Узел резца и вращающийся барабан с ним для использования при выемке угля и породы

(51) 21 35/18 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН(57) Резец (1) имеет радиально внутренний конец(4) и хвостовик (3), предназначенный для крепления на резцедержателе к барабану (10), чтобы по существу предотвратить смещение резца (1) относительно барабана (10). Резец (1) также включает режущую головку (2), имеющую переднюю (5) и заднюю (6) поверхности,пересекающиеся с образованием режущей кромки(8), проходящей по существу параллельно оси барабана. Передняя поверхность (5) в процессе использования наклонена под острым передним угломк радиусу оси, при этом задняя поверхность 6 наклонена под острым задним углом В к плоскости, проходящей через кромку (8) и перпендикулярной к радиусу. Передняя поверхность(5) и задняя поверхность (6), наклоненные под острым углом,и хвостовики,будучи прикрепленными к барабану (10), проходят под острым углом к радиусу.(73) Эй Джи И МАЙНИНГ СЕРВИСИЗ ПТИ ЛТД,(56) Заявка на патент Австралии 12672/97, кл Е 21 С 35/18, оп. 04.09.1997(54) УЗЕЛ РЕЗЦА И ВРАЩАЮЩИЙСЯ БАРАБАН С НИМ ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРИ ВЫЕМКЕ УГЛЯ И ПОРОДЫ 15195 Настоящее изобретение относится к добыче угля и, в частности, к резцам, предназначенным для использования при выемке угля и породы. Выемку угля и породы, как правило, выполняют путем использования расположенных в определенном порядке резцов, установленных с интервалами на горном комбайне непрерывного действия или на выемочном комбайне, имеющем вращающийся режущий барабан. Резцы разрезают угольный забой при их входе в контакт с ним во время вращения барабана. Резцы, которые стали доступны в самое последнее время, имеют коническую форму инструмента с заостренной вершиной инструмента. Конические резцы фактически не разрезают, а раздавливают угольный забой, что приводит к малой крупности продукта и образованию большого количества находящихся в воздухе частиц пыли. Действительно, в результате работы таких резцов происходит образование пыли и малых осколков(мелочи),которые требуют непрерывного использования водяных струй для обеспечения соответствия требованиям гигиены и безопасности труда. Эти тонкодисперсные частицы пыли представляют собой общепризнанную опасность для здоровья горняков или шахтеров, работающих под землей. Поскольку размер частиц может находиться в диапазонах, при которых частицы представляют собой канцерогенный опасный фактор,представляющий собой опасность для дыхательной системы, горняки, в течение длительного времени подвергающиеся воздействию этих факторов, могут стать подверженными заболеванию раком легких,хроническим бронхитом и пневмокониозом. Большие количества образующейся пыли также могут отрицательно воздействовать на надежность оборудования, что приводит к увеличенным затратам на текущий ремонт и обслуживание оборудования. Конические резцы только неплотно удерживаются в соответствующих им держателях,так что они могут свободно вращаться вокруг их продольной оси. Исследования показали, что эти резцы действительно ломаются после заклинивания их в их держателях из-за образования тонкодисперсной пыли, и, следовательно, это препятствует вращению. Данное действие приводит к раскалыванию угля и породы с образованием мелочи и воспламенению от трения. Для устранения этих проблем заявитель разработал узел резца для использования при выемке угля и породы, подобный рассмотренному в заявке на патент Австралии 12672/97,опубликованной 4.09.1997. В этой заявке раскрыт узел резца,предназначенный для установки на вращающемся барабане, содержащий резцедержатель и резец,имеющий продольную ось вращения, содержащий не вращающуюся режущую головку, имеющую прямолинейную режущую кромку,ограничивающую по существу плоские переднюю и заднюю поверхности режущей головки. Задняя поверхность наклонена под острым задним углом,2 составляющим от приблизительно 7 до 15 градусов к плоскости резания, образованной касательной к круговой траектории режущей кромки, и передняя поверхность наклонена