一种可拆卸齿座的干式截割头或截割滚筒总成
技术领域
本实用新型属于煤矿采掘机械截割装置配件的技术领域，具体公开了一种可拆卸齿座的干式截割头或截割滚筒总成。
背景技术
截割头是煤矿掘进装备广泛使用的截割装置，主要由焊接结构的截割头体、焊接在截割头体上的齿座以及装入齿座安装孔中的截齿组成。在煤炭开采后岩石开掘过程中，通常伴随着截齿和齿座的明显磨损现象。当磨损发生在截齿上，可以采用将截齿从齿座的安装孔中取出，更换新的截齿。然而当齿座发生磨损时，由于齿座与截割头或截割滚筒体焊为一体，因此无法进行齿座的更换，此时截割头或截割滚筒不得不进行升井维修。为避免齿座的损坏经所导致截割头或截割滚筒无法正常使用，需要一种既能够可靠连接在截割头或截割滚筒表面，又能与齿座实现可拆装机械连接，实现煤矿井下无需焊接的齿座拆装更换。
截齿安装在截割头齿座的安装孔中，并能在安装孔中绕其轴线自由旋转。在掘进机工作过程中截齿直接与煤体和岩体接触，随时用时间的累计，截齿齿杆锥形部分圆周表面发生均匀磨损，直至磨损导致齿杆长度缩短到无法使用后，则需更换新截齿。一些已有截齿采用在减小锥形部分的角度并涂覆耐磨材料的方式延长截齿的使用寿命，但这种方法实际是将截齿制作成两种材料的组合体结构，对截齿齿杆抗弯曲能力削弱极大，影响截齿的实际使用寿命。由于煤矿地质条件复杂，在一些煤炭和岩石硬度和较高且具有一定磨蚀性条件下，当截齿齿柄与齿座安装孔的接触力变大并超过二者之间的临界摩擦的情况下，截齿在安装孔中的旋转自由度被限制，截齿在与煤体和岩体相互接触过程中无法实现旋转，截齿齿杆在圆周方向上的某一区域将始终与煤体或岩体接触，该区域金属材料发生急剧磨损，造成截齿偏磨。发生截齿偏磨的截齿强度将被进一步削弱，导致截齿整体发生弯曲失效。此外，为降低截齿切入煤体或岩体的阻力，截齿齿杆的前端锥度通常较小，使截齿便于切入煤体或岩体，但较小锥度的齿杆对安装在截齿顶部的硬质合金的包裹性能变差，在截齿齿杆圆周方向金属材料发生一定量磨损后，硬质合金极易脱落，导致截齿无法有效破岩。因此，在确保截齿安装和使用几何尺寸不变的前提下，提高截齿的自磨砺性，增加截齿抗弯能力并具备一定的抗磨损能力能有效延长截齿的使用寿命。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种可拆卸齿座的干式截割头或截割滚筒总成，增加截齿抗弯能力，同时实现齿座与截割头或截割滚筒可拆卸连接。
为实现上述目的，本实用新型提供一种可拆卸齿座的干式截割头或截割滚筒总成，包括锥形截齿、锥齿齿座、连接座、固定块以及截割头或截割滚筒；锥形截齿包括一体成型的齿柄、齿肩、齿杆和锥形部分；齿柄和齿杆均为圆柱状结构；齿肩为圆台结构，底面与齿柄相接，顶面通过环形过渡曲面与齿杆相接；锥形部分位于齿杆上，顶部钎焊有硬质合金，周向面均匀设置多个卵形抗弯梁；卵形抗弯梁采用上小下大的形式布置，卵形抗弯梁的卵形轮廓曲线采用参数方程（1）进行控制，
其中c为大于2的数；
锥齿齿座上设置有与齿柄配合的安装孔，下部设置有快插榫；连接座按照圆柱、圆锥、球体或球台的螺旋线参数以1条、2条、3条、4条、6条或8条螺旋线形式焊接在截割头或截割滚筒的表面，设置有与快插榫配合的插装槽；
圆柱段螺旋线方程：
圆锥段螺旋线方程：
球体段螺旋线方程：
