一种复合破岩刀具

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1.本实用新型涉及一种复合破岩刀具。


背景技术：

2.全断面岩石隧道掘进机在进行大直径硬岩作业时效率较低，中心滚刀与边缘滚刀速差较大，大的速差导致边缘滚刀磨损严重，需时常更换掘进刀具，导致掘进机掘进效率低下，掘进成本较高。现有例如某隧道地质为坚硬花岗岩地层，采用直径为9.5m的硬岩掘进机作业时，由于刀盘边缘刀具磨损严重，平均进尺2.8m就需更换一次刀具，掘进效率及其低下，刀具的消耗占整个掘进机造价的40％左右，价格高昂。
3.通常提高钻进效率采用的是优化刀盘结构、增大滚刀直径的方法，这种局部改进刀盘的方法可以提高掘进装备的地质适应性和掘进效率，但没有从根本上消除中心与边缘滚刀的速差，导致大直径硬岩掘进作业时边缘滚刀仍磨损严重。为了减少大直径硬岩掘进作业时边缘滚刀的磨损量，在当前掘进技术的基础上提出一种复合破岩刀具，以提高大直径硬岩掘进作业效率，降低边缘滚刀磨损量。


技术实现要素：

4.本实用新型是为了解决上述现有技术存在的问题而提供一种复合破岩刀具。
5.本实用新型所采用的技术方案有：
6.一种复合破岩刀具，包括滚刀、冲击钻头和滚刀盘，在滚刀盘的圆周方向上设置若干滚刀与冲击钻头，滚刀盘上位于同一直径位置上的冲击钻头形成一组冲击破碎单元，滚刀盘上位于同一直径位置上的滚刀形成一组滚刀破碎单元，冲击破碎单元和滚刀破碎单元均设置若干组且在滚刀盘上交错布置。
7.进一步地，一个冲击钻头通过一个凿岩机驱动，凿岩机固定在滚刀盘上，所有的凿岩机同步运动，使得冲击钻头在滚刀盘轴向方向实现同步冲击。
8.进一步地，所述滚刀盘包括刀盘体和防护罩，所述滚刀和冲击钻头均置于刀盘体的正端面，防护罩固定在刀盘体反端面上，在刀盘体反端面上且位于防护罩的内侧设有若干同轴布置的固定环，在固定环的外壁面上安装凿岩机。
9.进一步地，所述固定环的外壁面上设有调节滑轨，在调节滑轨上滑动连接滑板，凿岩机固定在滑板上。
10.进一步地，所述冲击钻头中头部的圆周壁上设有若干吹渣孔。
11.进一步地，所述冲击钻头中头部的端面上嵌有若干冲击钻齿。
12.本实用新型具有如下有益效果：
13.滚刀与冲击钻头同时作用于岩石进行复合破岩，一定掘进直径下岩体被数个冲击破岩环分割，滚刀破碎单元作用的区域为滚刀环，滚刀环区岩体为临空岩体，且滚刀环的内外两侧均为临空损伤区，这极大降低了滚刀环岩体的强度，有利于滚刀破岩，减少滚刀磨损，提高了掘进效率。
附图说明：
14.图1为本实用新型中滚刀和冲击钻头在滚刀盘上的结构图。
15.图2为本实用新型中滚刀盘反面的三维结构图。
16.图3为凿岩机安装在固定环上的结构图。
17.图4为凿岩机的结构图。
18.图5为本实用新型中冲击钻头的结构图。
19.图6为滚刀与冲击钻头同时作用于岩石的示意图。
具体实施方式：
20.下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。
21.如图1，本实用新型一种复合破岩刀具，包括滚刀1、冲击钻头2和滚刀盘3，在滚刀盘3的圆周方向上设置若干滚刀1与冲击钻头2，滚刀盘3上位于同一直径位置上的冲击钻头2形成一组冲击破碎单元，滚刀盘上位于同一直径位置上的滚刀1形成一组滚刀破碎单元，冲击破碎单元和滚刀破碎单元均设置若干组且在滚刀盘上交错布置。
22.本实用新型中的冲击钻头2通过凿岩机4驱动，凿岩机4固定在滚刀盘3上，所有的凿岩机4同步运动，使得冲击钻头2在滚刀盘轴向方向实现同步冲击。
23.如图2、图3和图4，滚刀盘3包括刀盘体31和防护罩32，滚刀1和冲击钻头2均置于刀盘体31的正端面，防护罩32固定在刀盘体31反端面上，在刀盘体31反端面上且位于防护罩32的内侧设有若干同轴布置的固定环33，在固定环33的外壁面上安装凿岩机4。
24.为方便调整凿岩机4在滚刀盘3上的轴向位置，在固定环33的外壁面上设有调节滑轨34，在调节滑轨34上滑动连接滑板35，凿岩机4固定在滑板35上，滑板35位置调整好后，通过螺钉锁定。
25.如图5，为增加冲击钻头2的破岩效率，在冲击钻头2中头部的端面上嵌有若干冲击钻齿22。
26.在冲击钻头2中头部的圆周壁上设有若干吹渣孔21，吹渣孔21避免冲击钻头上积渣。
27.滚刀与冲击钻头同时作用于岩石进行复合破岩，一定掘进直径下岩体被数个冲击破岩环分割，滚刀破碎单元作用的区域为滚刀环，滚刀环区岩体为临空岩体，且滚刀环的内外两侧均为临空损伤区，这极大降低了滚刀环岩体的强度，有利于滚刀破岩，临空损伤区范围越大，滚刀环区岩体的强度就越弱，越有利于滚刀破岩。
28.如图6，滚刀盘转动过程中，滚刀与冲击钻头同时作用于岩石实现复合破岩，在复合破岩开始时，冲击钻头冲击破岩区岩石400，由于冲击钻头在滚刀盘上安装，在滚刀盘回转扭矩的带动下，冲击钻头除冲击破碎岩石外，还随刀盘一起旋转切削岩石，最终在岩石上形成冲击破岩环k。
29.在循环冲击载荷及地应力作用下，冲击破岩环的内、外两侧分别形成内侧临空损伤区和外侧临空损伤区。使得滚刀的内外两侧均为临空损伤区，故滚刀环内岩体强度变弱，在滚刀掘进滚碾岩体时，减少滚刀磨损，提高了掘进效率。
30.以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下还可以作出若干改进，这些改进也应视为
本实用新型的保护范围。


