本發(fā)明涉及固體巖體挖掘開(kāi)墾設(shè)備領(lǐng)域，特別涉及一種破巖犁頭以及安裝有該破巖犁頭的破巖裝置。

背景技術(shù)：

目前在固體硬巖體的開(kāi)采挖掘中，由于其硬度大，開(kāi)采困難等原因，在實(shí)際開(kāi)采中主要采用穿孔爆破開(kāi)采方式，眾所周知，穿孔爆破破巖對(duì)生產(chǎn)人員的生命安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅，不利于安全生產(chǎn)，每年在全國(guó)各地發(fā)生的安全事故防不勝防，教訓(xùn)慘痛。其次，現(xiàn)階段應(yīng)用較多的破巖機(jī)主要利用機(jī)械的大功率特點(diǎn)，以壓入、劈裂、脹張、扭掰等方式將巖礦剝采出來(lái)，采掘機(jī)械在運(yùn)行中低速旋動(dòng)，工作效率低，另外由于開(kāi)采功率要求很高，不僅造成機(jī)械體型巨大、制造困難，而且造價(jià)昂貴、能耗高，使用不方便。

根據(jù)巖石的強(qiáng)度特性可知，巖石抵抗外載破壞的能力稱(chēng)為巖石的強(qiáng)度，巖石的強(qiáng)度與受力狀態(tài)和加載速度關(guān)系很大，一般而言，巖石單向抗壓應(yīng)力的強(qiáng)度比三向抗壓應(yīng)力的強(qiáng)度低約10倍，根據(jù)莫爾強(qiáng)度理論的基本思想，莫爾認(rèn)為巖石不是在簡(jiǎn)單的應(yīng)力狀態(tài)下發(fā)生破壞，而是在不同的正應(yīng)力組合作用下，才使其喪失承載能力，或者說(shuō)，當(dāng)巖石某個(gè)特定面上作用的正應(yīng)力和剪應(yīng)力達(dá)到一定的數(shù)值，隨即發(fā)生破壞。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，根據(jù)上述理論，本發(fā)明利用礦巖力學(xué)自然屬性即礦巖抗剪強(qiáng)度低于抗壓強(qiáng)度，設(shè)計(jì)一種破巖犁頭以及安裝有該破巖犁頭的破巖裝置，在剝采礦巖過(guò)程中，以扭力為主，以正壓力為輔助，通過(guò)旋動(dòng)將犁頭的犁刃切入礦巖中將巖礦石切削，刮磨成巖屑、粉末，即達(dá)到破巖目的。本申請(qǐng)?jiān)诔浞掷美珙^斜切面、淺入薄采，阻抗力低，適于快速運(yùn)行原理，切割盤(pán)由電動(dòng)機(jī)直接傳動(dòng)，能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)剝采，效率高，且本破巖器具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，能耗低，機(jī)型小，使用簡(jiǎn)單方便，適用于不同條件下工作。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種破巖犁頭以及裝置有該破巖犁頭的破巖裝置。

一種破巖犁頭，它包括齒盤(pán)和底座，所述齒盤(pán)裝置在底座頂部，齒盤(pán)為直棱柱狀，其頂面為等腰梯形，頂部截面上的銳角為30°~38°，所述底座為四棱臺(tái)狀，底座和齒盤(pán)為一體成型結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步地，所述齒盤(pán)沿其頂端的邊緣向齒盤(pán)中心處開(kāi)設(shè)有犁齒槽，所述犁齒槽內(nèi)嵌裝有犁齒，所述犁齒的形狀與犁齒槽相配合。

進(jìn)一步地，所述犁齒包括第一犁齒和第二犁齒，所述第一犁齒的截面為u形，所述第二犁齒為直棱柱體，其底部截面為等腰梯形，底部截面的下底所在的側(cè)壁上開(kāi)設(shè)有倒三角形凹槽。

