一種刀頭高效切割布設的輪盤式開槽機

　　導語：適用於露天礦山的開溝機需要滿足切割水泥路麵和硬質岩石的能力，對輪盤要求較高，現有裝備一般易損壞，對硬質岩石適應能力差，造成頻繁更換輪盤設備。本期轉化果平台推薦的《一種刀頭高效切割布設的輪盤式開槽機》，采用具有完全自主知識產權的“輪盤切割式開溝機切割刀頭無隙布設方法”，重新設計了新型輪盤，應用於露天礦山電纜埋地布設，取得了顯著的安全經濟和社會效益。

　　一、研究背景

　　在施工過程中，需要在水泥地麵、含岩石地麵或其他堅硬地麵埋電纜、光纜、管道等物件時，一般是采用輪盤切割式地麵開溝機先開一條溝，然後再將需埋物件埋在溝中，這樣不但方便，效果也很好。既有效的克服了挖掘機效率低下，一次不能成型，所挖管道不適合，對周邊環境破壞力大等問題，又代替了傳統的人工作業，不僅效率高，速度快，而且一次成型、溝底和溝邊整齊平整，這種開溝機常被稱為″水泥路麵開溝機″。

　　傳統的開溝機存在嚴重缺陷和不足，最大的缺陷和不足是刀頭極易磨損脫落，需經常更換刀頭或更換切割輪盤，遇到堅硬的岩石地麵幾乎一籌莫展、無法作業。例如，一台成套的″水泥路麵開溝機″，直徑1 .2米，寬10厘米的輪盤上安裝有62個切割刀頭，刀尖直徑約為1厘米，作為礦山地埋電纜使用，在使用過程中所開溝的地麵是岩石結構，第一次開溝長度95米，刀頭損壞9個;第二次開溝長度26米，刀頭損壞6個;第三次開溝不到20米時，刀頭全部損壞，僅開溝140米就需全部更換刀頭。

　　刀頭嚴重磨損、損壞原因03manbetx ：開溝機一般本身沒有動力，需要配套拖拉機或液壓驅動等能產生動力的設備將動力傳輸給開溝機，通過開溝機機構使切割輪盤轉動切割地麵，實現開溝。切割輪盤與驅動軸連接，通過驅動軸傳輸動力轉動，再通過驅動輪盤外緣上麵固定的切割刀頭切割地麵，實現開溝功能。切割刀頭由刀尖(或稱為刀芯)和刀座組成，刀尖(或稱為刀芯)安插在刀座孔內進行固定，刀座固定在切割輪盤外緣上，刀尖屬於合金材料，堅硬耐磨不易磨損、損壞。刀座鑄造而成，一般材料，耐磨性、堅硬度均較差，易磨損、損壞。當刀座磨損、損壞後，刀尖便會脫落，造成整個刀頭作廢。

　　通過仔細觀察、認真研究後發現，傳統的開溝機刀頭異常磨損、損壞的主要原因是刀頭布置方式不正確、不科學，各個刀尖延切割方向的縱向投影之間存在間隙，具體如下：切割後的物料產生明顯的凹槽，凹槽的寬度和深度遠遠超過刀尖的尺寸，刀頭被堅硬物料包圍。假設將切割輪盤外緣展開，當朝著長方形縱向且視線與縱向平行方向觀看時，各刀尖外輪廓之間存在間隙，此時有大部分物料並不是由刀尖接觸切割掉的，而是由刀座剮蹭磨掉的，刀座本身屬於一般材料，極易受到磨損、損壞，刀座損壞到一定程度便會造成刀尖的脫落，隨著刀頭進一步脫落減少，剩下的刀頭則會加快毀損脫落，最終導致作業中斷。綜上03manbetx ，刀頭布設不合理是造成刀頭磨損、損壞的主要原因。

　　二、技術方案

　　根據溝槽留下的切割痕跡、刀頭的布設方式及焊接角度、刀頭結構及合金刀尖尺寸、切割輪盤轉速、設備行走速度等因素進行了全方位研究，找到了刀頭異常損壞的根本原因，研究出了完整科學的“刀頭無隙布設法”。

　　設切割輪盤外緣半徑為R，寬度為D，刀尖直徑為a，刀座半徑為r;將切割輪盤外緣平麵縱向平均分成若幹等分，於切割輪盤兩側各增加一個同樣大小的等分，每一等分為一個切割單元，每個切割單元的寬度≤a，一組完整無隙切割單元為一個基組，一個基組刀頭數量為n;整個輪盤布設刀頭數量為N;一個基組布設的刀尖延切割方向展開後的投影沒有間隙，進一步整個輪盤布設刀尖延切割方向展開後的投影沒有間隙。本發明能保證在水泥地麵、岩石地麵或其他堅硬地麵長時間開溝不損壞刀頭，從根本上解決了刀頭異常磨損、損壞現象，可顯著降低成本，提高工作效率。

　　圖1 輪盤技術方案圖

　　三、技術特點

　　解決了水泥路麵開槽機切割輪盤上麵的刀頭異常損壞問題。原本水泥路麵開槽機就隻能用於水泥路麵或瀝青路麵，在石頭路麵上還沒有先例，因為刀頭會造成嚴重異常損壞，根本無法使用，目前還沒有廠家能解決這一問題。某礦試用當初也是如此，損壞嚴重。後來終於研究出了一套完整的刀頭科學布設方法，取名為“刀頭無隙布設法”，按照此方法重新焊接後的刀頭使用1年多以來，一切正常，再無異常損壞。

　　圖2 設備實物圖

　　四、應用效果

　　開槽地埋電纜操作簡便、效率高、成本低、電纜保護完好。將傳統的嚴重影響效益、效率、存在安全隱患的這一繁雜的架橋敷設過路電纜工藝改變為開槽地埋電纜工藝。開槽地埋電纜工藝隻需1台開槽機，1到2人(包括開槽機司機)配合，1到2小時完成。

　　截止目前，從試驗到正常使用，共開槽地埋電纜98處，累計長度3000米，設備使用性能穩定;傳統架設的電纜橋已基本取消;卡車通行暢通無阻;過路電纜的敷設輕鬆完成;再無因移設架橋投入輔助設備多、人員多問題，過去敷設一次電纜需要平路機、移橋設備、裝載機、吊車等，配合人員5到6人，現在隻需一台開槽機，配合人員包括開槽機司機在內隻需1到2人;埋入的電纜也能輕鬆取出;實踐證實埋進的電纜取出也比較容易，解決了過去個別部位埋進的電纜幾無能取出造成浪費問題;埋進的電纜經過一年多的設備碾壓保持完好。

　　取消傳統的架橋方式敷設過路電纜，解決了因架橋投入的設備多，輔助人員多問題;使用開槽機地埋電纜，杜絕了會車互相等待時間，增加了運輸卡車有效運行時間，提高產量，同時也解決了以往的個別部位反鏟開溝地埋電纜造成電纜無法取出報廢問題。

　　卡車全年增加有效運行時間7749小時,僅此一項全年為公司多創收純利潤5166萬元。

　　五、推廣應用前景

　　傳統過路電纜的敷設工藝一直都是架橋方式，投入人力、物理、財力大。采用開槽機後這些問題都解決了。經過對開槽機開槽速度等方麵進一步的改進，開槽機將成為安全可靠、使用方便、增值增效的礦山敷設電纜的設備。該設備可推廣到全國各露天礦山敷設電纜應用，從而會帶來更大的經濟效益，同時也為開槽機廠家、拖拉機等驅動設備廠家帶來更大的利益，推動其上下遊企業進一步的發展。