用于掘進機的截割頭的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種用于掘進機的截割頭，包括呈圓錐形的截割頭本體、與截割頭本體的圓周面相配合的螺旋葉片，截割頭本體的圓周面上沿著螺旋葉片的螺旋方向等距設置有若干截割齒座，截割頭本體的頂部密布有若干截割齒座，位于截割頭本體圓周面上的相鄰截割齒座之間設置有傾斜耐磨分料塊；螺旋葉片由雙金屬耐磨復合材料一體成型制成，其包括低碳合金鋼板以及設置于低碳合金鋼層一側的碳化鉻耐磨板；截割齒座包括齒座本體、設置于齒座本體上方的連接部、與連接部相連接的截齒，連接部的上表面設置有通過激光和等離子熔敷的碳化鎢合金層，截齒由硬質合金制成，使用壽命顯著提高、導流效率有效增強、截割阻力大幅減少。
【專利說明】
用于掘進機的截割頭
技術領域
[0001] 本發明涉及掘進機截割頭部件，特別涉及一種用于掘進機的截割頭。
【背景技術】
[0002] 目前設計的掘進機截割頭都已非常成熟，但由于各煤礦井下工況條件復雜，截割 頭截割效率不高、在巷道進尺過程中截割頭齒座存在不耐磨、斷齒現象嚴重、井下更換不方 便等問題;此外，傳統的截割頭導流板設計比較簡單，一般導流板采用普通鋼板制作，螺旋 葉片采用拼接方式，造成截割頭截割過程中阻力較大，導流不順暢的問題，同時由于導流板 材質不耐磨，經常造成導流板螺旋葉片根部區域磨損嚴重，甚至引起齒座磨損過度嚴重而 發生掉落。
[0003] 掘進機截割頭的主要作用是高效地進尺巷道，掘進機進尺過程中通過截割頭破落 工作面的巖石，用礦車或皮帶輸送機將割下的巖石運輸出去，由于不需要采用先前爆破工 藝，井下的安全性大大提高。根據不同的地質條件(主要是巖石硬度)配備不同型號的掘進 機及截割頭，因此截割頭的性能優劣直接影響整機設備的使用性能。
[0004] 目前很多煤礦實際使用掘進機截割頭過程中，往往碰到以下問題： 1、 截割頭進尺速度慢，截割效率低； 2、 截割頭齒座磨損嚴重、甚至斷齒座現象經常發生； 3、 導流葉片阻力大、磨損嚴重。
[0005] 針對以上問題，當前主要有以下幾種常用的方法： 1、 改變截割頭的形狀、布齒排列； 2、 截割頭截齒更換頻繁、截齒表面熔敷耐磨材料； 3、 導流葉片尾部加貼耐磨塊。
[0006] 目前改善截割頭截割效率低、截割頭容易磨損問題的幾種方法存在以下缺點： 1) 由于地質條件復雜、巖石分布硬度變化大，即使改變了截割頭的形狀、布齒排列，一 套布齒排列和截割頭形狀無法適應變化的地質結構； 2) 即使截齒更換頻繁、截齒表面熔敷耐磨合金，由于地質條件復雜，截割過程中受沖擊 較大，截齒斷落及磨損問題依舊無法避免； 3) 導流葉片尾部加貼耐磨塊可以改善葉片的局部耐磨性，但導流過程中阻力增加，導 致排料不順暢，影響截割效率。
【發明內容】
[0007] 本發明的目的在于克服上述技術的不足，從而提供一種用于掘進機的截割頭，使 用壽命顯著提高、導流效率有效增強、截割阻力大幅減少。
[0008] 發明所采用的技術方案是這樣的：用于掘進機的截割頭，包括呈圓錐形的截割頭 本體、與所述截割頭本體的圓周面相配合的螺旋葉片，所述截割頭本體的圓周面上沿著所 述螺旋葉片的螺旋方向等距設置有若干截割齒座，所述截割頭本體的頂部密布有若干所述 截割齒座，位于所述截割頭本體圓周面上的相鄰截割齒座之間設置有傾斜耐磨分料塊； 所述螺旋葉片由雙金屬耐磨復合材料一體成型制成，其包括低碳合金鋼板以及設置于 所述低碳合金鋼層一側的碳化鉻耐磨板； 所述截割齒座包括齒座本體、設置于所述齒座本體上方的連接部、與所述連接部相連 接的截齒，所述連接部的上表面設置有通過激光和等離子熔敷的碳化鎢合金層，所述截齒 由硬質合金制成。
[0009] 進一步改進的是:所述齒座本體的底面為與所述截割頭本體的圓周面相配合的圓 弧面，所述齒座本體由前至后寬度逐漸變窄，所述齒座本體的前部兩側對稱設置有用于降 低所述齒座本體所受摩擦力的導向部，所述齒座本體的后部兩側設置有用于提高所述齒座 本體的支撐筋。
[0010] 進一步改進的是:所述支撐筋對稱設于連接截齒處的下方。
[0011] 進一步改進的是:所述導向部呈倒錐形。
[0012] 進一步改進的是:所述連接部上表面整體設置有通過激光和等離子熔敷的碳化鎢 合金層。