進(jìn)一步的，所述底座底部開(kāi)設(shè)有螺孔。

一種裝置有上述破巖犁頭的破巖裝置，它包括犁盤(pán)和裝置在犁盤(pán)上的犁頭，所述犁盤(pán)的頂部為球缺狀，下部為圓柱狀，犁盤(pán)頂部開(kāi)設(shè)有與犁頭的底座相配合的槽，底座裝置在槽內(nèi)。

進(jìn)一步地，所述犁盤(pán)的直徑與球缺的球體半徑相等。

進(jìn)一步地，所述犁盤(pán)自頂部中心向邊緣設(shè)置有相鄰的環(huán)狀截割帶，所述環(huán)狀截割帶內(nèi)安裝有犁頭，且相鄰環(huán)狀截割帶內(nèi)的犁頭交錯(cuò)分布；直徑為300-600mm的犁盤(pán)為小盤(pán)，所述小盤(pán)的每個(gè)環(huán)狀截割帶內(nèi)設(shè)置有三個(gè)犁頭，犁頭相對(duì)犁盤(pán)中心呈120°分布；直徑大于600mm的犁盤(pán)為大盤(pán)，所述大盤(pán)的每個(gè)環(huán)狀截割帶內(nèi)設(shè)置有四個(gè)犁頭，犁頭相對(duì)犁盤(pán)中心呈90°分布。

進(jìn)一步地，所述齒盤(pán)頂面的下底與環(huán)狀截割帶靠近犁盤(pán)頂部中心一側(cè)的邊緣相切，且上底兩端點(diǎn)位于環(huán)狀截割帶另一側(cè)的邊緣上。

進(jìn)一步的，所述槽的底部開(kāi)設(shè)有與螺孔相配合的通孔，犁爪裝置在槽，通過(guò)螺栓將犁頭固定在犁盤(pán)上。

由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)剝采，效率高，而且本申請(qǐng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，能耗底、機(jī)型小、成本低，使用簡(jiǎn)單方便，適用于不同條件下工作，節(jié)能環(huán)保。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明破巖犁頭的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明破巖裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明的犁頭分布結(jié)構(gòu)示意圖；

1.齒盤(pán)；2.底座；3.犁盤(pán)；4.犁頭；11.齒槽；12.犁齒；121.第一犁齒；122.第二犁齒；31.環(huán)狀截割帶；i.頂部截面上的銳角。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，但是本發(fā)明可以由權(quán)利要求限定和覆蓋的多種不同方式實(shí)施。

參見(jiàn)如圖1，示意性示出了本發(fā)明提供的一種破巖犁頭的優(yōu)選實(shí)施例，如圖所示，它包括一體成型的齒盤(pán)1和底座2，齒盤(pán)1裝置在底座2頂部；齒盤(pán)1用于安裝犁齒12，齒盤(pán)1為直棱柱狀，齒盤(pán)1與底座2相連接的一面稱(chēng)為齒盤(pán)1底面，另一面稱(chēng)為齒盤(pán)1頂面，其他面稱(chēng)為齒盤(pán)1側(cè)面，齒盤(pán)1頂面為等腰梯形，其中兩條平行的邊叫底邊，較長(zhǎng)的一條底邊稱(chēng)為下底，較短的一條底邊稱(chēng)為上底，另外兩條邊稱(chēng)為腰，兩條腰所在的兩個(gè)側(cè)面稱(chēng)為犁頭4的斜截面；頂部截面上的銳角i（即腰與下底的夾角）為30°~38°，齒盤(pán)1沿其頂端的邊緣向齒盤(pán)3中心處開(kāi)設(shè)有犁齒槽11，犁齒槽11內(nèi)嵌裝并焊接有犁齒12，犁齒槽11的形狀根據(jù)犁齒12形狀而開(kāi)設(shè)，兩者相配合；犁齒12包括第一犁齒121和第二犁齒122，第一犁齒121的截面為u形，即其靠近齒盤(pán)1中心的一側(cè)為弧形，第一犁齒121的截面也可以為v形，即其靠近齒盤(pán)1中心的一側(cè)為三角形，第二犁齒122為直棱柱體，其底部截面為等腰梯形，底部截面的下底所在的側(cè)壁上開(kāi)設(shè)有倒三角形凹槽。底座2是承載齒盤(pán)1的座體，用于將齒盤(pán)1固定在犁盤(pán)3上，底座2為上大下小的四棱臺(tái)狀，優(yōu)選四棱臺(tái)各條棱與四棱臺(tái)中心線的夾角為6°，優(yōu)選底座2的底面和頂面都為等腰梯形。

