SU1765349A1 - Rock breaking tool - Google Patents

Abstract

Использование: проведение добычных и очистных работ и бурение выработок большого диаметра. Сущность изобретени : инструмент содержит корпус, опору и вооружение . Вооружение выполнено в виде закрепленных на корпусе по окружности через один с посто нным шагом и вылетом твердосплавных штырей. Рабоча  головка твердосплавного штыр  дл  предварительного ослаблени  породы имеет форму клина с притупленным лезвием. Рабоча  головка твердосплавного штыр  дл  скалывани  предварительно ослабленной породы имеет форму сфероконуса, Шаг установки штырей на корпусе определ етс  из выражени  Т 24 + K.D, где К 0,025-0,04 - эмпирический коэффициент; D - диаметр породоразруша- ющего инструмента по вылету штырей, мм 2 з.п. ф-лы, 4 ил.Usage: mining and cleaning work and drilling of large-diameter workings. The essence of the invention: the tool comprises a body, a support and a weapon. The armament is made in the form of fixed on the body around the circumference through one with a constant pitch and departure of carbide pins. The carbide tipping head for pre-loosening the rock is wedge-shaped with a blunted blade. The working head of the carbide pin for cleaving the previously weakened rock has the shape of a spherical cone. The installation step of the pins on the body is determined from the expression T 24 + K.D, where K 0.025-0.04 is an empirical coefficient; D is the diameter of the rock-destroying tool at the point of protrusion, mm 2 Cp. f-ly, 4 ill.

Description

(Л(L

СWITH

Изобретение относитс  к горной промышленности , в частности к породоразру- шающему инструменту дл  горных машин, и может быть использовано при проведении добычных и очистных работ, а также при бурении выработок большого диаметра.The invention relates to the mining industry, in particular, to rock cutting tools for mining machines, and can be used in mining and refining operations, as well as in drilling large-diameter workings.

Известен породоразрушающий инструмент горной машины, включающий корпус с венцами, армированными твердосплавными зубками с клиновидной рабочей головкой, режуща  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.The rock cutting tool of the mining machine is known. with a conical working head mounted on the crowns through one.

Применение комбинированного вооружени  в виде чередующихс  зубков (штырей ) с разной формой рабочей головки безусловно снижает силовые и энергетические показатели процесса разрушени  по сравнению с известным породоразрушаю- щим инструментом с вооружением в виде штырей с одинаковой формой рабочей головки за счет того, что штыри одной формы создают зону предразрушени , ослабл ющую породу и облегчающую внедрение штырей другой формы, завершающих процесс разрушени . Однако нерациональна  геометрическа  форма рабочих головок не позвол ет в полном объеме реализовать преимущества комбинированного вооружени  такого типа, что оставл ет резервы дл  дальнейшего снижени  энергоемкости процесса разрушени  и, следовательно, провести дальнейшее совершенствование породоразрушающего инструментаThe use of combined weapons in the form of alternating teeth (pins) with different shapes of the working head undoubtedly reduces the power and energy indicators of the destruction process as compared with the known rock-breaking tool with arms in the form of pins with the same shape of the working head due to the fact that the pins of the same shape create the pre-destruction zone, which weakens the rock and facilitates the insertion of another form of pins, completing the destruction process. However, the irrational geometric shape of the working heads does not allow to fully realize the advantages of the combined weapons of this type, which leaves reserves for further reducing the energy intensity of the destruction process and, consequently, to further improve the rock-breaking tool

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  породоразрущающий инструмент, включающий корпус, опору, на которой установленThe closest in technical essence and the achieved result is a rock cutting tool including a body, a support on which

xixi

ON СЛON SL

CJCJ

- чэ- Che

с возможностью вращени  корпус, и расположенное на боковой поверхности корпуса по меньшей мере в один р д вооружение в виде закрепленных на корпусе по окружности через один с посто нным шагом и вылетом твердосплавных штырей с рабочей головкой дл  предварительного ослаблени  породы и твердосплавных штырей с рабочей головкой дл  скалывани  предварительно ослабленной породы.rotatably body, and armament on the side surface of the body in at least one row in the form of mounted on the body circumferentially through one with constant pitch and overhang of carbide pins with a working head for pre-loosening the rock and carbide pins with a working head for spallation of a previously weakened rock.

