При добыче угля в шахтах, проходке туннелей и других работах резцы являются ключевыми деталями для разрушения угля и породы. Их эффективная работа по разрушению породы — это не простое механическое резание, а результат совместного двустороннего действия сжимающих и сдавливающих усилий, создаваемых твёрдосплавной головкой. Ниже разбираем основные технические принципы по четырём направлениям:
01 Основные понятия: сжимающее и сдавливающее усилие
Уголь и порода — хрупкие пористые среды, их прочность на сжатие значительно выше прочности на растяжение и сдвиг.
Сжимающее усилие — статическое давление твёрдосплавной головки, перпендикулярно прилагаемое к поверхности угля‑породы. За счёт минимальной площади контакта возникает концентрация напряжений, которая преодолевает предел прочности поверхностного слоя на сжатие. Основная функция — «вонзиться» и создать трещину для разрушения.
Сдавливающее усилие — боковое сдавливающее усилие, возникающее после внедрения в породу. Оно уплотняет внутренние поры горного массива, способствует расширению и соединению микротрещин. Основная функция — «разорвать трещины и выдавить обломки», это ключевая сила для отделения кусков угля и породы от массива.
02 Полный цикл разрушения породы
- Концентрация напряжений, внедрение в поверхностный слой. Твёрдосплавная головка с высокой скоростью контактирует с углём‑породой, создаёт интенсивное сжимающее усилие, внедряется в верхний слой и разрушает его структуру.
- Распространение трещин, внутреннее повреждение массива. Двойное действие напряжений усиливает естественные дефекты внутри породы, многочисленные микротрещины переплетаются, формируется плотное ядро разрушения.
- Сдавливание и обрушение, циклическое резание. Когда сдавливающее усилие превышает предел прочности породы на растяжение и сдвиг, массив разрывается и обрушается, обеспечивая непрерывное эффективное резание.
03 Ключевые преимущества качественных резцов
- Материал твёрдосплавной головки: определяет предельно допустимую нагрузку на напряжения. Твёрдосплавная головка обладает высокой износостойкостью и вязкостью, длительное время сохраняет острую коническую поверхность и стабильно передаёт высокое сжимающее усилие.
- Конструкция корпуса резца: оптимизирует передачу напряжений. Правильный угол конуса и форма обеспечивают концентрацию рабочих усилий, сочетают вертикальную пробивную способность и зону бокового сдавливания, повышают производительность и снижают энергопотребление.
- Общая вязкость: адаптация к динамическим ударным нагрузкам. После комплексной термообработки закалки и отпуска деталь сочетает твёрдость и ударопрочность, устойчива к частым циклам нагрузок, снижает частоту поломок резцов и издержки от простоев оборудования.
04 Принципы подбора под условия эксплуатации
- Мягкие угольные пласты: приоритет быстрому расширению трещин за счёт сдавливающего усилия, подходят стандартные износостойкие резцы.
- Твёрдый уголь, плотные породы: требуется высокая концентрированная сжимающая нагрузка для преодоления сопротивления поверхностного слоя, подходят усиленные резцы с высокотвёрдой твёрдосплавной головкой.
- Сложные породы с прослойками пустой породы: резко меняются ударные нагрузки, требуется сочетание высокой твёрдости и хорошей вязкости для предотвращения сколов и поломок резцов.
Заключение
Суть разрушения породы резцом — эффективное взаимодействие сжимающего усилия (сила для преодоления сопротивления) и сдавливающего усилия (сила для разрыва массива). Компания Меллинмайт стремится поставлять высокоэффективные детали для разрушения породы с оптимальным соотношением цены и качества для разных видов работ, помогая заказчикам снижать издержки, повышать производительность и обеспечивать безопасное ведение горных работ.