под острым передним углом,составляющим от приблизительно 10 до 45 градусов к оси, перпендикулярной к плоскости резания, так что передняя и задняя поверхности образуют угол у режущей кромки, при этом режущая кромка поддерживается в фиксированной ориентации относительно барабана и, по существу, параллельна указанной продольной оси. Резец имеет крепежный конец, зацепляемый с резцедержателем для крепления резца на резцедержателе к барабану, так что при использовании вращение барабана приводит к движению режущей кромки вперед по по существу круговой траектории, и хвостовик,проходящий вдоль указанной продольной оси и соединяющий режущую головку и крепежный конец. Резец приспособлен для контактирования с барабаном таким образом, что предотвращается смещение резца, относительно барабана. Вышеописанный резец не обеспечивает достаточной эффективности резания и уменьшения количества частиц в воздухе, появляющихся при резании. Задачей настоящего изобретения является создание узла резца, в котором режущая головка резца имеет оптимальную ориентацию режущей кромки, обеспечивающую уменьшение количества частиц в воздухе, появляющихся в процессе резания. Эта задача достигается тем, что в узле резца,предназначенном для установки на вращающемся барабане, имеющем продольную ось вращения,содержащем резцедержатель и резец, имеющий продольную ось и содержащий не вращающуюся режущую головку, имеющую прямолинейную режущую кромку, ограничивающую по существу плоские переднюю и заднюю поверхности режущей головки, крепежный конец, зацепляемый с резцедержателем для крепления резца на резцедержателе к барабану, так что при использовании вращение барабана приводит к движению режущей кромки вперед по, по существу,круговой траектории и предотвращается смещение резца, по существу, относительно барабана, и хвостовик,проходящий вдоль указанной продольной оси и соединяющий режущую головку и крепежный конец, при этом задняя поверхность наклонена под острым задним углом, составляющим от приблизительно 7 до 15 градусов к плоскости резания, образованной касательной к круговой траектории режущей кромки,и передняя поверхность наклонена под острым передним углом,составляющим от приблизительно 10 до 45 градусов к оси, перпендикулярной к плоскости резания так,что передняя и задняя поверхности образуют острый угол у режущей кромки, при этом режущая кромка поддерживается в фиксированной ориентации относительно барабана и, по существу,параллельна указанной продольной оси, передняя и задняя поверхности режущей головки сходятся снаружи барабана по направлению к указанной 15195 продольной оси, а резец и резцедержатель установлены так, что указанная продольная ось наклонена под острым углом к плоскости резания в направлении, противоположном движению резца. Хвостовик может иметь по существу круговое поперечное сечение, а крепежный конец иметь круговую канавку. Крепежный конец может иметь поперечное сечение в виде разделенного на сегменты круга. Узел резца может быть изготовлен из нормализованной стальной отливки, полученной литьем под давлением. Задний угол может составлять от 8 до 10 градусов. Передний угол может составлять от 10 до 30 градусов. Ширина режущей кромки может составлять от 5 мм до 60 мм. Режущая кромка может быть смещена относительно указанной продольной оси. Указанная задача решается также тем, что вращающийся барабан, имеет, по меньшей мере,один резцедержатель и, по меньшей мере, один резец, установленный в резцедержателе. Предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения далее будет описан только в качестве примера со ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых изображено следующее Фиг.1 представляет боковой вертикальный вид известного резца для использования при выемке угля и породы Фиг.2 представляет собой боковой вертикальный вид другого известного резца для использования при выемке угля и породы Фиг.3 представляет собой вертикальный вид спереди известного резца для использования при выемке угля и породы Фиг. 4 представляет собой вертикальный вид сзади другого известного