Удельна  энергоемкость разрушени  горных пород породоразрушающим инструментом известной конструкции также срав- нительно высока из-за применени  нерациональной формы штырей и их сочетани , поскольку твердосплавный штырь с рабочей головкой клиновидной формы, осуществл ющей предразрушение, не обеспечивает создани  обширных зон приповерхностного предразрушени , а внедрение твердосплавного штыр  с рабочей головкой сферической формы требует высоких усилий дл  внедрени  рабочей головки, завершающей процесс разрушени  породы . Таким образом, указанные недостатки ведут к общему повышению энергоемкости процесса разрушени  породы.The specific energy consumption of rock destruction by rock-cutting tools of known construction is also relatively high due to the use of irrational pin shapes and their combination, since the carbide pin with a wedge-shaped working head performing pre-fracture does not ensure the creation of extensive zones of near-surface pre-fracture, and the introduction of a hard-alloy pin with a spherical working head, it requires high efforts to insert the working head, which completes the process of rock destruction. Thus, these shortcomings lead to a general increase in the energy intensity of the process of rock destruction.

Цель изобретени  - снижение энергоемкости процесса разрушени  за счет оптимизации сочетани  форм рабочих головок твердосплавных штырей и рациональной расстановки их на корпусе инструмента.The purpose of the invention is to reduce the energy intensity of the destruction process by optimizing the combination of the shapes of the working heads of carbide pins and their rational placement on the tool body.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в породоразрушающем инструменте, включающем корпус, опору, на которой установлен с возможностью вращени  корпус и расположенное на боковой поверхности корпуса по меньшей мере в один р д вооружение в виде закрепленных на корпусе через один с посто нным шагом и вылетом твердосплавных штырей с рабочей головкой дл  предварительного ослаблени  породы и твердосплавных штырей с рабочей головкой дл  скалывани  предварительно ослабленной породы, рабоча  головка каждого штыр  дл  предварительного ослаблени  породы имеет форму клина с притупленным лезвием, а рабоча  головка каждого штыр  дл  скалывани  предварительно ослабленной породы имеет форму сфероконуса, при этом шаг Т установки штырей на корпусе определ етс  из выражени  Т 24 + KD, где К 0,025-0,04 - эмпирический коэффициент; D - диаметр породоразрушающего инструмента по вылету штырей, мм. Кроме того, продольные оси симметрии лезвий рабочих головок штырей дл  предварительного ослаблени  породы расположены параллельно продольной оси инструмента.The goal is achieved by the fact that in a rock-cutting tool, including a body, a support on which the body is mounted for rotation and located on the side surface of the body in at least one row of armament in the form of fixed on the body through one with carbide working pins for pre-loosening of the rock and carbide pins with a working head for cleaving the pre-loosened rock, the working head of each pin for pre-diving the bleed rock has the shape of a wedge with a blunted blade, and the working head of each pin for cleaving the previously weakened rock has the shape of a spherocone, with the step T of installing the pins on the body determined from the expression T 24 + KD, where K is 0.025-0.04 is the empirical coefficient ; D is the diameter of the rock-destroying tool at the reach of the pins, mm. In addition, the longitudinal axes of symmetry of the blades of the working heads of the pins for pre-loosening the rock are parallel to the longitudinal axis of the tool.

Продольна  ось симметрии лезви  рабочей головки каждого штыр  дл  предварительного ослаблени  породы расположена под одинаковым углом, величина которогоThe longitudinal axis of symmetry of the blade of the working head of each pin for the preliminary weakening of the rock is located at the same angle, the magnitude of which

меньше 90°, к продольной оси опоры.less than 90 °, to the longitudinal axis of the support.

На фиг.1 изображен породоразрушаю- щий инструмент; на фиг.2 и 3 - соответственно проекции твердосплавного штыр  с рабочей головкой дл  предварительного ос0 лаблени  породы; на фиг.4 - твердосплавный штырь с рабочей головкой дл  скалывани  предварительно ослабленной породы.Figure 1 shows a rock-destroying tool; 2 and 3, respectively, projections of a carbide probe with a working head for preliminary attenuation of the rock; Fig. 4 shows a carbide tip with a working head for cleaving the previously weakened rock.

