РЕЗЕЦ ДЛЯ ГОРНЫХ И ДОРОЖНЫХ МАШИН
CUTTER FOR MINING AND ROAD MACHINES

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано на исполнительных органах горных и дорожных машин при проведении проходческих и добычных работ, а также при проведении строительных работ по ремонту дорожных покрытий.
Известен резец для горных и дорожных машин [RU 2079651 С1, МПК6 Е21С 35/18, E02F 9/28, опубл. 20.05.1997], который содержит державку, рабочую головку в виде тела вращения с осевым выступом, наконечник из твердосплавного материала, 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 содержит имеющую форму тела вращения рабочую часть для взаимодействия с разрушаемым материалом и основание с опорной поверхностью для взаимодействия с упорной поверхностью рабочей головки и с гнездом для размещения осевого выступа на рабочей головке. Приспособление для фиксации расстояния между наконечником и рабочей головкой при формировании паяного соединения между ними выполнено в виде расположенного на торце осевого выступа рабочей головки опорного выступа, имеющего форму конуса вращения, и расположенной на дне гнезда наконечника выемки для размещения опорного выступа. Опорный выступ и стенки выемки имеют форму конусов вращения. Оси конусов, которые определяют форму соответственно опорного выступа и выемки, расположены на продольной оси резца. Величина угла наклона образующей конуса, который определяет форму опорного выступа, составляет не менее 0,95 и не более 0,99 от величины угла наклона образующей конуса, который определяет форму выемки.
Однако, 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 неизбежно повреждается и резец становится непригодным для повторного использования.
Крепление наконечника к рабочей головке пайкой делает невозможным снятие изношенного и установку нового наконечника в условиях подземных горных или дорожных работ;
Известен резец для горных и дорожных машин [RU 106306 U1, МПК Е21С 35/18 (2006.01); опубл. 10.07.2011], содержащий державку, головку в виде тела вращения и наконечник из твердосплавного материала. 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. Длина сменной рабочей части головки составляет 0,4-0,8 длины головки.
Недостатком этого устройства являются высокая энергоемкость отбойки горной массы и ускоренное разрушение головки резца. Это обусловлено конусной формой наконечника из твердосплавного материала, который не режет массив, а разрывает и выкалывает. Порода перед наконечником сначала сминается, затем уплотняется, а после превышения сил отрыва над силами сцепления происходит выкалывание бесформенных отдельностей перед резцом. Смятие и переизмельчение породы ведет к интенсивному пылеобразованию в забое.
Известен резец для горных и дорожных машин [RU 153412 U1, МПК Е21С 35/18 (2006.01), Е02А 9/28 (2006.01); опубл. 20.07.2015], выбранный в качестве прототипа, который содержит державку, головку в виде тела вращения, сменную рабочую часть головки длиной 0,4 - 0,8 длины головки с осевым выступом, гнездо в головке для размещения осевого выступа Наконечник из твердосплавного материала выполнен в виде диска с режущей кромкой, закрепленного в осевой прорези сменной рабочей части головки на оси вращения. Осевой выступ сменной части головки выполнен цилиндрическим и имеет кольцевую проточку. На головке державки выполнено сквозное резьбовое отверстие в гнездо. В сквозном резьбовом отверстии расположен стопорный винт, входящий в кольцевую проточку сменной рабочей части головки. Диск закреплен в осевой прорези сменной рабочей части головки без вращения и оснащен режущей кромкой на выступающем из нее сегменте.
При использовании резца для разрушения твердых пород диск с режущей кромкой образует прорезь в массиве, слабо разрушая прилегающие части. Это определяет необходимость затрачивания дополнительного времени комбайна на перемещение рабочего органа по фронту забоя и формирование добавочных прорезей, что снижает эффективность отбойки горной массы. Более того, твердосплавный наконечник работает в условиях преодоления сопротивления сжатию породы (большего в сравнении с сопротивлением сдвига и растяжения примерно на порядок), что определяет повышенную энергоемкость разрушения породы.
Техническим результатом предложенного изобретения является повышение эффективности отбойки горной массы.
Резец для горных и дорожных машин, также как в прототипе, содержит державку, головку в виде тела вращения со сменной рабочей частью, в которую установлен наконечник в виде диска из твердосплавного материала, оснащенного режущей кромкой, сменная рабочая часть составляет 0,4-0,8 длины головки и выполнена с осевым цилиндрическим выступом и с кольцевой проточкой, в головке выполнены гнездо для размещения осевого выступа и сквозное резьбовое отверстие в гнездо, причем в сквозном резьбовом отверстии расположен стопорный винт, входящий в кольцевую проточку, головка со шлицем стопорного винта заглублена в резьбовое отверстие, диск закреплен в осевой прорези сменной рабочей части на оси вращения.