резца для использования при выемке угля и породы Фиг. 5 представляет собой вертикальный вид сзади еще одного известного резца для использования при выемке угля и породы Фиг.6 представляет собой поперечное сечение крепежного конца известного резца для использования при выемке угля и породы,установленного в резцедержателе Фиг.7 представляет перспективный вид известного вращающегося барабана с расположенными в определенном порядке резцами Фиг.8 представляет вертикальный вид с торца части известного вращающегося барабана с расположенными определенным образом резцами фиг.9 представляет вертикальный вид с торца известного выемочного комбайна с вращающимся барабаном фиг. 10 представляет вертикальный вид с торца известного вращающегося барабана,иллюстрирующий глубину захвата фиг. 11 А и 11 В представляют вертикальные виды спереди и сбоку резцов для использования при выемке угля и породы согласно вариантам осуществления настоящего изобретения фиг. 11-11 представляют поперечные сечения резцов указанных на фиг. 11 А и 11 В, вдоль линий аа, -, с-с и фиг.12 А и 12 В представляют вертикальные виды спереди и сбоку других вариантов выполнения резцов для использования при выемке угля и породы фиг.12 С-12 Е представляют поперечные сечения резцов, показанных на фиг.12 А, 12 В, вдоль линий а-а, - и с-с фиг. 13 А и 13 В представляют вертикальные виды спереди и сбоку других вариантов выполнения резцов для использования при выемке угля и породы фиг.13 С и 13 представляют поперечные сечения резцов, показанных на фиг.13 А, 13 В, вдоль линий а-а и фиг.14 А и 14 В представляют вертикальные виды спереди и сбоку других вариантов выполнения резцов для использования при выемке угля и породы фиг.15 А и 15 В представляют вертикальные виды спереди и сбоку других вариантов выполнения резцов для использования при выемке угля и породы фиг.15 С-15 Е представляют поперечные сечения резцов, показанных на фиг.15 А и 15 В, вдоль линий-, - и с-с фиг.16 А и 16 В представляют вертикальные виды спереди и сбоку других вариантов выполнения резцов для использования при выемке угля и породы фиг.16 С-16 Е представляют собой поперечные сечения резцов, показанных на фиг.16 А и 16 В,вдоль линий а-а, - и с-с фиг.17 представляет собой частичный местный вид вершины резца фиг.18 представляет вертикальный вид сбоку узла резца с еще одним резцом для использования при выемке угля и породы, закрепленным в резцедержателе. На чертежах показан резец 1, имеющий режущую головку 2, хвостовик 3 и крепежный(внутренний) конец 4, приспособленный для крепления резца 1 к резцедержателю 11. Как показано на фиг.1-10, резцедержатель 11 приварен к спиральному направляющему элементу 9, который аналогичным образом приварен к вращающемуся барабану 10. На этих чертежах крепежный конец 4 имеет Т-образную конфигурацию и приспособлен для входа с возможностью скольжения в канал резцедержателя 11 и для закрепления в канале резцедержателя 11, расположенного на спиральном направляющем элементе 9 вращающегося барабана 10. Барабан может быть предназначен для выемочного комбайна или для горного комбайна непрерывного действия. Весь корпус резца 1 предпочтительно изготовлен из однородного прутка из легированной стали,изготовленного из низколегированной стали 4 340,нормализованной и закаленной с последующим отпуском до поверхностной твердости приблизительно 60 единиц по шкале С Роквелла. 3 15195 Резцы, показанные на фиг.11 А,В, 12 А,В, 15 А,В и 16 А,В,предназначены для того,чтобы предпочтительно вырубать уголь, в то время как резцы на фиг.13 А,В и 14 А,В предназначены для вырубания твердой породы. Резец 1 имеет радиально внутренний конец 4 и хвостовик 3,подлежащий креплению на резцедержателе к барабану 10, чтобы по существу предотвратить смещение резца 1 относительно барабана 10. Резец 1 имеет режущую головку 2,имеющую переднюю и заднюю поверхности 5, 6,пересекающиеся с образованием режущей кромки 8,проходящей по существу параллельно оси. Передняя поверхность 5 в процессе использования наклонена под острым передним угломк радиусу оси, при этом