掘进机截割头和掘进机的制作方法

本发明涉及工程机械领域，特别涉及一种掘进机截割头和掘进机。

背景技术：

掘进机被广泛应用于煤矿巷道、山体隧洞、地铁隧道等地下空间施工领域。目前国内截割头大多仿制国外产品，没有针对不同截割介质开展截割头定制化设计研究，导致截割头的适应性差，无法有效突破复杂的地质，作业效率普遍不高，尤其在泥岩作业工况下，截落的泥岩介质遇水容易粘接在截割头表面，形成一个“大泥团”，增加截割头与介质的接触面积，导致截割头作业阻力增大、作业效率严重下降。

图1为现有技术中一种掘进机截割头的结构示意图。该掘进机截割头由截割头体1'、齿座2'和截齿3'三部分组成。齿座2'以螺旋线的形式分布于截割头体1'的外周壁上，螺旋线的升角由截割头体的底端向顶端逐渐减小，使得球冠段截齿排置密度较大，不利于截落泥岩的导出，从而增加作业阻力，降低作业效率。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种掘进机截割头和掘进机，以利于废料的顺利导出，提高截割头的导料效果。

本发明第一方面提供一种掘进机截割头，包括截割头体、设置于截割头体上的多个齿座和对应设置于所述多个齿座上的多个截齿，所述多个齿座以螺旋线的形状沿所述截割头体的外周壁依次排列，其特征在于，所述截割头还包括设置于所述齿座与所述截割头体之间的过渡体，所述过渡体增大所述截齿至所述截割头体之间的径向距离以增大导料空间。

进一步地，所述过渡体包括垫板。

进一步地，所述垫板沿所述多个齿座排列的路径延伸。

进一步地，所述垫板包括至少两段垫板分体。

进一步地，所述截割头还包括导料板，所述导料板以螺旋线的形状沿所述截割头体的外周壁设置。

进一步地，所述截割头体包括位于顶端的球冠段和位于底端的圆锥段，进一步地，所述导料板设置于所述齿座的靠近所述圆锥段的一侧。

进一步地，所述多个截齿在所述截割头体的周向上均匀设置。

进一步地，相邻的两个截齿之间的圆周差角的范围为15°～25°。

进一步地，所述螺旋线的螺旋升角不变且其范围为10°～25°。

本发明第二方面提供一种掘进机，包括如本发明第一方面任一项提供的掘进机截割头。

基于本发明提供的掘进机截割头和掘进机，掘进机截割头包括截割头体、设置于截割头体上的多个齿座和对应设置于多个齿座上的多个截齿。多个齿座以螺旋线的形状沿截割头体的外周壁依次排列。截割头还包括设置于齿座与截割头体之间的过渡体，过渡体增大截齿至截割头体之间的径向距离以增大导料空间。本发明的掘进机截割头通过在截割头体与齿座之间设置过渡体以增大截齿至截割头体之间的径向距离，从而增加截割头在径向上的导料空间，利于废料的排出，提高截割头的导料能力。尤其对于用于泥岩作业工况的截割头，径向导料空间的扩大利于截落泥岩的顺利导出，从而减小截割头截割过程与截落的泥岩的接触面积，降低截割头的截割阻力，显著提高截割头的作业效率。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为现有技术的掘进机截割头的结构示意图；

图2为本发明实施例的掘进机截割头的立体结构示意图；

图3为图2所示的截割头的主视结构示意图；

图4为图2所示的截割头的俯视结构示意图；

图5为图2所示的截割头的垫板的分段结构示意图；

各附图标记分别代表：

1'-截割头体；2'-齿座；3'-截齿；1-截割头体；2-齿座；3-截齿；4-垫板；5-导料板。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

本发明实施例的掘进机截割头包括截割头体、设置于截割头体上的多个齿座和对应设置于多个齿座上的多个截齿。多个齿座以螺旋线的形状沿截割头体的外周壁依次排列。截割头还包括设置于齿座与截割头体之间的过渡体，过渡体增大截齿至截割头体之间的径向距离以增大导料空间。本发明实施例的掘进机截割头通过在截割头体与齿座之间设置过渡体以增大截齿至截割头体之间的径向距离，从而增加截割头在径向上的导料空间，利于废料的排出，提高截割头的导料能力。尤其对于用于泥岩作业工况的截割头，径向导料空间的扩大利于截落泥岩的顺利导出，从而减小截割头截割过程与截落的泥岩的接触面积，降低截割头的截割阻力，显著提高截割头的作业效率。

