Породоразрушающее устройство и резец для него (варианты)

ПОРОДОРАЗРУШАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО И РЕЗЕЦ ДЛЯ НЕГО (ВАРИАНТЫ) Группа изобретений относится к горной промышленности, а именно к режущим инструментам исполнительных органов горных машин, используемых преимущественно для разработки солей и углей без крепких включений и их крепления. В породоразрушающем устройстве клин выполнен с зубчатыми выступами, размещенными в зубчатых впадинах, выполненных на контактирующей с клином поверхности резца, при этом клин поджат с помощью пружины в сторону суженной части клиновидного паза в резцедержателе. Резец выполнен симметричным относительно двух взаимно перпендикулярных плоскостей, линия пересечения которых совпадает с продольной осью резца,а зубчатые впадины расположены на двух взаимно противоположных поверхностях хвостовой части державки резца. Твердосплавная пластина может быть закреплена либо непосредственно в передней части державки резца, либо во вставке, размещенной в передней части державки и выполненной из материала большей твердости по сравнению с материалом державки. Снижается энергоемкость разрушения породы, повышается экономия по расходу и переточкам резцов,повышается усталостная прочность тангенциального резца при одновременном обеспечении надежного и безлюфтового крепления резца на исполнительном органе горной машины с регулируемой величиной его вылета. 016249 Группа изобретений относится к горной промышленности, а именно к режущим инструментам исполнительных органов горных машин, используемых преимущественно для разработки солей и углей без крепких включений и их крепления. Известен тангенциальный резец Д 6 с передним положительным углом 18 (Инструмент режущий. Каталог Краснолучского машзавода. Изд-во "Ворошиловградская правда", 1976). К достоинствам этого резца следует отнести симметричность державки в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, что позволяет использовать его до первой переточки в двух, а иногда и в трех положениях: после износа одной грани резец поворачивают вокруг своей оси на 180, после износа второй грани иногда еще поворачивают на 180. К недостаткам резца Д 6 следует отнести то, что конусное крепление не исключает потери, которые могут доходить до 20%, а также трудоемкость переточки - диаметр твердосплавной вставки у Д 6 - 14 мм и при переточке приходится стачивать много твердого сплава. Кроме того, у резца Д 6 фиксированный вылет 48 мм и для конкретного резца не может быть изменен, что приемлемо для толщин стружек до 30,максимум 35 мм. Увеличение вылета с тем же конусным креплением приведет к большим потерям резцов. Наиболее близким к предполагаемому изобретению является породоразрушающий инструмент(а.с. СССР 1640405 А 1, опубл. 1988 г.), включающий резец, клиновой фиксатор, расположенный с задней стороны резца, и резцедержатель с клиновым пазом. Резец и клин имеют зубчатые выступы и впадины по всей длине контактирующих друг с другом поверхностей. Клин поджат в сторону зауженной части клиновидного паза посредством пружины. В данном техническом решении резец с клином расположены радиально, и резец упирается своей задней гранью в клин, не испытывая изгибающих нагрузок. К преимуществу такого крепления следует также отнести возможность выдвижения резца в процессе его износа, перемещая его относительно клина. Недостатком является наличие зубчатых впадин, выполненных по всей длине державки резца и в особенности расположенных вблизи передней (лицевой) поверхности резцедержателя - в районе максимального изгибающего момента и, будучи концентраторами напряжений, являются фактором, снижающим усталостную прочность державки резца. Другим недостатком является необходимость переточки резца после каждого затупления, а также принятое в устройстве расположение клина сзади резца практически исключает установку резца тангенциально с тем, чтобы иметь передний угол положительным. При разрушении некрепких сред (солей и углей) тангенциально установка резца под углом к направлению резания дает возможность придать резцу передний положительный угол тангенциально, что необходимо для снижения энергоемкости разрушения, а также уменьшить изгибающее усилие на державку за счет приближения оси резца к равнодействующей усилию резания и подачи. Технической задачей предлагаемой группы изобретений является снижение энергоемкости разрушения породы, повышение