Породоразрушающий инструмент со5 держит корпус 1 с осевым отверстием 2 дл  размещени  опоры. Корпус установлен на опоре с возможностью вращени , например , на подшипниках. На боковой поверхности корпуса расположено по меньшейA rock-destructive tool co5 holds the body 1 with an axial hole 2 to accommodate the support. The housing is rotatably supported on a support, for example, on bearings. On the side surface of the housing is located at least

0 мере в один р д вооружение в виде закрепленных на корпусе через один с посто нным шагом Т и вылетом твердосплавных штырей с рабочей головкой 3 дл  предварительного ослаблени  породы и твердосплавных шты5 рей с рабочей головкой 4 дл  скалывани  предварительно ослабленной породы. Рабоча  головка 3 дл  предварительного ослаблени  породы имеет форму клина с притупленным лезвием 4. При этом отноше0 ние радиуса R притуплени  лезви  4 к длине А клиновидной части рабочей головки предпочтительно находитс  в пределах от 0,38 до 0,63.At least one set of weapons in the form of fixed on the body through one with constant pitch T and overhang of carbide pins with working head 3 for pre-loosening of the rock and carbide pins with working head 4 for cleaving the previously weakened rock. The working head 3 for pre-loosening the rock has the shape of a wedge with a blunted blade 4. In this case, the ratio of the radius R of the blunt blade 4 to the length A of the wedge-shaped part of the working head is preferably in the range from 0.38 to 0.63.

Рабоча  головка 5 дл  скалывани Splitting head 5

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 вооружени  на корпусе в несколько р дов целесообразно шахматное расположение твердосплавных штырей.5 pre-weakened rock has the shape of a spherocone. Fastening carbide pins on the housing can be made by soldering or pressing. The longitudinal axes of symmetry of carbide pins can be oriented both radially and inclined at an angle. When placing weapons on the case in several rows, it is advisable to check the position of the carbide pins.

5 Шаг Т установки штырей на корпусе 1 определ етс  из выражени  Т 24 + К D, где К 0,025-0,04 - эмпирический коэффициент; D - диаметр породоразрушающего инструмента , мм. Продольные оси симметрии .5 The pitch T of the installation of pins on the housing 1 is determined from the expression T 24 + K D, where K 0.025-0.04 is an empirical coefficient; D - diameter of rock cutting tool, mm. Longitudinal axis of symmetry.

0 лезвий 4 рабочих головок 3 дл  предварительного ослаблени  породы могут быть расположены параллельно продольной оси опоры. Продольна  ось симметрии лезви  4 рабочей головки 3 дл  предварительного ос5 лаблени  породы/каждого штыр  может быть расположена также под одинаковым углом, величина которого меньше 90°, к продольной оси опоры.0 blades 4 working heads 3 for preliminary rock slackening can be located parallel to the longitudinal axis of the support. The longitudinal axis of symmetry of the blade 4 of the working head 3 to preliminarily stabilize the rock / each pin can also be located at the same angle, which is less than 90 °, to the longitudinal axis of the support.

Породоразрушающий инструмент работает следующим образом.Type destructive tool works as follows.

При разрушении породы корпус 1 перекатываетс  по одной и той же окружности на забое проходимой выработки и последовательно углубл етс  на некоторую величину , котора  зависит от значени  величины нагрузки на инструмент и сопротивлени  штырей в зависимости от глубины их внедрени , шага (Т) и величины перекрыти  забо .When a rock is destroyed, the body 1 rolls along the same circumference at the bottom of the excavated output and subsequently goes deeper by a certain amount, which depends on the value of the load on the tool and the resistance of the pins depending on the depth of their penetration, pitch (T) and .

При перекатывании инструмента по забою сначала твердосплавный штырь с рабочей головкой 3, имеющей форму клина с притупленным лезвием 4, внедр етс  в породу . При этом под скругленной частью его лезви  4 будут возникать сначала упругие деформации, а потом см тие и раздавливание , которые приведут к предварительному ослаблению породы, то есть к образованию зоны предразрушени .When the tool is rolled over the face, first a carbide stick with a working head 3, wedge-shaped with a blunted blade 4, is inserted into the rock. In this case, under the rounded part of its blade 4, there will first be elastic deformations, and then crushing and crushing, which will lead to a preliminary weakening of the rock, i.e., to the formation of a pre-fracture zone.

