部(111)外周，自所述截割头(1)的首端至所述截割头(1)的尾端，所述截齿(12)的回转直径逐渐减小。

6.一种截割头，其特征在于，所述截割头(1)包括截割头体(11)和间隔设置在所述截割头体(11)外周的多个截齿(12)，自所述截割头(1)的首端至所述截割头(1)的尾端，所述截齿(12)的回转直径逐渐减小。

7.根据权利要求5或6所述的截割头，其特征在于，多个所述截齿(12)呈螺线形排列在所述截割头体(11)的外周。

8.根据权利要求5或6所述的截割头，其特征在于，所述截割头体(11)的尾端安装有飞轮(13)，所述飞轮(13)为回转体且与所述截割头(1)的转动轴同轴线设置。

9.一种掘进臂，其特征在于，所述掘进臂包括臂体和权利要求5至8中任意一项所述的截割头，所述截割头(1)可转动地安装在所述臂体上。

10.一种掘进机，其特征在于，所述掘进机包括权利要求9中所述的掘进臂。

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