技术特征：
1.一种复合破岩刀具，其特征在于：包括滚刀(1)、冲击钻头(2)和滚刀盘(3)，在滚刀盘(3)的圆周方向上设置若干滚刀(1)与冲击钻头(2)，滚刀盘(3)上位于同一直径位置上的冲击钻头(2)形成一组冲击破碎单元，滚刀盘上位于同一直径位置上的滚刀(1)形成一组滚刀破碎单元，冲击破碎单元和滚刀破碎单元均设置若干组且在滚刀盘上交错布置。2.如权利要求1所述的复合破岩刀具，其特征在于：一个冲击钻头(2)通过一个凿岩机(4)驱动，凿岩机(4)固定在滚刀盘(3)上，所有的凿岩机(4)同步运动，使得冲击钻头(2)在滚刀盘轴向方向实现同步冲击。3.如权利要求2所述的复合破岩刀具，其特征在于：所述滚刀盘(3)包括刀盘体(31)和防护罩(32)，所述滚刀(1)和冲击钻头(2)均置于刀盘体(31)的正端面，防护罩(32)固定在刀盘体(31)反端面上，在刀盘体(31)反端面上且位于防护罩(32)的内侧设有若干同轴布置的固定环(33)，在固定环(33)的外壁面上安装凿岩机(4)。4.如权利要求3所述的复合破岩刀具，其特征在于：所述固定环(33)的外壁面上设有调节滑轨(34)，在调节滑轨(34)上滑动连接滑板(35)，凿岩机(4)固定在滑板(35)上。5.如权利要求1所述的复合破岩刀具，其特征在于：所述冲击钻头(2)中头部的圆周壁上设有若干吹渣孔(21)。6.如权利要求1所述的复合破岩刀具，其特征在于：所述冲击钻头(2)中头部的端面上嵌有若干冲击钻齿(22)。

技术总结
本实用新型公开了一种复合破岩刀具，在滚刀盘的圆周方向上设置若干滚刀与冲击钻头，滚刀盘上位于同一直径位置上的冲击钻头形成一组冲击破碎单元，滚刀盘上位于同一直径位置上的滚刀形成一组滚刀破碎单元，冲击破碎单元和滚刀破碎单元均设置若干组且在滚刀盘上交错布置。滚刀与冲击钻头同时作用于岩石进行复合破岩，一定掘进直径下岩体被数个冲击破岩环分割，滚刀破碎单元作用的区域为滚刀环，滚刀环区岩体为临空岩体，且滚刀环的内外两侧均为临空损伤区，这极大降低了滚刀环岩体的强度，有利于滚刀破岩，减少滚刀磨损，提高了掘进效率。提高了掘进效率。提高了掘进效率。


技术研发人员：娄磊 吴万荣
受保护的技术使用者：南京工业职业技术大学
技术研发日：2021.09.24
技术公布日：2022/3/11