冲击式凿岩钎具技术领域
本发明涉及一种凿岩钎具，尤其涉及一种冲击式凿岩钎具。
背景技术
目前，冲击式凿岩钎具通常由钎杆通过螺纹与钎头的裤体连接而成。在凿岩过程
中，钎杆、裤体受力情况比较复杂、恶劣，容易造成钎具失效，影响钎具寿命。通过观察发现，
钎具失效主要有两种形式：1）裤体螺纹盲孔的内螺纹收尾处发生断裂；2）钎杆外螺纹段收
尾处发生断裂。经过分析，造成裤体或钎杆断裂的主要原因如下：
1）由于在内螺纹收尾处开设有退刀槽，对应于该退刀槽位置处的裤体壁较薄、强度较
弱，而且应力通常集中于退刀槽与螺纹盲孔的交汇处，因此裤体断裂易发生在螺纹盲孔与
退刀槽的交汇处。
2）由于应力大多集中在钎杆外螺纹收尾处，当受到弯矩作用时钎杆容易在外螺纹
收尾处发生断裂。
为此，“US6767156B1”公开了一种冲击式螺纹连接凿岩钎具。该专利的钎杆具有两
个锥形引导面（一个位于钎杆的外螺纹段前端、另一个位于轴肩与外螺纹段的交汇处），裤
体的螺纹盲孔中有与上述两个锥形引导面对应的两个内锥面，且轴肩直角端面与裤体端面
保持接触，因此在轴向存在严重的过定位（两个锥形引导面和一个轴肩直角端面）、在直径
方向也存在过定位（两个锥形引导面）。上述结构虽然能够承受较大的弯矩，但承受轴向冲
击力的能力较弱。在实际使用中，即使两个内锥面与轴肩之间的配合关系处理得很好（过定
位的干涉程度较小），但当结构受载变形后（尤其是在内螺纹端面附近）极有可能出现由钎
杆轴肩直角端面（或对应的内螺纹端面）以及钎杆外螺纹段前端的锥面承受弯矩，从而导致
承载力臂骤然缩小、弯矩局部应力增大。同时，当轴肩面（或内螺纹端面）受力不均匀时，其
传递的冲击力（为组合部件传递的主要载荷）会进一步加大局部应力集中的程度，导致零件
短时间内失效。
另外，“CN10289110B”公开了一种“用于冲击式岩钻的钻头”，该专利是用一段内螺
纹替代螺纹盲孔中的退刀槽，虽然能够克服裤体壁在退刀槽处较薄的缺陷，但内螺纹加工
比较困难。不仅如此，由于取消了退刀槽，内螺纹一直延伸至螺纹盲孔的孔底；因此在内螺
纹收尾处与螺纹盲孔的孔底之间会形成应力集中，从而导致内螺纹与孔底交汇处容易产生
裂纹。还有，由于该专利的钎杆没有设置轴肩，因此裤体端面和螺纹咬合线类似于简支梁结
构，在弯矩作用下必然导致外螺纹在螺纹咬合线处断裂，这也是当前传统外螺纹最主要的
失效形式。
发明内容
针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明旨在提供一种冲击式凿岩钎具，它不仅
可避免裤体的螺纹盲孔孔底处产生裂纹、而且还能防止钎杆外螺纹收尾处发生断裂，从而
有效提高钎具寿命。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：它包括带有圆柱形螺纹盲孔的裤
体、通过设在前段部位的外螺纹与所述螺纹盲孔配合连接的钎杆；钎杆为带有中段的阶梯
轴结构；外螺纹段的前端有直径小于螺纹盲孔的圆柱状过渡段，该过渡段的长度小于或等
于螺纹盲孔的螺纹收尾处与孔底的距离；外螺纹段与中段之间通过锥面轴肩连接过渡，螺
纹盲孔的孔口处有与该轴肩相适配的内锥面；当外螺纹段与螺纹盲孔配合拧紧时过渡段的
前端面与螺纹盲孔的孔底接触。
轴肩与钎杆轴线之间的夹角γ为1～10°，优选为4°。
螺纹盲孔的螺纹牙型由直线形的内螺纹牙顶、曲线形的内螺纹牙底、以及一端与
该内螺纹牙底相切另一端与内螺纹牙顶连接的两段直线形内螺纹牙侧构成；外螺纹段的螺
纹牙型由直线形的外螺纹牙底、曲线形的外螺纹牙顶、以及一端与该外螺纹顶相切另一端