задняя поверхность 6 наклонена под острым углом В к плоскости, проходящей через кромку 8 и перпендикулярной радиусу. Передняя поверхность 5 и задняя поверхность 6 сходятся снаружи относительно барабана 10 по направлению к продольной осирезца, которая наклонена под острым угломк плоскости СР резания (фиг.18) в направлении противоположном движению резца. Как лучше всего видно на фиг.17, передняя поверхность 5 наклонена под передним угломк оси, перпендикулярной к плоскости СР резания. Фиг.11 А показывает передний острый угол ,составляющий 30 градусов, в то время как фиг.12 А показывает передний угол , составляющий,например, 10 градусов. Ширину режущей головки 2,соответствующую длине режущей кромки 8, задают в зависимости от материала, подлежащего вырубанию, и местоположения резца 1 на вращающемся барабане 10. Наиболее узкие головки 2 (например, показанная на фиг.13 В) используются для вырубания забоев более твердых пород, таких как гранит. На фиг. 11 В, 12 В, 13 В, 14 В, 15 В и 16 В показаны резцы 1 и режущие головки 2, имеющие ширину , составляющую соответственно 30, 30,10, 10, 50 и 50 мм. Как показано на фиг.18, резец 1 имеет продольную осьи внутренний конец 4 и хвостовик 3, проходящий вдоль продольной осии приспособленный для зацепления с резцедержателем 11. Это соединение выполнено таким, что вращение барабана 10 приводит к движению резца 1 по круговой траектории с касательной к траектории у режущей кромки 8,определяющей плоскость СР резания. Конструкция крепежного конца обеспечивает возможность простой замены изношенных резцов 1. Другие аналогичные средства крепления могут быть использованы на крепежном конце 4, который обеспечивает жесткое крепление резца 1 на резцедержателе к вращающемуся барабану 10 при одновременном обеспечении возможности замены резца 1. Как показано на фиг.7, при использовании множество резцов 1 расположено на спиральном направляющем элементе 9 на вращающемся барабане 10, прикрепленном к выемочному комбайну 14. Расположение предпочтительно 4 предусмотрено таким, что ряд резцов 1 проходит по одной и той же траектории, при этом соседние резцы 1 расположены на таком расстоянии друг от друга, что они взаимодействуют во время выполнения операции вырубания породы, при этом каждый резец 1 разгружается предшествующим резцом 1 в том процессе, который известен как вырубка с разгрузкой. Для обеспечения повышенной производительности выемки следующие один за другим резцы 1 расположены на расстоянии, отношение которого к глубине захвата / составляет от 1 до 3, как показано на фиг. 7, где изображено расстояние , и на фиг. 10, где показана глубиназахвата как расстояние, на которое вращающийся барабан 10 перемещается вперед на один оборот. Кроме того, резцы могут быть расположены в виде аналогичной схемы набора резцов на торцевом кольце 12 на вращающемся барабане 10. Использование резцов, по меньшей мере,описанных здесь, обеспечивает такие преимущества при работе резцов, как уменьшение образования пыли благодаря не изменяющемуся переднему углу(остается положительным) и сохранению остроты вершины (самозатачивание) более низкая и более подходящая мощность резания уменьшение дробления угля (образуются крупные куски угля) уменьшенный расход воды уменьшенный износ и срабатывание при простое выемочного комбайна меньшее трение между поверхностью резца и вырубаемого материала,что приводит к уменьшению искрения при трении, и улучшенное санитарное состояние и повышенная безопасность шахтной среды. Использование резцов 1, подобных описанным,обеспечивает возможность улучшенной выемки из забоев 13 породы и угольных забоев с получением более крупных кусков породы и угля и при меньшем количестве находящихся в воздухе частиц пыли, в результате чего уменьшается опасность,угрожающая здоровью шахтеров. Конфигурация резца 1 также является более эффективной в процессе выемки, что требует меньшей силы резания и меньшей удельной энергии при разработке угольного забоя по сравнению с известным уровнем техники. Несмотря на то, что изобретение было описано со ссылкой на конкретные примеры, для специалистов в данной области техники очевидно,что изобретение может быть реализовано во многих других вариантах осуществления. