[发明专利]一种顶钻截齿及其截割头

说明书

本发明公开了一种顶钻截齿，包括座体、设置于座体顶部的多个切削头，座体顶部为圆锥面，座体顶部设有导料槽，导料槽沿周向间隔设有多个，座体顶部未设置导料槽的区域形成凸台，在凸台上朝向旋转方向的一侧设有第一斜面，该第一斜面与座体顶部圆锥面之间存在夹角θ；切削头设置于凸台的第一斜面上，且切削头沿同一平面上的单一螺旋线排布。还提供一种截割头,包括基体、围绕基体呈螺旋排布的截齿所述基体顶部中心安装有上述顶钻截齿。本发明顶钻截齿的设计，有效缓解了传统截割头在截割硬岩时，顶部截齿及齿座的磨损，特别是杜绝了截割头截割硬岩时，顶部齿座比顶部截齿先磨损的现象。而且拥有便利的拆装结构，以便于磨损后及时更换。

技术领域

本发明属于掘进机设备，具体涉及一种顶钻截齿及其截割头。

背景技术

现有煤矿及隧道用掘进机的截割头，一般为圆锥形、圆台形或锥台结合等类型。截割头上按照严格的计算结果及电脑三维模拟，分布着装有截齿的齿座，齿座焊接在截割头基体上。有的齿座上带有水孔及喷嘴，水孔连接截割头基体中的水道，水道通过一系列密封及管路形成的水系统通到供水源，用于为截割头提供用于降尘及冷却的喷雾水。其所用截齿为具有单一硬质合金齿尖的镐形截齿或刀形截齿。

常见截齿排布沿截割头基体螺旋分布，按照一定轴向距离、圆周角以及不同的姿态（包括切割角、转角、自偏角）分布几十把截齿。其数量多少按截割头基体的大小及其所对应掘进机截割功率、工作面岩层具体硬度及节理分布的不同而有所不同。

现有截割头在截割硬岩的工作中，都存在磨损的问题，且分布在截割头不同位置的截齿及齿座受到的磨损程度不同。

一般分布在截割头尾端（大直径端）的截齿及其齿座，因其几乎不参与截割头初期的钻进动作，并且所处的转动半径大，单刀截割力小，所以其所受到的磨损是最小的。随着所排列的截齿距离尾端距离的加大，截齿所能参与到的工作量也逐步增加，截齿所在的旋转半径逐渐减小，截齿的单刀截割力逐渐增大，单一截齿所受到的磨损也逐步增大。

不论截割头顶部截割轮廓是大平顶、小平顶或球顶，其都不可能像截割头尾端的截齿排布一样布下足够多数量的截齿。现有技术中各机型截割头最顶部的中心位置还设有截齿，截齿数量一般为2到3把，最多不超过4把。在如此狭小的地方布置的截齿，不论其姿态如何调整，都会在截割头初期钻进截割及后期摆动截割过程中，直接将齿座的一部分暴露在外，齿座会先受到磨损。

虽然截齿的磨损在截割头的截割过程中是不可避免的，但我们希望截齿的磨损遵循以下规律：截齿齿尖（硬质合金材料）先磨损，然后是截齿齿体的顶部，尽可能在不磨损到齿座的时候将磨损的截齿换掉。

但现实中，位于截割头顶部的截齿，不论如何调整位置，其齿座均会有一部分暴露在磨损范围内，先于齿尖或与齿尖同时受到岩层的磨损。

而当截割头顶部截齿磨损掉又未及时更换时，靠近截割头顶部的截齿及齿座也将加速磨损。而且，这种磨损不同于一般工况下的磨损，因为当顶部截齿缺失后，靠近顶部的齿座将直接暴露出来，使得靠近顶部的截齿齿座先于截齿齿尖受到磨损，加速了截割头的损坏。

为了解决这一问题，国内外的齿座及截齿生产公司研发了一系列的特型截齿及齿座。一般分为加固截齿与加固齿座两类。加固截齿的，在截齿齿尖所在周围的各类易磨损区堆焊高铬合金铸铁及其他耐磨材料，形成一系列加固截齿。加固齿座的，在齿座顶部及最易磨损部位堆焊高铬合金铸铁及各类耐磨材料形成一系列加固型齿座。还有在齿座易损处镶嵌（预钻孔钎焊）直径几毫米的弥散小硬质合金圆柱体来替代堆焊材料的。但这些措施存在如下缺陷：

首先，堆焊材料，因其必须采用堆焊工艺热涂覆，而材料的可焊性是随着硬度的增加而降低的，这就限制了堆焊材料硬度的上限，使其无法跟采用粉末冶金工艺制造的硬质合金的硬度相比。所以堆焊材料的硬度，在对抗煤岩、软质石灰岩、含岩土壤、节理发育良好的岩层等地质时，具有一定的耐磨效果。一旦截割过程中遇到硬岩，并且完全不发育，还具有一定雕刻性的硬岩，堆焊材料将在几分钟内磨损掉。