[0013] 進一步改進的是:所述截齒由鎢合金制成。
[0014] 進一步改進的是:所述連接部上具有傾斜的安裝面，所述截齒設置于所述安裝面 上。
[0015] 進一步改進的是:所述截割頭本體為分體式。
[0016] 進一步改進的是:所述截割頭本體的大端面呈倒錐形，且所述大端面的四周均布 有若干耐磨復合板，所述耐磨板由碳化鉻耐磨復合板制成。
[0017] 進一步改進的是:所述截割頭本體根部設置有耐磨塊，所述耐磨塊由碳化鎢硬質 合金制成。
[0018] 通過采用前述技術方案，本發明的有益效果是： 本發明根據特定的工況條件，定制化、專業化地設計匹配現場工況條件的截割頭，尤其 改進了齒座的排齒分布，使其更高效地發揮截割性能，同時截割頭采用整體成形的碳化鉻 雙金屬耐磨復合鋼板制作的螺旋葉片，使整個截割頭在進尺過程中導流效率顯著提高、截 割阻力大大減少，使用壽命大大提高，此外，齒座獨特的導流設計(外形)從根本上解決了原 來齒座磨損嚴重，甚至碰到惡劣地質條件斷齒現象突出的問題，通過改變齒座的外形設計， 使其在工作中避免與物料的直接接觸，盡可能地使物料順著導流板排出而使齒座避免磨 損，甚至掰斷現象發生。
【附圖說明】
[0019] 圖1是本發明示意圖； 圖2是本發明剖視圖； 圖3是螺旋葉片不意圖； 圖4是截割齒座示意圖一； 圖5是截割齒座示意圖二； 圖6是截割齒座示意圖三 圖7是截割齒座主視圖； 圖8是截割齒座后視圖； 圖9是截割齒座側視圖。
[0020]其中：1、截割頭本體；2、螺旋葉片；3、傾斜耐磨分料塊;4、截割齒座；5、耐磨復合 板;6、耐磨塊;7、低碳合金鋼板;8、碳化鉻耐磨板;9、齒座本體；10、連接部；11、截齒；12、碳 化鎢合金層;13、凹槽;14、導向部;15、支撐筋。
【具體實施方式】
[0021]以下結合附圖和【具體實施方式】來進一步說明本發明。
[0022]如圖1-圖9所示，本發明公開一種用于掘進機的截割頭，包括呈圓錐形的截割頭本 體1、與所述截割頭本體1的圓周面相配合的螺旋葉片2,所述截割頭本體1的圓周面上沿著 所述螺旋葉片2的螺旋方向等距設置有若干截割齒座4,所述截割頭本體1的頂部密布有若 干所述截割齒座4,位于所述截割頭本體1圓周面上的相鄰截割齒座4之間設置有傾斜耐磨 分料塊3; 所述螺旋葉片2由雙金屬耐磨復合材料一體成型制成，其包括低碳合金鋼板7以及設置 于所述低碳合金鋼層一側的碳化鉻耐磨板8; 所述截割齒座4包括齒座本體9、設置于所述齒座本體9上方的連接部10、與所述連接部 10相連接的截齒11，所述連接部10的上表面設置有通過激光和等離子熔敷的碳化鎢合金層 12,所述截齒11由硬質合金制成。
[0023]通過改進了截割齒座4的排齒分布，使其更高效地發揮截割性能，由金屬耐磨復合 材制造的整體螺旋葉片2,其耐磨性是原截割頭導流葉片的3倍左右，耐磨性能高、焊接可靠 性高，采用整體模具壓制而成的整體螺旋葉片2的設計，克服了異徑葉片設計的困難，降低 了導料摩擦阻力，提高了截割效率，在壓制螺旋葉片2過程中，由于碳化鉻耐磨復合材料硬 度高、比較脆、韌性差，通過掌握一套成熟、高效地制作工藝熟練掌握了整體導流葉片的設 計、模具開發制作、壓制工藝等技術難點;通過設置傾斜耐磨分料塊3,能夠有效保護齒座及 耐磨葉片;而且將截齒11由鎢合金制造提高使用壽命。
[0024] 如圖4-9所示，所述齒座本體9的底面為與所述截割頭本體1的圓周面相配合的圓 弧面，所述齒座本體9由前至后寬度逐漸變窄，所述齒座本體9的前部兩側對稱設置有用于 降低所述齒座本體9所受摩擦力的導向部14,所述齒座本體9的后部兩側設置有用于提高所 述齒座本體9的支撐筋15,所述導向部14呈倒錐形，所述支撐筋15對稱設于連接截齒11處的 下方 齒座底面采用圓弧面設計，使齒座與截割頭體定位后，兩者之間的懸空量最小化，提 高定位點焊精度；齒座本體9采用前窄后寬形狀設計，降低齒座截割過程中摩擦阻力，同時 使截割頭整體螺旋葉片2與齒座貼合更為緊密，增大了導料空間，避免了齒座側面磨損;齒 座的導向部14采用倒錐體設計，降低齒座工作過程摩擦阻力；齒座后部兩側的支撐筋15設 計提高了齒座強度，并為截齒11擋環提供了安裝和保護空間，便于截齒11維護及快速更換。