экономии по расходу и переточкам резцов, повышение усталостной прочности тангенциального резца за счет устранения впадин в месте наибольших нагрузок на державке резца при одновременном обеспечении надежного и безлюфтового крепления резца на исполнительном органе горной машины с регулируемой величиной его вылета. Поставленная задача решается тем, что в породоразрушающем устройстве, содержащем резцедержатель с клиновидным пазом, в котором расположены клин и резец, клин выполнен с зубчатыми выступами, размещенными в зубчатых впадинах, выполненных на контактирующей с клином поверхности резца, при этом клин поджат с помощью пружины в сторону суженной части клиновидного паза, особенностью является то, что резец выполнен симметричным относительно двух взаимно перпендикулярных плоскостей, линия пересечения которых совпадает с продольной осью резца, а зубчатые впадины расположены на двух взаимно противоположных поверхностях хвостовой части державки резца. Кроме того, зубчатые впадины расположены на участке длиной не более 1/3 длины резца от торца хвостовой части резца. Кроме того, клин расположен между передней частью державки резца и передней плоскостью клиновидного паза резцедержателя. Кроме того, клиновый паз расположен под углом 35-45 к направлению резания. Поставленная задача решается также двумя вариантами выполнения резцов. В первом варианте используемый преимущественно для стружек небольшой толщины (30-35 мм) резец содержит державку, на поверхности которой, контактирующей с клином, выполнены зубчатые впадины, и твердосплавную пластину, закрепленную непосредственно в передней части державки. Особенностью является то, что резец выполнен симметричным относительно двух взаимно перпендикулярных плоскостей, линия пересечения которых совпадает с продольной осью резца, а зубчатые впадины расположены на двух взаимно противоположных поверхностях хвостовой части державки резца. Кроме того, твердосплавная пластина размещена в щелевом пазу, выполненном в передней части державки. Кроме того, зубчатые впадины расположены на участке длиной не более 1/3 длины резца от торца хвостовой части резца.-1 016249 Во втором варианте используемый преимущественно для стружек большой толщины (70-90 мм) резец содержит державку, на поверхности которой, контактирующей с клином, выполнены зубчатые впадины, и твердосплавную пластину. Особенностью является то, что резец выполнен симметричным относительно двух взаимно перпендикулярных плоскостей, линия пересечения которых совпадает с продольной осью резца, а зубчатые впадины расположены на двух взаимно противоположных поверхностях хвостовой части державки резца, при этом твердосплавная пластина закреплена во вставке, размещенной в передней части державки и выполненной из материала большей твердости по сравнению материалом державки. Кроме того, вставка выполнена длиной не более 1/3 длины резца. Кроме того, одним концом вставка расположена в пазу в передней части державки и приварена к ней, а на другом конце вставки выполнен щелевой паз, в котором размещена твердосплавная пластина. Кроме того, зубчатые впадины расположены на участке длиной не более 1/3 длины резца от торца хвостовой части резца. Предполагаемое изобретение поясняется чертежами. На фиг. 1 изображен разрез предлагаемого породоразрушающего устройства для работы со стружками толщиной 30-35 мм. На фиг. 2 изображен разрез предлагаемого породоразрушающего устройства для работы со стружками толщиной 70-90 мм. На фиг. 3 изображен клин. На фиг. 4 изображен резец для работы со стружками толщиной 70-90 мм. На фиг. 5 изображен резец для работы со стружками толщиной 30-35 мм. В резцедержателе 1 выполнен клиновидный паз, ориентированный под острым углом 35-45 к направлению резания. В пазу расположены клин 2 и резец 3. Резец 3 выполнен симметричным относительно двух взаимно перпендикулярных плоскостей, линия пересечения которых совпадает с продольной осью резца, например в форме прямоугольного параллелепипеда, и установлен тангенциально - под наклоном к направлению резания, обычно под углом 35-45. Клин 2 расположен между передней гранью резца 3 и передней плоскостью клиновидного паза резцедержателя 1. Контактирующие поверхности клина 2 и резца 3 выполнены с зубчатыми выступами 4 и зубчатыми впадинами 5 соответственно, причем участок с зубчатыми выступами 4 выполнен выступающим по отношению к оставшейся части поверхности