При дальнейшем перекатывании инструмента по забою твердосплавный штырь с рабочей головкой 5, имеющей форму сфероконуса, последовательно вступит во взаимодействие с породой. При этом распределение нормальных напр жений на поверхности 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 снижатьс  до нул . Така  неравномерность распределени  вызовет в породе по вление касательных напр жений, которые приведут к скалыванию породы. При увеличении внешней силы поверхность контакта будет увеличиватьс  и возникнет нова  система трещин, образование которых будет происходить в уже предварительно ослабленной породе от воздействи  рабочей головки 3. Указанный процесс приведет к скалыванию предварительно ослабленной породы.With further rolling of the tool at the bottom, the carbide probe with the working head 5, having the shape of a spherocone, will successively interact with the rock. In this case, the distribution of normal stresses on the contact surface of the working head 5 with the rock will have the form of a reflected curve, i.e. they will be greatest near the center of the contact surface, and towards the periphery they will decrease to zero. Such uneven distribution will cause tangential stresses in the rock, which will lead to chipping of the rock. As the external force increases, the contact surface will increase and a new system of cracks will arise, the formation of which will occur in the already pre-weakened rock due to the action of the working head 3. This process will cause the pre-weakened rock to cleave.

Предлагаемый породоразрушающий инструмент обеспечивает повышение эффективности процесса разрушени  массива за счет увеличени  зон предварительногоThe proposed rock destructive tool provides an increase in the efficiency of the process of destruction of the massif by increasing the zones of preliminary

разрушени  (предразрушени ) и снижени  удельных энергозатрат на их реализацию.destruction (pre-destruction) and reduction of specific energy consumption for their implementation.

Применение предложенного породоразрушающего инструмента позвол ет поThe application of the proposed rock cutting tool allows

сравнению с прототипом снизить напорноеcompared with the prototype to reduce the pressure head

усилие и усилие перекатывани  в среднемaverage rolling force and effort

на 30-40%.by 30-40%.

Claims (3)

1.Породоразрушающий инструмент, включающий корпус, опору, на которой1. Type destructive tool, including body, support, on which установлен с возможностью вращени  корпус, и расположенное на боковой поверхности корпуса по меньшей мере в один р д вооружение в виде закрепленных наrotatably mounted body, and armament located on the side surface of the body in at least one row in the form of корпусе по окружности через один с посто нным шагом и вылетом твердосплавных штырей с рабочей головкой дл  предварительного ослаблени  породы и твердосплавных штырей с рабочей головкой дл the body around the circumference through one with a constant pitch and overhang of carbide pins with a working head for pre-loosening the rock and carbide pins with a working head for скалывани  предварительно ослабленной породы, отличающийс  тем, что, с целью снижени  энергоемкости процесса разрушени , кажда  рабоча  головка дл  предварительного ослаблени  породы имеет форму клина с притупленным лезвием, а кажда  рабоча  головка дл  скалывани  предварительно ослабленной породы имеет форму сфероконуса, при этом шаг Т установки штырей на корпусе определ етс  из выражени  Т 24 + К D, где К 0,025-0,04- эмпирический коэффициент: D - диаметр породоразрушающего инструмента по вылету штырей, мм.spallation of a pre-weakened rock, characterized in that, in order to reduce the energy intensity of the destruction process, each working head for pre-loosening the rock has a wedge shape with a blunt blade, and each working head for spallation of a pre-weakened rock has the shape of a spherical cone, with a pitch T of installing pins on the body is determined from the expression T 24 + K D, where K is 0.025-0.04 is the empirical coefficient: D is the diameter of the rock-cutting tool at the point of the pins, mm. 2.Инструмент поп.1,отличающий- с   тем, что продольные оси симметрии лезвий рабочих головок дл  предварительного ослаблени  породы расположены параллельно продольной оси опоры.2. Tool pop. 1, characterized in that the longitudinal axes of symmetry of the blades of the working heads for preliminary rock slackening are arranged parallel to the longitudinal axis of the support. 3.Инструмент по п.1, о т л и ч а ю щ и й- с   тем, что продольна  ось симметрии3. The tool according to claim 1, about tl and h and y and y, so that the longitudinal axis of symmetry лезви  рабочей головки дл  предварительного ослаблени  породы каждого штыр  расположена к продольной оси опоры под одинаковым углом, величина которого мень- ше90°.The blades of the working head for pre-loosening the rock of each pin are located to the longitudinal axis of the support at the same angle, the magnitude of which is less than 90 °. Фиг IFIG I