上式中，R、p和Q分别为为圆柱、圆锥和球体段螺旋线的控制半径，ψ为圆锥体结构控制参数，λ为螺旋线升角，θ为螺旋线转角；
固定块用于在快插榫与插装槽装配后固定在连接座上，封闭插装槽的插入口。
进一步地，锥形截齿的齿肩和环形过渡曲面上设置有多个增旋槽。
进一步地，锥齿齿座的前面与切屑接触的区域为夹角为钝角的分离面。
进一步地，分离面上镶嵌有与水平方向成锐角的耐磨分料块；耐磨分料块为硬质合金。
进一步地，锥齿齿座的安装孔包括由前至后半径依次减小的第一台阶孔、第二台阶孔和第三台阶孔；第一台阶孔和第二台阶孔内过盈配合有衬环，衬环的硬度大于锥形截齿的硬度；锥形截齿的齿柄插设在衬环内，且齿肩抵靠在衬环上。
进一步地，上述可拆卸齿座的干式截割头或截割滚筒总成，还包括轴用挡环；齿柄从安装孔伸出的部分设置有与轴用挡环配合的环形卡槽。
进一步地，齿肩的底面设置有环形的凹肩；衬环上设置有与凹肩配合的凸肩。
进一步地，快插榫为T形榫，两侧的侧定位面之间的距离由前到后逐渐减小，侧定位面与后端面之间通过导向斜面过渡连接；插装槽与快插榫配合。
进一步地，连接座上设置有固定块安装位；固定块安装位自插装槽的插入口向前延伸，设置有固定槽；固定块的底面设置有与固定槽配合的止动键；固定槽和止动键上均设置有螺孔，固定螺钉穿过螺孔将固定块固定在固定块安装位上。
进一步地，连接座上与固定块安装位对应的侧面为减磨面；固定块的两侧为减磨面；两侧减磨面之间的距离由前到后逐渐增大。
本实用新型的有益效果是：
上述可拆卸齿座的干式截割头或截割滚筒总成中，锥形截齿采用同一材料的一体成型，无连接接缝，避免了低频大幅冲击载荷作用下不同材料的分离现象，提高截齿使用的可靠性。卵形抗弯梁均匀分布在锥形部分的外表面，能有效抵抗来自不同方向的弯曲载荷该，以增大锥形截齿的抗弯曲能力，从而提高截割头或截割滚筒的工作能力，外凸的结构能有效抵挡煤岩对锥形部分的磨损，延长锥形截齿的使用寿命。锥形截齿的齿柄转动安装在锥齿齿座的安装孔内，在工作过程中旋转，高效切入煤体或岩。锥齿齿座的快插榫与连接座的插装槽配合，实现快速拆装。固定块用于在快插榫与插装槽装配后固定在连接座上，封闭插装槽的插入口，保证锥齿齿座和连接座的可靠连接，防止截割过程中锥齿齿座脱落。
附图说明
图1为本实用新型提供的可拆卸齿座的干式截割头或截割滚筒总成的装配图；
图2为锥形截齿、锥齿齿座、连接座和固定块的爆炸图；
图3为图2所示爆炸图的另一方向视图；
图4为锥形截齿的结构示意图；
图5为锥齿齿座的结构示意图；
图6为锥形截齿和锥齿齿座的装配图；
图7为锥齿齿座和连接座的装配图；
图8为图7所示装配图中的A-A剖视图；
图9为图7所示装配图中的B-B剖视图。
图中：1-锥形截齿；1.1-齿柄；1.2-齿肩；1.3-齿杆；1.4-锥形部分；1.5-环形过渡曲面；1.6-硬质合金；1.7-卵形抗弯梁；1.8-增旋槽；1.9-环形卡槽；1.10-凹肩；2-锥齿齿座；2.1-安装孔；2.2-快插榫；2.3-分离面；2.4-耐磨分料块；2.5-侧定位面；2.6-导向斜面；3-连接座；3.1-插装槽；3.2-固定槽；3.3-焊接坡面；4-固定块；4.1-止动键；5-衬环；5.1-凸肩；6-轴用挡环；7-固定螺钉；8-减磨面；9-截割头或截割滚筒。
具体实施方式
