Породоразрушающий инструмент

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 18 САНИЕ ИЗОБРЕТЕН игма" , Л,Б,Гл , М,П,Ев о, В,А.О атман, тешин, адчий во СССР 6, 1980, во СССР 6, 1988. ЩИЙ И(57) Использование: и очистных работ и б СТРУоведение добычных ние выработок больГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС(56) Авторское свидетельст3 Ф 1004600, кл, Е 21 В 10/1Авторское свидетельстМ 1627642, кл, Е 21 В 10/1 Изобретение относится к горной промышленности, в частности к породоразру- шающему инструменту для горных машин, и может быть использовано при проведении добычных и очистных работ, а также при бурении выработок большого диаметра.Известен породоразрушающий инструмент горной машины, включающий корпус с венцами, армированными твердосплавными зубками с клиновидной рабочей головкой, режущая кромка которых ориентирована вдоль венца, и с конической рабочей головкой и ось, на которой посредством подшипников смонтирован корпус, При этом зубки с клиновидной рабочей головкой и зубки с конической рабочей головкой закреплены на венцах через один.Применение комбинированного вооружения в виде чередующихся зубков (штырей) с разной формой рабочей головки безусловно снижает силовые и энергетиче-51)5 Е 21 В 10/16, Е 21 С 25/3 шого диаметра, Сущность изобретения: инструмент содержит корпус, опору и вооружение, Вооружение выполнено в виде закрепленных на корпусе по окружности через один с постоянным шагом и вылетом твердосплавных штырей, Рабочая головка твердосплавного штыря для предварительного ослабления породы имеет форму клина с притупленным лезвием. Рабочая головка твердосплавного штыря для скалывания предварительно ослабленной породы имеет форму сфероконуса, Шаг установки штырей на корпусе определяется из выражения Т = = 24+ К,О, где К = 0,025-0,04- эмпирический коэффициент; О - диаметр породоразрушающего инструмента по вылету штырей, мм, 2 з,п. ф-лы, 4 ил. ские показатели процесса разрушения по сравнению с известным породоразрушающйм инструментом с вооружением в виде штырей с одинаковой формой рабочей головки за счет того, что штыри одной формы 4 создают зону предразрушения, ослабляю- ъг(Л ую породу и облегчающую внедрение штырей другой формы, завершающих процесс разрушения, Однако нерациональная геометрическая форма рабочих головок не позволяет в полном объеме реализовать преимущества комбинированного вооружения такого типа, что оставляет резервы для дальнейшего снижения энергоемкости процесса разрушения и, следовательно, провести дальнейшее совершенствование породоразрушэющего инструмента.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является породоразрущающий инструмент, включающий корпус, опору, на которой установлен1765349 Поставленная цель достигается тем, что в породоразрушающем инструменте, вклю чающем корпус, опору, на которой установлен с возможностью вращения корпус и расположенное на боковой поверхности корпуса по меньшей мере в один ряд вооружение в виде закрепленных на корпусе че рез один с постоянным шагом и вылетом твердосплавных штырей с рабочей головкой для предварительного ослабления породы и твердосплавных штырей с рабочей головкой для скалывания предварительно ослаблен ной породы, рабочая головка каждого штыря для предварительного ослабления породы имеет форму клина с притупленным лезвием, а рабочая головка каждого штыря для скалывания предварительно ослаблен ной породы имеет форму вфероконуса, при этом шаг Т установки штырей на корпусе определяется из выражения Т =24+ К О, где К = 0,025 - 0,04 - эмпирический коэффициент; О - диаметр породоразрушающего ин струмента по вылету штырей, мм, Кроме того, продольные оси симметрии лезвий рабочих головок штырей для предварительного ослабления породы расположены параллельно продольной оси инструмента. с возможностью вращения корпус, и расположенное на боковой поверхности корпуса по меньшей мере в один ряд вооружение в виде закрепленных на корпусе по окружности через один с постоянным шагом и вылетом твердосплавных штырей с рабочей головкой для предварительного ослабления породы и твердосплавных штырей с рабочей головкой для скалывания предварител ь но ослаблен ной породы.удельная энергоемкость разрушения горных пород породоразрушающим инструментом известной конструкции также сравнительно высока из-за применения нерациональной формы штырей и их сочетания, поскольку твердосплавный штырь с рабочей головкой клиновидной формы, осуществляющей предразрушение, не обеспечивает создания обширных зон приповерхностного предразрушения, а внедрение твердосплавного штыря с рабочей головкой сферической формы требует высоких усилий для внедрения рабочей головки, завершающей процесс разрушения породы. Таким образом, указанные недостатки ведут к общему повышению энергоемкости процесса разрушения породы.Цель изобретения - снижение энергоемкости процесса разрушения за счет оптимизации сочетания форм рабочих головок твердосплавных штырей и рациональной расстановки их на корпусе инструмента,Продольная ось симметрии лезвия рабочей головки каждого штыря для предварительного ослабления породы расположенапод одинаковым углом, величина которого5 меньше 90, к продольной оси опоры,На фиг.1 изображен породоразрушающий инструмент; на фиг.2 и 3 - соответственно проекции твердосплавного штыря срабочей головкой для предварительного ос 10 лабления породы; на фиг.4 - твердосплавный штырь с рабочей головкой дляскалывания предварительно ослабленнойпороды.