РЕЗЕЦ ДЛЯ ГОРНЫХ И ДОРОЖНЫХ МАШИН

Полезная модель относится к горной промышленности и может быть использована на исполнительных органах горных и дорожных машин при проведении проходческих и добычных работ, а также при проведении строительных работ по ремонту дорожных покрытий.
Известно устройство «Породоразрушающий резец» (Патент РФ №2183270, МПК Е21С 35/183; опубл. 10.06.2002 г.) Породоразрушающий резец содержит твердосплавную вставку, которая соединена с корпусом через переходник. Твердосплавная вставка впаяна в переходник, соединенный с корпусом посредством натяга так, что паяное соединение находится в поле сжимающих напряжений.
Недостатками известного технического решения является то, что при эксплуатации резца происходит истирание его верхней части, приводящее к выходу из строя и твердосплавной вставки и переходника и головки резца, вследствие чего последний выходит из строя и исключается возможность его дальнейшего использования.
Известно также устройство «Резец для горных машин» (Патент РФ №2263212, МПК Е21С 35/183; опубл. 27.10.2005 г.). Резец содержит державку, включающую хвостовик и выполненную в виде усеченного конуса головку. На ее торцевой поверхности установлена твердосплавная вставка конусной формы, имеющая вершину и основание. Головка державки снабжена цилиндрическим выступом, расположенным соосно на ее торцевой поверхности. Твердосплавная вставка конусной формы выполнена с цилиндрической выточкой, в которой размещен цилиндрический выступ головки державки. Торцевая поверхность головки державки совмещена с поверхностью основания твердосплавной вставки конусной формы.
Конусная часть головки державки выполнена с возможностью ее перекрытия основанием твердосплавной вставки.
К недостаткам этого устройства можно отнести следующее:
- при истирании верхней части головки резца он становится непригодным к дальнейшей эксплуатации и подлежит замене;
- проточка хвостовика выполнена на фиксированном расстоянии от головки в связи, с чем резец может использоваться только в определенном резцедержателе одного типа шахтовых комбайнов и непригоден для комбайнов другого типа.
Наиболее близким устройством того же назначения к заявляемому устройству по совокупности признаков - прототипом - является «Резец для горных и дорожных машин» (Патент РФ №2079651, МПК Е21С 35/18; E02F 9/28; опубл. 20.05.1997 г.). Резец содержит державку, рабочую головку с осевым выступом, наконечник из твердосплавного материала и приспособление для фиксации расстояния между наконечником и рабочей головкой при формировании паянного соединения между ними. Осевой выступ образует на переднем торце рабочей головки упорную поверхность кольцевой формы. Наконечник включает имеющую форму тела вращения рабочую часть и основание с опорной поверхностью и с гнездом для размещения осевого выступа. Приспособление для фиксации расстояния между наконечником и рабочей головкой выполнено в виде расположенного на торце осевого выступа рабочей головки опорного выступа и расположенной на дне гнезда наконечника выемки для размещения опорного выступа. Опорный выступ и стенки выемки имеют форму конусов вращения. Оси конусов, определяющих формы соответственно опорного выступа и выемки, расположены на продольной оси резца.
К недостаткам известного технического решения, принятого за прототип, можно отнести следующее:
- практика угледобычи показывает, что снятые с комбайна резцы имеют рабочие головки с износом на треть, половину и даже более. Это означает, что осевой выступ рабочей головки будет неизбежно повреждаться и резец будет становиться непригодным для повторного использования;
- наконечник крепится к рабочей головке пайкой, что делает невозможным снятие изношенного и установку нового наконечника в условиях подземных горных или дорожных работ;
- проточка в державке под стопорную шайбу выполнена на фиксированном расстоянии от головки, в связи с чем резец может использоваться только в определенном резцедержателе одного типа шахтовых комбайнов и непригоден для комбайнов другого типа. Например, резец для проходческого комбайна КП-21 не может быть установлен на комбайн П-110 в связи с разницей в месте проточки на хвостовиках. Отсутствие унификации резцов затрудняет шахтерам их использование и замену (есть в запасе одни, но отсутствуют другие, необходимые; доставили с соседнего комбайна резцы, а они не подходят и т.д.).
Технический результат заявляемой полезной модели - повышение срока службы резцов за счет многократного повторного использования, расширение области их применения и снижение металлоемкости горных и дорожных работ.
Указанный технический результат достигается за счет того, что в резце для горных и дорожных машин, включающем державку, головку в виде тела вращения, наконечник из твердосплавного материала, согласно заявляемой полезной модели, головка выполнена со сменной рабочей частью, в которую установлен наконечник, сменная рабочая часть головки имеет осевой выступ, а головка имеет гнездо для размещения осевого выступа, при этом длина сменной рабочей части головки составляет 0,4-0,8 длины головки.
Указанный технический результат достигается также за счет того, что на противоположном головке конце державки перпендикулярно к ее оси выполнены отверстия.
Указанный технический результат достигается также за счет того, что державка и головка с гнездом выполнены из отработанного резца, изношенная часть которого удалена.
Полезная модель поясняется чертежом, где показан общий вид заявляемого резца для горных и дорожных машин перед присоединением к нему сменной рабочей части головки.