клина 2, контактирующей с резцом 3, а участки с зубчатыми впадинами 5 резца выполнены на двух взаимно противоположных поверхностях резца в его хвостовой части утопленным по отношению к оставшейся части поверхности резца 3, контактирующей с клином, таким образом, что вершины зубьев расположены в одной плоскости с оставшейся частью его сопрягаемой поверхности. Для уменьшения влияния зубчатых впадин на усталостную прочность державки резца 3 в предлагаемом устройстве зубчатый участок поверхности резца 3 выполнен на его хвостовой части и имеет длину от его заднего торца, не превышающую 1/3 длины резца 3, а соответственно выступающий зубчатый участок клина 2 выполнен в хвостовой (тонкой) его части. Форма выступов и впадин может быть остроугольной, трапецеидальной или какой-либо другой,удобной в работе устройства, технологичной в изготовлении и создающей наименьшие концентраторы,нежелательные с точки зрения его усталостной прочности. В резцедержателе 1, в специальном гнезде размещена пружина 6, один конец которой зафиксирован в корпусе резцедержателя 1, а другой конец упирается в штифт 7, выполненный в хвостовой (тонкой) части клина 2. Пружина 6 затягивает клин 2 вместе с резцом 3, сопряженным с клином посредством зубчатых выступов и впадин, в узкую часть клиновидного паза резцедержателя 1. Резец 3, таким образом,заклинивается без зазора. Клин 2 и соответственно клиновидность паза резцедержателя 1 выполнены с углом, равным 8, тангенс которого примерно равен коэффициенту трения сталь по стали. Зубчатые участки на клине 2 и на резце 3 выполнены с одинаковым шагом, примерно равным 2-3 мм. При выполнении с меньшим шагом имеет место продавливание резца рабочими нагрузками, больший шаг приводит к нежелательно большому интервалу изменения вылета резца. Применение резцов, симметричных в двух взаимно перпендикулярных плоскостях в резцедержателях с клиновым креплением, решается выполнением зубчатых впадин 5 на двух противоположных поверхностях державки резца 3 - в их хвостовой части. В варианте резца 3 для работы с небольшими стружками - до 30-35 мм твердосплавная пластина 8 размещена в щелевом пазу, выполненном непосредственно в передней части державки (фиг. 1 и 5). Вообще истирание передней грани резца разрушенным материалом в симметричных резцах факт положительный. При повороте резца на 180 передняя (подношенная) грань, оказавшись при повороте,задней гранью не будет упираться в забой. Резец будет как бы самозатачивающийся. Но, когда износ передней грани будет очень большим, что характерно при работе со стружками большой толщины - до 7590 мм, твердосплавная пластина будет обнажаться, и при повороте на 180 она может поломаться. Применение тонких пластин в резцах симметричной конструкции приводит к необходимости защиты этих пластин от вымывания разрушенной породой, когда из-за большого усилия резания истирается передняя грань, незащищенная твердым сплавом. Для этого резец 3 выполняют с износостойкой вставкой 9(фиг. 2, 4). При твердости материала державки 48-50 HRC (например, из стали 35 ХГСА) вставка выполняется твердостью 55-60 HRC (например, из стали Р 6 М 5, Р 9). Делается это так. Вставка 9 длиной 40-50 мм из износостойкой стали диаметром на 2-3 мм большим, чем ширина твердосплавной пластины,одним концом приваривается (например, трением к основной державке (например, из стали 35 ХГСА, а другой конец вставки армируется твердосплавной пластиной 8 путем помещения последней в щелевой паз, выполненный в передней части вставки 9. Породоразрушающее устройство работает следующим образом. Клин 3, сжимая пружину 6, выдвигают в уширенную часть клиновидного паза резцедержателя 1,затем в клиновидный паз вводится резец 3 и прижимается к клину 2, сопрягаясь зубчатым участком на одной из своих поверхностей с зубчатым участком, расположенным на клине 2. После этого клин 2 отпускается, и пружина 6 затягивает его вместе с резцом 3 в зауженную часть клиновидного паза резцедержателя 1. Резец 3 при его сопряжении с клином 2 может быть выдвинут вперед или задвинут назад. В зависимости от этого выступающая из резцедержателя 1 часть резца 3 (его вылет) может быть длинней или короче. Это существенное преимущество такого крепления. Горные машины с различной энерговооруженностью могут снимать (скалывать, срезать) стружку большей или меньшей толщины. Соответственно вылет резца на исполнительном органе машины целесообразно