Породоразрушающий инструмент со 15 держит корпус 1 с осевым отверстием 2 дляразмещения опоры, Корпус установлен наопоре с возможностью вращения, например, на подшипниках, На боковой поверхности корпуса расположено по меньшей20 мере в один ряд вооружение в виде закрепленных на корпусе через один с постояннымшагом Т и вылетом твердосплавных штырейс рабочей головкой 3 для предварительногоослабления породы и твердосплавных шты 25 рей с рабочей головкой 4 для скалыванияпредварительно осЛабленной породы. Рабочая головка 3 для предварительного ослабления породы имеет форму клина спритупленным лезвием 4, При этом отноше 30 ние радиуса й притупления лезвия 4 к длинеА клиновидной части рабочей головки предпочтительно находится в пределах от 0,38до 0,63,Рабочая головка 5 для скалывания5 предварительно ослабленной породы имеет форму сфероконуса, Закрепление твердосплавных штырей на корпусе может бытьосуществлено пайкой или запрессовкой,Продольные оси симметрии твердосплавО ных штырей могут быть ориентированны какрадиально, так и наклонены под углом. Прирасположении вооружения на корпусе в несколько рядов целесообразно шахматноерасположение твердосплавных штырей,5 Шаг Т установки штырей на корпусе 1 определяется из выражения Т = 24+ К Э, где К == 0,025 - 0,04 - эмпирический коэффициент;0 - диаметр породоразрушающего инструмента, мм. Продольные оси симметрии0 лезвий 4 рабочих головок 3 для предварительного ослабления породы могут бытьрасположены параллельно продольной осиопоры. Продольная ось симметрии лезвия 4рабочей головки 3 для предварительного ос 5 лабления породы, каждого штыря можетбыть расположена также под одийаковымуглом, величина которого меньше 90, к продольной оси опоры.Породоразрушающий инструмент работает следующим образом.1765349 50 55 При разрушении породы корпус 1 перекатывается по одной и той же окружностина забое проходимой выработки и последовательно углубляется на некоторую величину, которая зависит от значения величины 5нагрузки на инструмент и сопротивленияштырей в зависимости от глубины их внедрения, шага Щ и величины перекрытия забоя.При перекатывании инструмента по забою сначала твердосплавный штырь с рабочей головкой 3, имеющей форму клина спритупленным лезвием 4, внедряется в породу, При этом под скругленной частью еголезвия 4 будут возникать сначала упругие 15деформации, а потом смятие и раздавливание, которые приведут к предварительномуослаблению породы, то есть к образованиюзоны предраэрушения.При дальнейшем перекатывании инструмента по забою твердосплавный штырьс рабочей головкой 5, имеющей формусфероконуса, последовательно вступит вовзаимодействие с породой. При этом распределение нормальных напряжений на поверхности контакта рабочей головки 5 спородой будет иметь вид отраженной кривой, т,е. наибольшими они будут около центра поверхности контакта, а к периферииони будут снижаться до нуля. Такая неравномерность распределения вызовет в породе появление касательных напряжений,которые приведут к скалыванию породы.При увеличении внешней силы поверхностьконтакта будет увеличиваться и возникнет 35новая система трещин, образование которых будет происходить в уже предварительно ослабленной породе от воздействиярабочей головки 3, Указанный процесс приведет к скалыванию предварительно ослабленной породы,Предлагаемый породоразрушающийинструмент обеспечивает повышение эффективности процесса разрушения массиваза счет увеличения зон предварительного 45 разрушения (предразрушения) и снижения удельных энергозатрат на их реализацию.Применение предложенного породоразрушающего инструмента позволяет по сравнению с прототипом снизить напорное усилие и усилие перекатывания в среднем на 30 - 400 ,Формула изобретения 1. Породоразрушающий инструмент, включающий корпус, опору, на которой установлен с возможностью вращения корпус, и расположенное на боковой поверхности корпуса поменьшей мере в один ряд вооружение в виде закрепленных на корпусе по окружности через. один с постоянным шагом и вылетом твердосплавных штырей с рабочей головкой для предварительного ослабления породы и твердосплавных штырей с рабочей головкой для скалывания предварительно ослабленной породы, о т л и ч а ю щи й с я тем, что, с целью снижения энергоемкости процесса разрушения, каждая рабочая головка для предварительного ослабления породы имеет форму клина с притупленным лезвием, а каждая рабочая головка для скалывания предварительно ослабленной породы имеет форму сфероконуса, при этом шаг Т установки штырей на корпусе определяется из выражения Т = 24+ К О, где К = 0,025 - 0,04 - эмпирический коэффициент: 0 - диаметр породоразрушающего инструмента по вылету штырей, мм.2. Инструмент по п.1, отл и ч а ю щи йс я тем, что продольные оси симметрии лезвий рабочих головок для предварительного ослабления породы расположены параллельно продольной оси опоры.3. Инструмент по п.1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что продольная ось симметрии лезвия рабочей головки для предварительного ослабления породы каждого штыря расположена к продольной оси опоры под одинаковым углом, величина которого меньше 90.1765349 г 1 Г оставитель И.Леванковсехред М.Моргентал едактор З.Ходакова Т Корректор Н,Гун зводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина,аказ 3362 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5