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 «Резец для горных машин» (Патент РФ №2263212, МПК E21C 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.
Недостатки устройства:
- при истирании верхней части головки резца он становится непригодным к дальнейшей эксплуатации и подлежит замене,
- проточка хвостовика выполнена на фиксированном расстоянии от головки, т.е. резец можно использовать только в определенном резцедержателе одного типа шахтовых комбайнов, он непригоден для комбайнов другого типа.
Известно также устройство «Резец для горных и дорожных машин» (Патент РФ №2079651, МПК E21C 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 паяного 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.
Недостатки резца:
- 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, т.е. резец можно использовать только в определенном резцедержателе одного типа шахтовых комбайнов, он непригоден для комбайнов другого типа.
Наиболее близким устройством того же назначения к заявляемому устройству-прототипом - является «Резец для горных и дорожных машин» (Патент РФ на полезную модель №106306, МПК E21C 35/18). Резец включает державку, головку в виде тела вращения и наконечник из твердосплавного материала. Головка содержит сменную рабочую часть, 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. На противоположном головке конце державки перпендикулярно к ее оси выполнены отверстия.
Недостатки:
- рабочая часть головки оснащена твердосплавным наконечником, выступающий конец которого выполнен в виде конуса, который не режет массив, а разрывает и выкалывает. Результатом этого являются высокая энергоемкость отбойки горной массы и ускоренное разрушение головки резца;
- при жестком соединении сменной рабочей части головки и заштыбовке породной мелочью резцедержателя наблюдается односторонний износ резца и быстрый выход его из строя;
- износ или повреждение впаянного твердосплавного наконечника влечет необходимость замены сменной рабочей части головки.
Задача - повышение срока службы резцов, снижение энергоемкости горных и дорожных работ.
Резец для горных и дорожных машин включает державку, головку в виде тела вращения и сменную рабочую часть головки длиной 0,4-0,8 длины головки. Сменная рабочая часть головки имеет осевой выступ и на противоположном конце наконечник из твердосплавного материала. Головка резца имеет гнездо для размещения осевого выступа. Наконечник выполнен в виде диска с режущей кромкой, закрепленного в осевой прорези сменной рабочей части головки на оси вращения. Осевой выступ сменной рабочей 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. Наконечник выполнен в виде трапециевидной равнобедренной пластины, закрепленной в осевой прорези сменной рабочей части головки, а выступающая из нее по оси резца часть пластины имеет форму полудиска с режущей кромкой.
Сущность устройства поясняется прилагаемыми чертежами.
На фиг. 1 изображен общий вид резца для горных и дорожных машин и присоединяемая к нему сменная рабочая часть головки с диском.
На фиг. 2 - вид резца сверху.
Резец для горных и дорожных машин содержит цилиндрическую державку 1 с кольцевой проточкой 2 и отверстиями 3, головку 4 в виде тела вращения и ее сменную рабочую часть 5. Сменная рабочая часть 5 головки 4 имеет осевой выступ 6 цилиндрической формы с кольцевой проточкой 7. В головке 4 имеется гнездо 8 для размещения осевого выступа 6, а также сквозное резьбовое отверстие 9 в гнездо 8. В сквозное резьбовое отверстие 9 вкручен стопорный винт 10. Конец стопорного винта 10 выступает в гнездо 8 для размещения в кольцевой проточке 7 сменной рабочей части 5 головки 4. Для предохранения стопорного винта 10 от контакта с породой и износа его головка со шлицем заглублена в резьбовое отверстие 9. На противоположном осевому выступу 6 конце сменной рабочей части 5 головки 4 установлен наконечник из твердосплавного материала в виде диска 11. Диск 11 размещен в осевой прорези 12 сменной рабочей части 5 головки 4 и закреплен на оси вращения 13, выполненной в виде винта, вкручиваемого в тело сменной рабочей части 5 головки 4 в резьбовое отверстие 14. Для предохранения винта от повреждения породой его головка со шлицем заглублена в резьбовое отверстие 14. Диск 11 имеет сплошную заостренную режущую кромку 15.