иметь также большим или меньшим. Кроме того, в результате переточек затупленного резца он укорачивается. Укорочение может быть значительным, например у резца 3 с твердосплавной пластинкой толщиной 1,5-2 мм и длиной до 30 мм укорочение может достигать 15-18 мм. Для сохранения необходимого вылета укороченный после переточки резец можно выдвигать, перемещая по зубчатой поверхности относительно клина. Для установки резца 3 в новое положение клин 2 с резцом 3 перемещают в более широкую часть резцедержателя 1, в результате чего выступы на клине 2 выходят из впадин на резце 3, после чего резец 3 можно перемещать вдоль клина 2 или повернуть на 180. При повороте резца 3 на 180 он сопрягается другим зубчатым участком, расположенным на его противоположной поверхности, с зубчатым участком на клине 2, в результате чего передняя (подношенная) грань резца 3 оказывается задней гранью, которая не будет упираться в забой. Техническим результатом предполагаемой группы изобретений является следующее: снижение энергоемкости разрушения за счет лезвийности (в сравнении с резцами РКС), а также за счет применения резцов со вставками повышенной износостойкости при переходе на работу с большими толщинами стружек; уменьшение расхода резцов. При симметричных резцах и клиновом креплении, позволяющем выдвигать укорачивающиеся из-за износа резцы, можно применять длинные твердосплавные пластины; жесткое (безлюфтовое) крепление существенно удлиняет срок службы резцедержателей и, следовательно, увеличивает межремонтный срок исполнительного органа машин. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Породоразрушающее устройство, содержащее резцедержатель с клиновидным пазом, в котором расположены клин и резец, клин выполнен с зубчатыми выступами, размещенными в зубчатых впадинах, выполненных на контактирующей с клином поверхности резца, при этом клин поджат с помощью пружины в сторону суженной части клиновидного паза, отличающееся тем, что резец выполнен симметричным относительно двух взаимно перпендикулярных плоскостей, линия пересечения которых совпадает с продольной осью резца, а зубчатые впадины расположены на двух взаимно противоположных поверхностях хвостовой части державки резца. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что зубчатые впадины расположены на участке длиной не более 1/3 длины резца от торца хвостовой части резца. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что клин расположен между передней частью державки резца и передней плоскостью клиновидного паза резцедержателя. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что клиновый паз расположен под углом 35-45 к направлению резания. 5. Резец, содержащий державку, на поверхности которой выполнены зубчатые впадины, и твердосплавную пластину, закрепленную непосредственно в передней части державки, отличающийся тем, что резец выполнен симметричным относительно двух взаимно перпендикулярных плоскостей, линия пересечения которых совпадает с продольной осью резца, а зубчатые впадины расположены на двух взаимно противоположных поверхностях хвостовой части державки резца. 6. Резец по п.5, отличающийся тем, что твердосплавная пластина размещена в щелевом пазу, выполненном в передней части державки. 7. Резец по п.5, отличающийся тем, что зубчатые впадины расположены на участке длиной не более 1/3 длины резца от торца хвостовой части резца. 8. Резец, содержащий державку, на поверхности которой выполнены зубчатые впадины, и твердосплавную пластину, отличающийся тем, что резец выполнен симметричным относительно двух взаимно перпендикулярных плоскостей, линия пересечения которых совпадает с продольной осью резца, а зубча-3 016249 тые впадины расположены на двух взаимно противоположных поверхностях хвостовой части державки резца, при этом твердосплавная пластина закреплена во вставке, размещенной в передней части державки и выполненной из материала большей твердости по сравнению с материалом державки. 9. Резец по п.8, отличающийся тем, что вставка выполнена длиной не более 1/3 длины резца. 10. Резец по п.8, отличающийся тем, что одним концом вставка расположена в пазу в передней части державки и приварена к ней, а на другом конце вставки выполнен щелевой паз, в котором размещена твердосплавная пластина. 11. Резец по п.8, отличающийся тем, что зубчатые впадины расположены на участке длиной не более 1/3 длины резца от торца хвостовой части резца.