[0025] 其中齒座的主要化學成分如下表所示：
主要力學性能如下表所示：
如 硬度及結合強度如下表所示：
如圖5所示，所述連接部10上表面的前部開設有用于熔敷碳化鎢合金層12的凹槽13,由 于連接部10的前部為易磨損部位，因此在其前部設計了用于激光熔敷高耐磨材料的凹槽 13,提高了耐磨熔敷層厚度，且避免因熔敷層厚度增大齒座外形尺寸而增加截割阻力、降低 截割效率； 如圖1所示，為了提高截割性能，所述連接部10上具有傾斜的安裝面，所述截齒11設置 于所述安裝面上。
[0026] 為了方便加工成型，所述截割頭本體1為分體式。
[0027] 如圖1所示，所述截割頭本體1的大端面呈倒錐形，且所述大端面的四周均布有若 干耐磨復合板5,所述耐磨復合板5由硬質合金制成，硬質合金可選用媽合金，通過采用倒錐 外形的抗磨損設計，錐面布置整圈的復合耐磨板，有效保護大端面。
[0028] 如圖1所示，所述截割頭本體1根部的圓周面上設置有耐磨塊6,所述耐磨塊6由硬 質合金制成，采用復合耐磨板+耐磨硬質合金豆的耐磨組合，耐磨板為碳化鉻耐磨復合材料 制成，耐磨硬質合金豆為媽合金制成，提高大端抗磨損性能，其耐磨性能提高碳化絡耐磨復 合材料的2-3倍左右。
[0029]以上顯示和描述了本發明的基本原理和主要特征及其優點，本行業的技術人員應 該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明中描述的只是說明本發明的原 理，在不脫離本發明精神和范圍的前提下，本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進 都落入要求保護的本發明范圍內，本發明要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界 定。
【主權項】
1. 用于掘進機的截割頭，其特征在于:包括呈圓錐形的截割頭本體、與所述截割頭本體 的圓周面相配合的螺旋葉片，所述截割頭本體的圓周面上沿著所述螺旋葉片的螺旋方向等 距設置有若干截割齒座，所述截割頭本體的頂部密布有若干所述截割齒座，位于所述截割 頭本體圓周面上的相鄰截割齒座之間設置有傾斜耐磨分料塊； 所述螺旋葉片由雙金屬耐磨復合材料一體成型制成，其包括低碳合金鋼板以及設置于 所述低碳合金鋼層一側的碳化鉻耐磨板； 所述截割齒座包括齒座本體、設置于所述齒座本體上方的連接部、與所述連接部相連 接的截齒，所述連接部的上表面設置通過激光和等離子熔敷的碳化鎢合金層，所述截齒由 硬質合金制成。2. 根據權利要求1所述的用于掘進機的截割頭，其特征在于:所述齒座本體的底面為與 所述截割頭本體的圓周面相配合的圓弧面，所述齒座本體由前至后寬度逐漸變窄，所述齒 座本體的前部兩側對稱設置有用于降低所述齒座本體所受摩擦力的導向部，所述齒座本體 的后部兩側設置有用于提高所述齒座本體的支撐筋。3. 根據權利要求2所述的用于掘進機的截割頭，其特征在于:所述支撐筋對稱設于連接 截齒處的下方。4. 根據權利要求2所述的用于掘進機的截割頭，其特征在于:所述導向部呈倒錐形。5. 根據權利要求2所述的用于掘進機的截割頭，其特征在于:所述連接部上表面整體設 有通過激光和等離子熔敷的碳化鎢合金層。6. 根據權利要求1所述的用于掘進機的截割頭，其特征在于:所述截齒由鎢合金制成。7. 根據權利要求1所述的用于掘進機的截割頭，其特征在于:所述連接部上具有傾斜的 安裝面，所述截齒設置于所述安裝面上。8. 根據權利要求1所述的用于掘進機的截割頭，其特征在于：所述截割頭本體為分體 式。9. 根據權利要求1所述的用于掘進機的截割頭，其特征在于:所述截割頭本體的大端面 呈倒錐形，且所述大端面的四周均布有若干耐磨復合板，所述耐磨復合板由碳化鉻耐磨復 合板制成。10. 根據權利要求1所述的用于掘進機的截割頭，其特征在于:所述截割頭本體根部設 置有耐磨塊，所述耐磨塊由碳化鎢硬質合金制成。
【文檔編號】C23C24/10GK105840191SQ201610342758
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年5月23日
【發明人】倪瑞峰, 郝建生, 祝鳳虎
【申請人】上海信搿煤炭機械有限公司