本实施例提供一种可拆卸齿座的干式截割头或截割滚筒总成，包括锥形截齿1、锥齿齿座2、连接座3、固定块4以及截割头或截割滚筒9；锥形截齿1包括一体成型的齿柄1.1、齿肩1.2、齿杆1.3和锥形部分1.4；齿柄1.1和齿杆1.3均为圆柱状结构；齿肩1.2为圆台结构，底面与齿柄1.1相接，顶面通过环形过渡曲面1.5与齿杆1.3相接；锥形部分1.4位于齿杆1.3上，顶部钎焊有硬质合金1.6，周向面均匀设置多个卵形抗弯梁1.7；卵形抗弯梁1.7采用上小下大的形式布置，卵形抗弯梁1.7的卵形轮廓曲线采用参数方程（1）进行控制，
其中c为大于2的数；
锥齿齿座2上设置有与齿柄1.1配合的安装孔2.1，下部设置有快插榫2.2；连接座3按照圆柱、圆锥、球体或球台的螺旋线参数以1条、2条、3条、4条、6条或8条螺旋线形式焊接在截割头或截割滚筒的表面，并能使锥形截齿1的位置和姿态符合设计要求，设置有与快插榫2.2配合的插装槽3.1；
圆柱段螺旋线方程：
圆锥段螺旋线方程：
球体段螺旋线方程：
上式中，R、p和Q分别为为圆柱、圆锥和球体段螺旋线的控制半径，ψ为圆锥体结构控制参数，λ为螺旋线升角，θ为螺旋线转角；
固定块4用于在快插榫2.2与插装槽3.1装配后固定在连接座3上，封闭插装槽3.1的插入口。
上述可拆卸齿座的干式截割头或截割滚筒总成中，锥形截齿1采用同一材料的一体成型，无连接接缝，避免了低频大幅冲击载荷作用下不同材料的分离现象，提高截齿使用的可靠性。卵形抗弯梁1.7均匀分布在锥形部分1.4的外表面，能有效抵抗来自不同方向的弯曲载荷该，以增大锥形截齿1的抗弯曲能力，从而提高截割头或截割滚筒9的工作能力，外凸的结构能有效抵挡煤岩对锥形部分1.4的磨损，延长锥形截齿1的使用寿命。锥形截齿1的齿柄1.1转动安装在锥齿齿座2的安装孔2.1内，在工作过程中旋转，高效切入煤体或岩。锥齿齿座2的快插榫2.2与连接座3的插装槽3.1配合，实现快速拆装。固定块4用于在快插榫2.2与插装槽3.1装配后固定在连接座3上，封闭插装槽3.1的插入口，保证锥齿齿座2和连接座3的可靠连接，防止截割过程中锥齿齿座2脱落。
截割头或截割滚筒9的外形轮廓为圆柱体、圆锥体、球体或球台体的自由组合，可为圆柱体+圆锥体+球体，圆柱体+圆锥体+球台体，圆锥体+球体，圆锥体+球台体，圆柱体+球体，圆柱体+球台体等组合形式。
进一步地，锥形截齿1的齿肩1.2和环形过渡曲面1.5上设置有多个增旋槽1.8。当锥形截齿1切入煤体随截割头或截割滚筒9旋转而转入切屑堆中后，增旋槽1.8的槽壁在截割头或截割滚筒9旋转作用下将与煤体或切屑发生单侧接触，接触中产生的扭矩将促进锥形截齿1绕截齿轴线发生旋转，前一个增旋槽1.8转出接触区域后，下一个增旋槽1.8将于煤体或切屑继续接触，使锥形截齿1形成绕截齿轴线的连续旋转，增加锥形截齿1的自旋转性能。由于锥形截齿1是整体结构，因此齿杆1.3及钎焊在锥形部分1.4顶端的硬质合金1.6也将随之旋转，进而实现锥形截齿1在截割及装载切屑过程中的自磨砺，延长截齿使用寿命。将增旋槽1.8布置在齿肩1.2和环形过渡曲面1.5上能有效避免增旋槽1.8的内凹结构对齿杆1.3局部材料的削弱，不降低锥形截齿1的的整体强度。