Резец для горных и дорожных машин содержит державку 1 с проточкой 2, головку 3 в виде тела вращения и наконечник 4 из твердосплавного материала. Головка 3 имеет сменную рабочую часть 5, на одном конце которой установлен наконечник 4 из твердосплавного материала, а на противоположном конце выполнен осевой выступ 6. В головке 3 имеется гнездо 7 для размещения осевого выступа 6. Осевой выступ 6 может быть выполнен круглого, треугольного, квадратного, шестигранного и т.д. сечения. Соответствующую этому выступу форму имеет и гнездо 7 в головке. Для фиксации осевого выступа 6 в гнезде 7 он оснащается резьбой (показано на чертеже), или пружинным стопорным кольцом известной конструкции, или подпружиненным шариком, попадающим после установки осевого выступа в соответствующий паз гнезда 7 (на чертеже не показано). Возможны и другие варианты фиксации осевого выступа 6 в гнезде 7. Благодаря тому, что сменная рабочая часть 5 головки 3 имеет быстроразъемное соединение, то обеспечивается возможность ремонта резца прямо в шахтовом забое без потери времени на транспортировку его до мест стационарного ремонта и обратно.
Оптимальная длина сменной рабочей части 5 головки 3 составляет 0,4-0,8 длины головки 3. Это обусловлено тем, что при длине сменной рабочей части 5 менее указанного диапазона зона соединения деталей располагается близко к отбиваемому горному массиву и будет быстро изнашиваться и часто повреждаться. Это будет означать невозможность повторного использования державки 1 и головки 2 без ремонта. При длине сменной рабочей части 5 более 0,8 длины головки 3 создаваемое гнездо 7 будет опасно приближаться к месту перехода головки 3 в державку 1 и ослаблять прочность металла в этой зоне. Следствием будет высокая вероятность отрыва головки от державки при эксплуатации резца. Благодаря тому, что сменная рабочая часть головки выполнена длиной 0,4-0,8 от всей длины головки зона соединения удалена от области контакта резца с горным массивом и при надлежащем контроле не подвергается износу, кроме того, сохраняется прочность конструкции «державка-головка», что в целом обеспечивает возможность многократного (5-10 раз и более) повторного использования державки и головки.
На противоположном головке 3 конце державки 1 перпендикулярно ее оси выполнены отверстия 8, которые служат для установки шплинтов на разном удалении от головки. Это обеспечивает возможность фиксации резца в резцедержателях различной длины и расширяет возможности его использования на комбайнах разных типов, то есть унифицирует резцепользование и расширяет область применения резца.
Для изготовления предлагаемой полезной модели могут быть использованы изношенные резцы, которые в настоящее время выбрасываются шахтерами в забоях. Отработанный резец подвергают отжигу и снижению твердости металла. После этого изношенную головку резца обрезают, оставляя 0,2-0,6 от начальной длины, в ней выполняют гнездо необходимой формы под осевой выступ, в державке выполняют отверстия. Сменную рабочую часть головки вытачивают из металлического прутка, оборудуют твердосплавной вставкой, соединяют с головкой и подвергают резец закаливанию. После этого резец используют на шахтовом комбайне.
Предлагаемый резец для горных и дорожных машин работает следующим образом. Резец устанавливают на исполнительном органе (на чертеже не показан) горной или дорожной машины. При этом державку 1 размещают в канале резцедержателя, предварительно установив в проточку 2 пружинное стопорное кольцо известной конструкции (на чертеже не показано). В резцедержателях другого типа фиксацию державки обеспечивают установкой в отверстие 8 шплинта. Установкой шплинта в соответствующее отверстие обеспечивают оптимальную подгонку крепления под длину конкретного резцедержателя, исключая осевые перемещения резца в резцедержателе, что чревато поломкой резца при взаимодействии с массивом. Такое крепление позволяет один резец использовать на различных типах шахтовых и дорожных машин.
Далее машина начинает рубить уголь, породу, асфальт, отбивая их от массива твердосплавным наконечником 4, размещенным в сменной рабочей части 5 головки 3. В условиях шахт Кузбасса резцы на угольных комбайнах меняют, в основном, в первую (ремонтную) смену. На проходческих комбайнах, выполняющих выработки в породе, резцы могут менять один раз в смену или чаще. Снятые изношенные резцы в настоящее время являются отходами углепроизводства, так как более не используются, а выбрасываются прямо в забое. И эта безвозвратно теряемая часть резца составляет 60-80% всего изделия, изготовленного из высококачественной стали с высоким уровнем обработки. Среднегодовое потребление резцов шахтой мощностью 3 млн.т/год составляет 7000-10000 штук. Отсюда видно, что в отходы угледобычи только одной средней шахты уходит 5000-7000 кг высококачественного металла.
Предлагаемый резец, после износа и снятия его с комбайна подвергают восстановлению. Для этого изношенную сменную рабочую часть 5 головки 3 откручивают или выдергивают и заменяют новой. Для ускорения смены рабочей части 5 на ней могут выполняться пазы, обточки и т.п. под соответствующие ключи, облегчающие снятие и установку детали. После установки новой сменной рабочей части 5 на головку 3 резец используют повторно, разместив его на исполнительный орган машины. Расчеты показывают, что переход шахты на пользование резцами многоразового пользования снижает расход металла на их изготовление в 2 раза.
Заявляемая полезная модель позволяет повысить срок службы резцов за счет многократного повторного использования, расширить область их применения и снизить металлоемкость горных и дорожных работ.