Резец для механического разрушения угля и других горных пород
Владельцы патента RU 2339813:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный институт имени Г.В. Плеханова (технический университет)" (RU)
Изобретение относится к горной промышленности, преимущественно к резцам горных машин для разрушения угля и других горных пород. Технический результат - увеличение срока службы резца и уменьшение износа твердосплавной вставки. Резец для механического разрушения угля и других горных пород состоит из державки, имеющей продольный канал для подвода жидкости, и твердосплавной вставки в виде керна со сквозными микроканалами, соединяющими поверхность рабочей части твердосплавной вставки с продольным каналом державки. Выходные отверстия микроканалов на поверхности твердосплавной вставки выполнены контурными рядами, распределенными по всей длине рабочей поверхности, образующей конус. При этом расстояние между рядами выходных отверстий увеличивается по мере удаления от вершины керна, а плотность распределения внешних отверстий микроканалов на рабочей поверхности твердосплавной вставки увеличивается к вершине керна. 1 ил.
Изобретение относится к горной промышленности, преимущественно к резцам горных машин для разрушения угля и других горных пород.
Известен резец (авторское свидетельство СССР №495437, кл. Е21С 25/38, 35/18, 1975) для разрушения угля и других горных пород, включающий державку и головку с передней гранью, армированную твердосплавной пластиной. В державке имеется продольный канал, сообщенный с радиальным каналом в головке резца для подачи жидкости в зону разрушения. Недостатком такой конструкции резца является охлаждение твердосплавной пластины, нагревающейся в результате трения об уголь или породу, лишь вблизи выходного отверстия радиального канала, обуславливающее наличие значительного температурного градиента в твердосплавной вставке, что приводит к возникновению во вставке значительных внутренних напряжений и создает предпосылки для развития усталостных явлений, способствующих разрушению твердого сплава.
Известна твердосплавная вставка (авторское свидетельство СССР SU 1364714 А1, кл. Е21С 25/38, 1988) для гидромеханического породоразрушающего инструмента, принятая за прототип, включающая корпус с каналом для подвода жидкости в зону разрушения. Канал вставки заполнен твердым сплавом со сквозными порами, ориентированными вдоль продольной оси канала. Недостатком такой конструкции является неравномерное охлаждение твердосплавной вставки, обуславливающее наличие температурного градиента и значительных внутренних напряжений, способствующих разрушению твердого сплава и снижению срока службы резца.
Техническим результатом изобретения является увеличение срока службы резца за счет повышения стойкости твердосплавной вставки к ударным и динамическим нагрузкам и уменьшение ее износа путем снижения во вставке температурного градиента.
Технический результат изобретения достигается тем, что в резце для механического разрушения угля и других горных пород, состоящем из державки, имеющей продольный канал для подвода жидкости, и твердосплавной вставки в виде керна со сквозными микроканалами, соединяющими поверхность рабочей части с продольным каналом державки, согласно изобретению выходные отверстия микроканалов на поверхности твердосплавной вставки выполнены контурными рядами, распределенными по всей длине рабочей поверхности, образующей конус, при этом расстояние между рядами выходных отверстий увеличивается по мере удаления от вершины керна, а плотность распределения внешних отверстий микроканалов на рабочей поверхности твердосплавной вставки увеличивается к вершине керна.
Изобретение поясняется чертежом и включает: державку 1, продольный канал 2, твердосплавную вставку 3 в виде керна, микроканалы 4, источник подачи жидкости 5 под давлением, выходные отверстия 6 микроканалов.
Сквозные микроканалы в твердосплавной вставке соединяют поверхность рабочей части твердосплавной вставки с продольным каналом в державке. Продольный канал сообщен с источником жидкости, находящейся под давлением, большим предела разрушения разрабатываемой породы на сжатие σСЖ. Микроканалы в твердосплавной вставке диаметром ≥0,02 мм могут быть выполнены, например, электроискровой или электроимпульсной обработкой, их число определяется потребным расходом охлаждающей жидкости, необходимым для равномерного охлаждения твердосплавной вставки до определенной температуры.
При работе резца жидкость по продольному каналу в державке и микроканалам в твердосплавной вставке подается на контактирующую с породой поверхность керна. Плотность распределения выходных отверстий микроканалов наибольшая в месте наибольшего нагрева вставки (у вершины керна) и уменьшается по мере удаления от него по экспоненциальной зависимости. Тем самым обеспечивается снижение температурного градиента в твердосплавной вставке, что уменьшает внутренние напряжения, способствующие разрушению твердого сплава.
Выходные отверстия микроканалов на поверхности твердосплавной вставки выполнены контурными рядами, распределенными по всей длине L рабочей поверхности керна (образующей конуса керна). Расстояние между рядами выходных отверстий увеличивается по мере удаления от вершины керна. Расстояние между отверстиями микроканалов в каждом ряде принято одинаковым. Расстояние Xi i-го ряда отверстий от вершины керна определяется по уравнению:
где Ni - порядковый номер ряда отверстий (нумерация рядов убывает в направлении от вершины керна); Nобщ - общее число рядов; В - коэффициент, учитывающий длину образующей конуса керна:
где L - длина образующей конуса керна, мм.
Отличительный признак изобретения обеспечивает равномерное охлаждение твердосплавной вставки по ее поверхности и глубине, что позволяет повысить износостойкость и срок службы резца.
Резец для механического разрушения угля и других горных пород, состоящий из державки, имеющей продольный канал для подвода жидкости, и твердосплавной вставки в виде керна со сквозными микроканалами, соединяющими поверхность рабочей части твердосплавной вставки с продольным каналом державки, отличающийся тем, что выходные отверстия микроканалов на поверхности твердосплавной вставки выполнены контурными рядами, распределенными по всей длине рабочей поверхности, образующей конус, при этом расстояние между рядами выходных отверстий увеличивается по мере удаления от вершины керна, а плотность распределения внешних отверстий микроканалов на рабочей поверхности твердосплавной вставки увеличивается к вершине керна.