Согласно изобретению в головке выполнено второе гнездо, в котором размещен осевой выступ второй сменной рабочей части. В боковой части второго гнезда выполнено сквозное резьбовое отверстие, в которое вкручен второй стопорный винт так, что его конец расположен во втором гнезде и размещен в сквозном отверстии второй сменной рабочей части, а головка со шлицем второго стопорного винта заглублена в резьбовое отверстие. На конце второй сменной рабочей части, противоположном осевому выступу, установлен наконечник из твердосплавного материала в форме прямой призмы с основанием в виде равнобедренного прямоугольного треугольника, причем катетная грань призмы совпадает с плоскостью резания, гипотенузная грань направлена в сторону впереди расположенного на линии резания резца, а выступающая из второй сменной рабочей части (14) треугольная грань призмы выполнена скошенной в сторону гипотенузного ребра. В державке выполнено сквозное отверстие под шплинт для фиксации резца в канале резцедержателя в положении совпадения плоскости, проходящей через оси двух сменных рабочих частей, с плоскостью резания массива, при этом первоочередной по направлению движения резца размещена первая сменная рабочая часть с наконечником в виде диска. Головка резца выполнена сужающейся по направлению от державки к наконечникам до овала, охватывающего окружности двух сменных частей.
Диск первой сменной рабочей части позволяет при сравнительно малых энергозатратах разрезать породный массив и формировать первоначальный рез на глубину h. Размещение на головке резца вслед за сменной рабочей частью с режущим диском сменной рабочей части с наконечником в виде призмы позволяет сдвигать и скалывать ее гипотенузной гранью берег реза в сторону свободного пространства, образованного впереди расположенным в линии резания резцом. Так как сопротивление породы сдвигу значительно меньше сопротивления сжатию, то разрушение берега первоначального реза будет происходить с меньшими удельными затратами энергии. Заострение грани треугольной призмы в сторону гипотенузного ребра способствует подрезанию берега реза и облегчению его сдвига в выработанное пространство. Таким образом, облегченное образование диском реза в породе и последующий сдвиг его берега наконечником в форме прямой призмы обеспечивают высокую эффективность отбойки горной массы предлагаемым резцом.
Сужение головки и придание ей в месте присоединения сменных рабочих частей овальной формы - вытянутой по одной оси и сжатой по другой - облегчает условия проникновения резца в массив вслед за первоочередным разрушением двумя наконечниками.
Такой резец для горных и дорожных машин обеспечивает повышение эффективности отбойки горной массы.
На фиг. 1 изображен резец для горных и дорожных машин в процессе разрушения породного массива.
На фиг. 2 резец с вида А на фиг. 1.
На фиг. 3 резец по Б-Б на фиг. 1.
На фиг. 4 резец по В-В на фиг. 1.
На фиг. 5 резец по Г-Г на фиг. 1.
На фиг. 6 наконечник в форме прямой призмы в трех проекциях.
Резец для горных и дорожных машин содержит цилиндрическую державку 1 (фиг. 1) и головку 2 в виде тела вращения. Головка 2 выполнена со сменной рабочей частью 3 длиной 0,4-0,8 общей длины головки 2. На одном конце сменной рабочей части 3 выполнен осевой выступ 5 цилиндрической формы, в котором выполнена кольцевая проточка 6. В головке 2 выполнено гнездо 7 для размещения осевого выступа 5. На головке 2 выполнено сквозное резьбовое отверстие 8 в гнездо 7. В сквозном резьбовом отверстии 8 расположен стопорный винт 9, входящий концом в кольцевую проточку 6 сменной рабочей части 3 головки 2. Для предохранения стопорного винта 9 от контакта с породой и износа его головка со шлицем заглублена в резьбовое отверстие 8.
На противоположном осевому выступу 5 конце сменной рабочей части 3 головки 2 установлен наконечник из твердосплавного материала в виде диска 4 (фиг. 2). Диск 4 размещен в осевой прорези 10 (фиг. 3) сменной рабочей части 3 и закреплен на оси вращения 11, выполненной в виде винта, вкручиваемого в резьбовое отверстие сменной рабочей части 3 головки 2. Диск 4 имеет сплошную заостренную режущую кромку.