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Узел резца, предназначенный для установки на вращающемся барабане, имеющем продольную ось вращения, содержащий резцедержатель и резец,имеющий продольную ось и содержащий не вращающуюся режущую головку, имеющую прямолинейную режущую кромку,ограничивающую по существу плоские переднюю и заднюю поверхности режущей головки, крепежный конец, зацепляемый с резцедержателем для 15195 крепления резца на резцедержателе к барабану, так что при использовании вращение барабана приводит к движению режущей кромки вперед по, по существу, круговой траектории и предотвращается смещение резца, по существу, относительно барабана, и хвостовик, проходящий вдоль указанной продольной оси и соединяющий режущую головку и крепежный конец, при этом задняя поверхность наклонена под острым задним углом, составляющим от приблизительно 7 до 15 градусов, к плоскости резания, образованной касательной к круговой траектории режущей кромки,и передняя поверхность наклонена под острым передним углом,составляющим от приблизительно 10 до 45 градусов к оси, перпендикулярной к плоскости резания так,что передняя и задняя поверхности образуют острый угол у режущей кромки, при этом режущая кромка поддерживается в фиксированной ориентации относительно барабана и, по существу,параллельна указанной продольной оси,отличающийся тем, что передняя и задняя поверхности сходятся снаружи относительно барабана по направлению к указанной продольной оси, а резец и резцедержатель установлены так, что указанная продольная ось наклонена под острым углом к плоскости резания в направлении,противоположном движению резца. 2. Узел по п.1, отличающийся тем, что хвостовик имеет по существу круговое поперечное сечение, и крепежный конец имеет круговую канавку. 3. Узел по п. 1, отличающийся тем, что крепежный конец имеет поперечное сечение в виде круга с удаленным сегментом. 4. Узел по любому из пунктов 1-3,отличающийся тем, что он изготовлен из нормализованной стальной отливки, полученной литьем под давлением. 5. Узел по любому из пунктов 1-4,отличающийся тем, что задний угол составляет от 8 до 10 градусов. 6. Узел по любому из пунктов 1-5,отличающийся тем, что передний угол составляет от 10 до 30 градусов. 7. Узел по любому из пунктов 1-6,отличающийся тем, что ширина режущей кромки составляет от 5 мм до 60 мм. 8. Вращающийся барабан,имеющий,по меньшей мере, один резцедержатель и по меньшей мере один резец, установленный в резцедержателе,имеющий продольную ось и содержащий режущую головку, имеющую прямолинейную режущую кромку, ограничивающую по существу плоские переднюю и заднюю поверхности режущей головки,крепежный конец, зацепляемый с резцедержателем для крепления резца на резцедержателе к барабану,так что при использовании вращение барабана приводит к движению режущей кромки вперед по,по существу,круговой траектории и предотвращается смещение резца по существу относительно барабана, и хвостовик, проходящий вдоль указанной продольной оси и соединяющий режущую головку и крепежный конец, при этом задняя поверхность наклонена под острым углом,составляющим от приблизительно 7 до 15 градусов,к плоскости резания, образованной касательной к круговой траектории режущей кромки, и передняя поверхность наклонена под острым передним углом,составляющим от приблизительно 10 до 45 градусов, к оси, перпендикулярной к плоскости резания, так, что передняя и задняя поверхности образуют острый угол у режущей кромки, при этом режущая кромка поддерживается в фиксированной ориентации относительно барабана и, по существу,параллельна указанной продольной оси,отличающийся тем, что передняя и задняя поверхности сходятся снаружи относительно барабана по направлению к указанной продольной оси, а резец и резцедержатель установлены так, что указанная продольная ось наклонена под острым углом к плоскости резания в направлении,противоположном движению резца.