1.一种基于超声波共振的掘进机截割头,其特征在于:主要由超声波换能器(1)、超声波振动器(2)、可伸缩截齿(3)、滚筒(4)、超声波发生器(5)、固定截齿(6)、频率扫描芯(7)和变幅杆(9)组成;超声波换能器(1)将超声波发生器(5)输入的超声波电信号转换为机械振动促使超声波振动器(2)振动,通过超声波振动器(2)激励岩石振动对岩石进行强度弱化;
可伸缩截齿(3)切入岩体形成自由面。
2.根据权利要求1所述的一种基于超声波共振的掘进机截割头,其特征在于:所述的超声波换能器(1)为压电式换能器,其电能输入端与超声波发生器(5)电信号的输出端连接,其机械振动输出端通过与变幅杆(9)连接把机械振动幅度放大,变幅杆(9)与超声波振动器(2)连接。
3.根据权利要求1所述的一种基于超声波共振的掘进机截割头,其特征在于:所述的超声波振动器(2)一端与超声波换能器(1)连接,另一端与需截割岩石接触,超声波振动器(2)可与滚筒(4)同步转动;超声波振动器(2)端面上有结构通孔(8),用于可伸缩截齿的伸出与回缩。
4.根据权利要求1所述的一种基于超声波共振的掘进机截割头,其特征在于:所述的可伸缩截齿(3)安装于超声波振动器(2)内,依靠液压推力向前伸出,可与超声波振动器(2)同步转动。
5.根据权利要求1所述的一种基于超声波共振的掘进机截割头,其特征在于:所述的滚筒(4)为圆柱结构,其上安装有齿座和固定截齿(6)。
6.根据权利要求1所述的一种基于超声波共振的掘进机截割头,其特征在于:所述的频率扫描芯(7)为杆状结构,用于发出和接收超声波信号对岩石进行频率扫描,并将扫描结果反馈给操作系统,操作系统依据反馈的信号实时调节超声波发生器(5)所发出超声波的频率,使振动范围内的岩石与超声波振动器(2)发生共振,保持岩石与超声波振动器(2)的共振状态。
7.权利要求1所述的一种基于超声波共振的掘进机截割头的掘进使用方法,其特征在于,主要包括以下步骤:a、做好掘进前的准备工作,准备进行岩体截割;b、掘进开始时,对超声波振动器(2)施加一定的轴向推力使其压向待截割岩体,接通超声波发生器(5)电源,频率扫描芯(7)对岩石进行频率扫描,超声波振动器(2)开始振动,对岩体进行初始破碎,待整个掘进面超声振动完毕后关闭超声波发生器(5)的电源;c、可伸缩截齿(3)向前伸出;d、按下滚筒(4)转动按钮和超声波振动器(2)转动按钮,可伸缩截齿(3)随超声波振动器(2)同步转动;e、掘进机向前推进,截割头逐步切入岩体形成自由面,直至截割头允许截割深度后停机;f、接通超声波发生器(5)电源,超声波振动器(2)开始振动,同时按下滚筒(4)电源开始截割岩体;g、待整个掘进工序完成后,按照步骤c~f进行下一进尺的截割。