В головке 2 резца выполнено второе гнездо 12 (фиг. 1), в котором размещен осевой выступ 13 второй сменной рабочей части 14. В боковой части второго гнезда 12 выполнено сквозное резьбовое отверстие 15, в которое вкручен стопорный винт 16 так, что конец стопорного винта 16 расположен во втором гнезде 12 и размещен в сквозном отверстии 17 второй сменной рабочей части 14 головки 2. Для предохранения стопорного винта 16 от контакта с породой и износа его головка со шлицем заглублена в резьбовое отверстие 15. На противоположном осевому выступу 13 конце сменной рабочей части 14 головки 2 установлен наконечник 18 (фиг. 4) из твердосплавного материала в форме прямой призмы с основанием в виде равнобедренного прямоугольного треугольника. Катетная грань 19 призмы 18 (фиг. 5) совпадает с плоскостью резания 20, а гипотенузная грань 21 направлена в сторону впереди расположенного на линии резания резца. Выступающая из сменной рабочей части 14 (фиг. 1) головки 2 треугольная грань 22 (фиг. 6) призмы 18 выполнена скошенной под углом Р в сторону гипотенузного ребра 23.
В державке 1 резца выполнено сквозное отверстие 24 (фиг. 1) под шплинт, обеспечивающий фиксацию резца в резцедержателе. Резец в резцедержателе зафиксирован в положении, при котором плоскость, проходящая через оси сменных рабочих частей 3 и 14 головки 2, совпадает с плоскостью резания массива 20 (фиг. 2). При этом первоочередной по направлению движения резца размещена сменная рабочая часть 3 головки 2 с режущим диском 4. Головка 2 резца выполнена сужающейся формы по направлению от державки 1 к наконечникам 4 и 18. В месте присоединения сменных рабочих частей 3 и 14 головка 2 выполнена в форме овала 25, охватывающего окружности обеих сменных частей 3 и 14.
Предлагаемый резец для горных и дорожных машин работает следующим образом. Резец устанавливают на исполнительном органе (на фиг. 1-6 не показан) горной или дорожной машины. Державку 1 размещают в канале резцедержателя и фиксируют через отверстие 24 шплинтом в положении соответствия плоскости, проходящей через оси вращения сменных рабочих частей 3 и 14 головки 2 с плоскостью резания массива 20. Далее машина начинает рубить уголь, породу или асфальт. При этом твердосплавный наконечник в виде режущего диска 4, благодаря высокой проникающей способности, эффективно образует в массиве полость в виде первоочередного узкого реза 26 на глубину h (фиг. 3).
Идущий вслед за режущим диском 4 второй наконечник 18 (фиг. 4) вследствие наличия скошенной грани 22 (фиг. 6) и гипотенузной грани 21 (фиг. 5) воздействует на берег реза 27 сбоку, подрезает его и сдвигает в ранее образованное свободное пространство 28, созданное впереди идущим по линии резания резцом (не показан). Так работает отвал бульдозера или грейдера, смещающий грунт в сторону напряжением сдвига, которое значительно меньше напряжения сжатия породы.
Порода берега реза 27 скалывается в ранее созданное выработанное пространство 28 без излишнего смятия и дробления сравнительно крупными отдельностями, что уменьшает образование пыли и загрязнение атмосферы. Овальная форма 25 (фиг. 2) головки 2 в зоне присоединения сменных частей 3 и 18 облегчает условия проникновения ее в породный массив.
Резец эксплуатируют до износа твердосплавных наконечников 4 и 18. После этого выкручивают стопорный винт 9 (фиг. 1) или 16 износившейся сменной рабочей части 3 или 14 головки 2, вынимают их из гнезд 7 или 12, заменяют новыми и резец продолжают использовать на отбойке горной массы. Для первой сменной рабочей части 3 головки 2 имеется дополнительная возможность отдельной замены износившегося режущего диска 4, выкручиванием винта 11.
Последовательное резание массива диском 4 и расширение реза 26 (фиг. 3, 4) сдвигом берега 27 (фиг. 5) вторым наконечником 18 позволяет уменьшить количество оборотов рабочего органа, необходимых для разрушения слоя массива, снизить энергозатраты комбайна, уменьшить образование пыли в забое и загрязнение шахтной атмосферы. Совместная последовательная работа режущей 3 и скалывающей 14 сменных рабочих частей головки 2 в одном инструменте обеспечивает эффективное разрушение угольного, породного или асфальтового массива предлагаемым резцом.