Длина фактически изготавливаемой сменной рабочей части 5 головки 4 для шахтного проходческого комбайна КП-21 составляет 35 мм, диаметр головки в месте установки твердосплавного наконечника - 20 мм. Исходя из этих размеров, диск 11 изготавливается диаметром, равным 22-25 мм, при толщине диска 10-15 мм. Для эффективного резания породы заострение режущей кромки 15 диска 11 выполнено с углом 60-80 градусов. В резцы на более мощные комбайны требуются диски диаметром до 30-35 мм и толщиной около 18-20 мм.
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). Возможна фиксация державки в канале резцедержателя установкой шплинтов в отверстия 3. К державке крепят сменную рабочую часть 5 головки 4, размещая ее осевой выступ 6 в гнездо 8. В сквозное резьбовое отверстие 9 вкручивают винт 10, который попадая в проточку 7 препятствует осевому перемещению сменной рабочей части 5 головки 4, но не мешает ее вращению. Далее резец подводят к поверхности угля, породы или асфальта и начинают процесс разрушения массива, вдавливают резец в породу и перемещают его в ней. С момента контакта резца с массивом благодаря силе трения и двум узлам вращения диск 11 поворачивается по линии наименьшего сопротивления. Его режущая кромка 15 совмещается с линией перемещения резца по поверхности массива, заглубляется в него и осуществляет процесс резания. Разрушение массива происходит в облегченном режиме, так как проникающая способность режущей кромки 15 диска 11 выше, чем у конусного наконечника. Механизмы комбайна работают без динамических перегрузок с меньшим потреблением энергии. Установкой резцов на рабочем органе комбайна по определенной схеме добиваются нужной частоты линий резания массива для отделения от него частей.
Вращение диска 11 обеспечивает равномерный и длительный износ режущей кромки 15. После затупления режущей кромки 15 диска 11 винт 13, выполняющий функцию оси вращения диска 11, выкручивают из резьбового отверстия 14, устанавливают следующий диск и сменная головка готова к дальнейшей эксплуатации. Это позволяет увеличить продолжительность ее применения. В случае чрезмерного износа диска и повреждения сменной рабочей части головки производят ее замену на новую. При этом сам резец - державку и основную головку - продолжают использовать. Ресурс резца существенно возрастает по сравнению с прототипом.
При разрушении высокопрочных пород, когда винт 13 может не выдерживать высоких нагрузок и ломаться, диск 11 закрепляют в осевой прорези 12 сменной рабочей части 5 головки 4 пайкой или несколькими винтами. Жесткость соединения повышает надежность закрепления диска и снижает вероятность его отрыва. При этом режущая кромка выполняется только на сегменте, выступающем из сменной рабочей части 5. На скрытом сегменте диска режущая кромка уже не требуется и для надежности закрепления этот сегмент может иметь хвостовик для упора в стенку осевой прорези или фиксироваться вставными клиньями. Возможность более жесткого закрепления диска 11 в осевой прорези 12 сменной рабочей части 5 головки 4 повышает надежность применения резца в тяжелых горногеологических условиях.
Так влияют признаки формулы изобретения на достижение поставленного технического результата.
Наличие у предлагаемого резца двух узлов вращения (резца в резцедержателе и сменной головки в державке) обеспечивает условия легкого поворачивания диска 11 и расположения его режущей кромки в направлении перемещения резца по поверхности породного массива. Благодаря силам трения режущая кромка 15 диска 11 будет сама разворачиваться по линии наименьшего сопротивления резанию и резец будет разрезать массив без смятия и выкалывания.
Вследствие того, что длина режущей кромки 15 диска 11 многократно превышает точечную режущую кромку конусной твердосплавной вставки, ресурс сменной головки до выхода из строя существенно возрастает.
Сохранение длительное время режущей способности резца (благодаря большой длине режущей кромки) при малой площади контакта с породным массивом уменьшает фрикционное искрение резца, повышает безопасность ведения подземных горных работ и снижает энергоемкость разрушения породного массива.
Смена принципа разрушения с деформирования и выкалывания на резание уменьшает выход мелких фракций и пыли разрушаемого массива, повышает сортность добываемого угля.
Заявляемая полезная модель позволяет повысить срок службы резца на шахтном или дорожном комбайне, снизить энергоемкость горных и дорожных работ, уменьшить выход пыли и интенсивность фрикционного искрения.