Породоразрушающий инструмент

 

Использование: проведение добычных и очистных работ и бурение выработок большого 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 + K.D, где К 0,025-0,04 - эмпирический коэффициент; D - диаметр породоразрушающего инструмента по вылету штырей, мм 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 4 0 (Л (л) ф

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4905453/03 (22) 12,12.90 (46) 30,09,92. Бюл. М 36 (71) Малое предприятие "Пигма" (72) И.А.Леванковский, Л.Б.Глатман, Е.Д.Трубицын, Л.С.Яшина, М.П,Евстешин, С,И,Кантор, Б.М.Мелько, B,À.Oñàä÷èé и P.Ì.Áèëîçèð (56) Авторское свидетельство СССР

hh 1004600, кл. Е 21 В 10/16, 1980.

Авторское свидетельство СССР

М 1627642, кл, Е 21 В 10/16, 1988. (54) ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ (57) Использование: проведение добычных и очистных работ и бурение выработок больИзобретение относится к горной промышленности, в частности к породоразрушающему 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(si)s Е 21 В 10/16, Е 21 С 25/38, 35/18 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,D, где К = 0,025-0,04- эмпирический коэффициент; D — диаметр породоразрушающего инструмента по вылету штырей, мм.

2 з,п. ф-лы, 4 ил. ские показатели процесса разрушения по сравнению с йзвестйым породоразрушающйм инструментом с вооружением в виде штырей с одинаковой формой рабочей головки за счет того, что штыри одной формы создают зону предразрушения, ослабляющую 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 установлен

1765349

Поставленная цель достигается тем, что в породоразрушающем инструменте, вклю- 3 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- 4 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- 4 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- 5 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; D — диаметр породоразрушающего ин- 5 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 твердосп".àâíûõ штырей с рабочей головкой для предварительного ослабления породы и твердосплавных штырей с рабочей головкой для скалывания предварительно ослабленной 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 расположена под одинаковым углом, величина которого

5 меньше 90О, к продольной оси опоры, На фиг.1 изображен породоразрушающий инструмент; на фиг.2 и 3 — соответственно проекции твердосплавного штыря с рабочей головкой для предварительного ос10 лабления породы; на фиг.4 — твердосплавный штырь с рабочей головкой для скалывания предварительно ослабленной породы.

Породоразрушающий инструмент со15 держит корпус 1 с осевым отверстием 2 для размещения опоры, Корпус установлен на опоре с возможностью вращения, например, на подшипниках. На боковой поверхности корпуса расположено по меньшей

20 мере в один ряд вооружение в виде закрепленных на корпусе через один с постоянным шагом Т и вылетом твердосплавных штырей с рабочей головкой 3 для предварительного ослабления породы и твердосплавных шты25 рей с рабочей головкой 4 для скалывания предварительно осЛабленной породы. Рабочая головка 3 для предварительного ослабления породы имеет форму клина с притупленным лезвием 4. При этом отноше30 ние радиуса R притупления лезвия 4 к длине

А клиновидной части рабочей головки предпочтительно находится в пределах от 0,38 до 0,63, Рабочая головка 5 для скалывания

5 предварительно ослабленной породы имеет форму сфероконуса, Закрепление твердосплавных штырей на корпусе может быть осуществлено пайкой или запрессовкой.

Продольные оси симметрии твердосплав0 ных штырей могут быть ориентированны как радиально, так и наклонены под углом. При расположении вооружения на корпусе в несколько рядов целесообразно шахматное расположение твердосплавных штырей, 5 Шаг Т установки штырей на корпусе 1 определяется из выражения Т = 24+ К D, где К =

= 0,025 — 0,04 — эмпирический коэффициент;

D — диаметр породоразрушающего инструмента, мм. Продольные оси симметрии .

0 лезвий 4 рабочих головок 3 для предварительного ослабления породы могут быть расположены параллельно продольной оси опоры. Продольная ось симметрии лезвия 4 рабочей головки 3 для предварительного ос5 лабления породы, каждого штыря может быть расположена также под одийаковым углом, величина которого меньше 90О, к продольной оси опоры.

Породоразрушающий инструмент работает следующим образом.

1765349

55

При разрушении породы корпус 1 перекатывается по одной и той же окружности на забое проходимой выработки и последовательно углубляется на некоторую величину, которая зависит от значения величины 5 нагрузки на инструмент и сопротивления штырей в зависимости от глубины их внедрения, шага (Т) и величины перекрытия забоя.

При перекатывании инструмента по за- 10 бою сначала твердосплавный штырь с рабочей головкой 3, имеющей форму клина с притупленным лезвием 4, внедряется в породу, При этом под скругленной частью его лезвия 4 будут возникать сначала упругие 15 деформации, а потом смятие и раздавливание, которые приведут к предварительному ослаблению породы, то есть к образованию зоны предраэрушения.

При дальнейшем перекатывании инст- 20 румента по забою твердосплавный штырь с рабочей головкой 5, имеющей форму сфероконуса, последовательно вступит во взаимодействие с породой. При этом распределение нормальных напряжений на по- 25 верхности контакта рабочей головки 5 с породой будет иметь вид отраженной кривой, т,е. наибольшими они будут около центра поверхности контакта, а к периферии они будут снижаться до нуля. Такая нерав- 30 номерность распределения вызовет в породе появление касательных напряжений, которые приведут к скалыванию породы.

При увеличении внешней силы поверхность контакта будет увеличиваться и возникнет 35 новая система трещин, образование которых будет происходить в уже предварительно ослабленной породе от воздействия рабочей головки 3, Указанный процесс приведет к скалыванию предварительно ослаб- 40 ленной породы, Предлагаемый породоразрушающий инструмент обеспечивает повышение эффективности процесса разрушения массива за 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 — 40о, Формула изобретения

1. Породоразрушающий инструмент, включающий 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 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, отличающийся 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 D, где К = 0,025 — 0,04— эмпирический коэффициент: 0 — диаметр породоразрушающего инструмента по вылету штырей, мм.

2. Инструмент по п.1, о тл 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

8 "1

7иг. 4

Ф, .2

Составитель И.Леванковский

Редактор З.Ходакова Техред М.Моргентал Корректор Н.Гунько./

Заказ 3362 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101