參見(jiàn)如圖2-3，示意性示出了本發(fā)明提供的一種裝置有破巖犁頭的破巖裝置的優(yōu)選實(shí)施例，如圖所示，它包括犁盤(pán)3和裝置在犁盤(pán)3上的犁頭4，所述犁盤(pán)3的頂部為球缺狀，底部為圓柱狀，頂部球缺底面直徑、球體半徑以及下部圓柱的直徑三者相等，犁盤(pán)3頂部開(kāi)設(shè)有與犁頭4的底座2相配合的槽，底座2裝置在槽內(nèi)，底座2設(shè)計(jì)為棱臺(tái)狀結(jié)構(gòu)，底座楔入槽內(nèi)后，可以增加底座2與犁盤(pán)3連接穩(wěn)固性。優(yōu)選地，犁盤(pán)3自頂部中心向邊緣設(shè)置有相鄰的環(huán)狀截割帶31，環(huán)狀截割帶31內(nèi)均勻安裝有若干犁頭4，且相鄰環(huán)狀截割帶31內(nèi)的犁頭4交錯(cuò)分布；齒盤(pán)1頂面的下底與環(huán)狀截割帶31靠近犁盤(pán)3頂部中心一側(cè)的邊緣相切，且上底兩端點(diǎn)位于環(huán)狀截割帶31另一側(cè)的邊緣上。優(yōu)選地，直徑為300-600mm的犁盤(pán)3為小盤(pán)，小盤(pán)的每個(gè)環(huán)狀截割帶31內(nèi)設(shè)置有三個(gè)犁頭4，犁頭4相對(duì)犁盤(pán)3中心呈120°分布，即如果將每個(gè)犁頭4的中心與犁盤(pán)3頂部的中心連線，相鄰連線之間的夾角為120°；直徑大于600mm的犁盤(pán)3為大盤(pán)，所述大盤(pán)的每個(gè)環(huán)狀截割帶31內(nèi)設(shè)置有四個(gè)犁頭4，犁頭4相對(duì)犁盤(pán)3中心呈90°分布，即如果將每個(gè)犁頭4的中心與犁盤(pán)3頂部的中心連線，相鄰連線之間的夾角為90°。

優(yōu)選地，底部球缺優(yōu)選直徑φ為0.87m，由此球缺所在圓面面高為0.134m,球缺底面面積為0.59m²。

優(yōu)選地，犁盤(pán)3的直徑與球缺的球半徑相等。

優(yōu)選地，最外圈的環(huán)狀截割帶31內(nèi)的齒盤(pán)1，齒盤(pán)頂面的下底與環(huán)狀截割帶31靠近犁盤(pán)3頂部中心一側(cè)的邊緣相切，上底的兩端點(diǎn)突出于環(huán)狀截割帶31另一側(cè)的邊緣，并伸出到犁盤(pán)3外。

優(yōu)選地，最外圈的環(huán)狀截割帶31內(nèi)的犁齒4整體尺寸大于其他環(huán)狀截割帶31內(nèi)犁齒4的整體尺寸。

優(yōu)選地，最內(nèi)圈的環(huán)狀截割帶31內(nèi)的犁齒4設(shè)置為兩個(gè)。

犁盤(pán)3底部的圓柱體底面還開(kāi)設(shè)有用于軸接的孔，便于犁盤(pán)3與外接的動(dòng)力裝置連接，孔為三個(gè)，均勻分布在底面的同一個(gè)同心圓上。