进一步地，增旋槽1.8两侧面间夹角为90-100°。进一步地，锥齿齿座2的前面与切屑接触的区域为夹角为钝角的分离面2.3，能有有效减轻截割头旋转时，切屑等磨蚀性物质对齿座的冲击磨损。该钝角主要是根据截齿在实际工作中，磨损后测量到的磨损状态对应的角度，通常不低于90°，在120°-160°之间。在不降低锥齿齿座2整体强度的情况下，该钝角越小阻力越小，对磨损的抑制作用越明显，使用效果越好。图中的示意角度是150°。
进一步地，分离面2.3上镶嵌有与水平方向成锐角的耐磨分料块2.4，使切屑顺锥齿齿座2移动方向顺利排出；耐磨分料块2.4为硬质合金。根据截割头截割岩石时，齿尖（硬质合金1.6部分）的线速度不超过截割煤岩的设计标准，该角度的合理范围为20-30°。图中该角度约为22°。
进一步地，锥齿齿座2的安装孔2.1包括由前至后半径依次减小的第一台阶孔、第二台阶孔和第三台阶孔；第一台阶孔和第二台阶孔内过盈配合有衬环5，使二者成为整体式结构，提高锥齿齿座2与衬环5连接的可靠性，衬环5的硬度大于锥形截齿1的硬度；锥形截齿1的齿柄1.1插设在衬环5内，且齿肩1.2抵靠在衬环5上。衬环5由高耐磨性合金钢经过热处理制成，当锥形截齿1在衬环5中旋转时产生摩擦磨损时，由于衬环5的硬度高于锥形截齿1的硬度，因此磨损将主要发生在齿肩1.2与与衬环5接触的端面上，当锥形截齿1顶部的硬质合金1.6或与衬环5接触的端面因磨损发生失效时，更换易损零部件锥形截齿1即可。
进一步地，上述可拆卸齿座的干式截割头或截割滚筒总成，还包括轴用挡环6；齿柄1.1从安装孔2.1伸出的部分设置有与轴用挡环6配合的环形卡槽1.9。锥形截齿1的齿柄1.1插入安装孔2.1中，轴用挡环6卡在环形卡槽1.9内将锥形截齿1固定在锥齿齿座2中。
进一步地，齿肩1.2的底面设置有环形的凹肩1.10；衬环5上设置有与凹肩1.10配合的凸肩5.1。齿肩1.2和衬环5通过环形锥面相互扣合，齿肩1.2可在衬环5中自由旋转而不从衬环5中脱出。齿肩1.2和衬环5通过环形锥面相互接触，从有效增大接触面积，降低接触比压，降低磨损，此外凸肩-凹肩扣合结构还能起到防止锥形截齿1在安装孔2.1中由于装配间隙或由于齿柄1.1圆柱表面磨损导致的锥形截齿1晃动，能在截割过程中有效稳定锥形截齿1。
进一步地，快插榫2.2为T形榫，两侧的侧定位面2.5之间的距离由前到后逐渐减小，侧定位面2.5与后端面之间通过导向斜面2.6过渡连接；插装槽3.1与快插榫2.2配合。快插榫2.2的侧定位面2.5和导向斜面2.6可沿着插装槽3.1快速插入，实现插入方向的自动定位。两侧的侧定位面2.5之间的夹角为自定位角。
进一步地，连接座3上设置有固定块安装位；固定块安装位自插装槽3.1的插入口向前延伸，设置有固定槽3.2；固定块4的底面设置有与固定槽3.2配合的止动键4.1；固定槽3.2和止动键4.1上均设置有螺孔，固定螺钉7穿过螺孔将固定块4固定在固定块安装位上。固定槽3.2和止动键4.1的设置有效防止固定块4从固定块安装位中脱出。
进一步地，连接座3上与固定块安装位对应的侧面为减磨面8；固定块4的两侧为减磨面8；两侧减磨面8之间的距离由前到后逐渐增大，在连接座3运动方向上形成直角，降低截割头或截割滚筒9的旋转工作阻力。
进一步地，连接座3的底面与侧面通过向内倾斜的焊接坡面3.3过渡连接，通过焊接坡面3.3可将连接座3焊接到截割头或截割滚筒9的表面。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。