下面根据图2至图5对本发明一具体实施例的掘进机截割头的结构进行详细说明。

如图3所示，掘进机截割头包括截割头体1、设置于截割头体1上的多个齿座2和对应设置于多个齿座2上的多个截齿3。多个齿座2以螺旋线的形状沿截割头体1的外周壁依次排列。截割头还包括设置于齿座2与截割头体1之间的过渡体。过渡体增大截齿3至截割头体1之间的径向距离以增大导料空间。

具体在本实施例中，过渡体包括垫板4。本实施例的截割头先在截割头体1上设置垫板4，再在垫板4上依次设置齿座2和截齿3。垫板4的设置增大截齿3至截割头体1之间的径向距离，从而增大截割头的导料空间。而且在工程实践中，垫板易加工，易于推广使用，适用性较好。

优选地，垫板4沿多个齿座2排列的路径延伸。也就是说垫板4沿螺旋线的形状在截割头体1上延伸。多个齿座2依次排列设置于垫板4上。如此设置不仅可以增大截齿3至截割头体1的径向距离，而且避免截割头在钻进过程中齿座2因受力而发生根部断裂的情况。例如，当垫板不是沿螺旋线的形状延伸时，而是只在每个齿座2的下方设置一个与齿座大小相适应的垫板时，此时相当于增大齿座的高度，截割头在钻进的过程中截齿受到较大的横向力，而截齿至截割头体的距离又较大，齿座很容易发生根部断裂。

由于本实施例的垫板以螺旋线的形状延伸，因此垫板的长度较长而且各个分段的形状差异也较大，为保证加工的经济性和可行性，如图5所示，本实施例的垫板包括至少两段垫板分体。每段垫板分体独立加工，再将各段垫板拼接而成螺旋状的垫板。

图5示出垫板的一部分。可以在周向上将垫板分为多段。图5示意性地示出垫板4分为两段，分别为第一垫板段41和第二垫板段42。而第一垫板段41又是由多个分段拼接而成的。在实际生产中，可以根据实际需要和加工的需要，对垫板进行分段制备。

具体地，可以采用冲压成型的方式对多个垫板段进行加工。

优选地，如图3所示，截割头还包括导料板5。导料板5以螺旋线的形状沿截割头体1的外周壁设置。导料板5的设置使得废料在排出时可以沿着导料板5的延伸方向导出，更利于废料的排出。

具体地，截割头体1包括位于顶端的球冠段和位于底端的圆锥段。导料板5设置于齿座2的靠近圆锥段的一侧。也就是说导料板5设置于齿座2的下方，以利于废料的及时导出，避免废料对齿座的磨损，保护截齿。

具体在本实施例中，导料板5连接于垫板4的下侧。

由于导料板5也是以螺旋线的形状延伸，因此为方便加工，也可以将导料板5分段独立加工。

优选地，多个截齿在截割头体的周向上均匀设置。也就是说，截割头的所有截齿在圆周方向上等差布置。如此设置利于保证截割头作业过程中参与截割的截齿数基本不变，减小截割头载荷波动，保证掘进机整机稳定性。需要说明的是，此处多个截齿在周向上均匀设置，不是指同一个螺旋线段上的截齿在周向上均匀布置，而是指所有螺旋旋线段上的截齿，只要在周向上相邻的截齿之间的夹角均相等。如图4示出的，第一截齿31和其周向上相邻的第二截齿31和第三截齿33之间的夹角均相等，即△θ1＝△θ2。

优选地，相邻的两个截齿之间的圆周差角的范围为15°～25°。本实施例的截割头的截齿排列采用周向小差角的排列形式，使得截齿在圆周方向紧密排布，增大截割头的钻进力。

优选地，本实施例的螺旋线的螺旋升角不变且其范围为10°～25°。与现有技术相比，本实施例的螺旋线的螺旋升角设置得较大，因此轴向上相邻的螺旋线段之间的螺距较大，从而增大螺旋线段之间的导料空间，保证废料及时排出。

如图2示出的第一螺旋线段s1和第二螺旋线段s2之间的螺距l较大，那么第一螺旋线段s1和第二螺旋线段s2之间的导料空间就较大，利于废料排出。

本实施例的掘进机截割头通过采用周向小差角、轴向大螺距的截齿排布方式，有效增大螺旋线段之间的导料空间，保证废料及时排出。而且周向小差角的截齿排布方式利于增大截割头的钻进力。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。