齒盤(pán)1選用材質(zhì)為13cr11niw2mov合金鋼，具有強(qiáng)度高、韌性強(qiáng)、抗沖擊的優(yōu)點(diǎn)；犁盤(pán)3采用材質(zhì)為06cr15ni25ti2moaivbi制成；犁齒12選用牌號(hào)為yg16c的硬質(zhì)合金鋼，提高犁齒12的摩擦性能，有效防止崩尖、崩齒的發(fā)生，延長(zhǎng)犁頭4的使用壽命。

犁齒12暴露在外的部分稱(chēng)為犁尖，犁尖兩頭尖銳，有利于犁齒12鍥入巖層，快速有效的破損巖層，提高破巖效率。在實(shí)際應(yīng)用中，由于齒盤(pán)1頂面靠近其下底一側(cè)的犁齒12先觸碰礦巖，因此，安裝在靠近齒盤(pán)1下底的第一犁齒121的邊緣可以凸出于齒盤(pán)1下底所在的側(cè)面。

犁頭4的斜截面是實(shí)際應(yīng)用中與巖體接觸的切削刃面，其主要起切割作用，根據(jù)巖石硬度不同，每次切削深度為1~3mm。由于頂面上的銳角i（即斜截面與齒盤(pán)1頂面下底的夾角）為30°~38°，使得犁齒12的犁尖與巖石的正應(yīng)力、剪應(yīng)力加載方向一致，可以顯著降低切割應(yīng)力，降低犁頭4的切割功率，有利于降低功耗，并且適用于高速切削，效率高于使用直齒、球齒以及滾齒的破巖方法。

采礦量計(jì)算:

以滿(mǎn)盤(pán)10圈，每圈4部犁頭，中心2部犁頭共38部犁頭為例（即每個(gè)犁盤(pán)設(shè)置10個(gè)環(huán)狀截割帶，除中心環(huán)狀截割帶內(nèi)設(shè)置兩個(gè)犁頭外，其他每個(gè)環(huán)狀截割帶內(nèi)裝置4個(gè)犁頭，每個(gè)犁盤(pán)共計(jì)38個(gè)犁頭），電機(jī)功率160kw/盤(pán)，滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速650r/min，日工作時(shí)間d為24h，平均采深為0.002m×4=0.008m，粘覆效率為65%，犁盤(pán)頂部球缺直徑φ為0.87m，球缺底面面積為0.59m²。

單盤(pán)剝采能力為：

每轉(zhuǎn)剝采量：v盤(pán)·r=0.59m²×0.008m×0.65=0.0031m³/r；

每盤(pán)日裁量：vd=24×60min×650r/min×0.0031m³/r=2902m³/d。

多盤(pán)架構(gòu)組機(jī)剝采能力為：

2盤(pán)機(jī)，功率320kw，日剝采量v2·d=2×2902m³/d=5804m³/d；

4盤(pán)機(jī)，功率640kw，日剝采量v4·d=4×2902m³/d=11608m³/d；

6盤(pán)機(jī)，功率960kw，日剝采量v6·d=6×2902m³/d=17412m³/d；

這種高效的剝采量是普通爆破開(kāi)采工藝以及目前掘進(jìn)機(jī)無(wú)法達(dá)到的，并且本申請(qǐng)?jiān)趧儾蛇^(guò)程中，直接將礦巖切削成巖屑、粉末，排渣可利用漿化式運(yùn)輸，使排渣設(shè)備簡(jiǎn)單，節(jié)能降耗，同時(shí)，剝采礦石已切削成粉末，減輕選礦廠磨礦工序，降低選礦廠動(dòng)力消耗和磨礦鋼球的損耗，節(jié)省成本。同時(shí)消除選礦廠在磨礦的過(guò)程中的粉塵和噪音污染，綠色環(huán)保。其有益效果遠(yuǎn)大于普通爆破開(kāi)采。

顯然，本發(fā)明的上述實(shí)施方式僅僅是為清楚地說(shuō)明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在上述說(shuō)明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無(wú)法對(duì)所有的實(shí)施方式予以列舉。凡是屬于本發(fā)明的技術(shù)方案所引伸出的顯而易見(jiàn)的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之列。