与外螺纹牙底连接的两段直线形外螺纹牙侧构成；其中，内螺纹牙底以及外螺纹牙顶优选
圆弧、椭圆、抛物线或双曲线上的一段曲线，最好选择椭圆短轴所对应的那段曲线。
与现有技术比较，本发明由于采用了上述结构，因此具有诸多优点，具体分析如
下：
1）在钎杆外螺纹段的前端设置过渡段，并且当外螺纹段与螺纹盲孔配合拧紧时钎杆过
渡段的前端面与螺纹盲孔的孔底接触，因此钎杆可通过该过渡段的前端面与螺纹盲孔的孔
底接触来传递打击力，从而可避免传统钎具的螺纹配合面容易遭到破坏的缺陷。
2）相对传统钎杆而言，由于采用了阶梯轴结构、且直径较大的钎杆中段与直径较
小的外螺纹段之间采用了锥面结构的轴肩连接过渡，因此增强了钎杆的强度。
3）当外螺纹段与螺纹盲孔配合拧紧时，钎杆过渡段的前端面与螺纹盲孔的孔底接
触、但锥面轴肩并不与内锥面接触；因此在轴向和径向都不会发生过定位。只有当钎杆受到
弯矩作用时，轴肩才与内锥面接触，因此能够避免钎杆外螺纹段收尾处因受到弯矩作用而
断裂。
4）由于采用了梯形螺纹与类似于波形螺纹（螺纹牙型呈波浪状结构）相结合的复
合牙型，因此螺纹的承载面同时兼具梯形螺纹抗轴向载荷能力强、牙根强度好，以及波形螺
纹抗弯矩性能好等优点。另外，内螺纹牙底以及外螺纹牙顶均采用了与椭圆短轴相对应的
曲线（曲率半径较小），因此进一步增大了内外螺纹的强度。
5）由于取消了退刀槽，螺纹盲孔孔底处的裤体壁厚并未减小，因此裤体强度并未
降低，不会发生断裂。
6）采用内锥面与锥面轴肩配合还能克服冲击过程中轴肩与裤体易发生粘连的缺
陷。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是螺纹盲孔牙型的结构示意图；
图3是钎杆外螺纹段牙型的结构示意图。
图中：裤体1、孔底1-1、螺纹盲孔1-2、内锥面1-3、钎杆2、外螺纹段2-1、中段2-2、轴
肩2-3、过渡段2-4、前端面2-5、内螺纹牙顶3、内螺纹牙侧4、内螺纹牙底5、外螺纹压底6、外
螺纹牙侧7、外螺纹牙顶8。
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施例对本发明作进一步说明：
实施例1
如图1～3所示：钎头的裤体1上设有圆柱形的螺纹盲孔1-2，钎杆2通过设在其前段部位
的外螺纹段2-1与该螺纹盲孔连接。钎杆2为带有中段2-2的阶梯轴结构，钎杆2的外螺纹段
2-1的前端有直径小于螺纹盲孔1-2的圆柱状过渡段2-4，该过渡段的长度小于或等于螺纹
盲孔1-2的螺纹收尾处与孔底1-1的距离。为了避免应力集中，外螺纹段2-1与中段2-2之间
通过锥面轴肩2-3连接过渡；轴肩2-3与钎杆2轴线之间的夹角γ为1～10°，优选为4°。为了
提高钎杆2外螺纹收尾处的抗弯强度，螺纹盲孔1-2的孔口处有与轴肩2-3相适配的内锥面
1-3。为了避免因过定位而造成干涉，当外螺纹段2-1与螺纹盲孔1-2配合拧紧时只有过渡段
2-4的前端面2-5与螺纹盲孔1-2的孔底1-1接触，而轴肩2-3的外锥面并不与螺纹盲孔1-2孔
口处的内锥面1-3接触。
实施例2
在上述实施例的基础上，本发明还可以采用以下结构：为了提高螺纹连接的强度，本发
明钎具的连接螺纹采用由梯形螺纹与类似于波形螺纹（螺纹牙型呈波浪状结构）相结合的
复合螺纹。即：螺纹盲孔1-2的螺纹牙型由直线形的内螺纹牙顶3、曲线形的内螺纹牙底5、以
及一端与该内螺纹牙底相切另一端与内螺纹牙顶3连接的两段直线形内螺纹牙侧4构成；相
应地，外螺纹段2-1的螺纹牙型由直线形的外螺纹牙底6、曲线形的外螺纹牙顶8、以及一端
与该外螺纹顶相切另一端与外螺纹牙底6连接的两段直线形外螺纹牙侧7构成。其中，内螺
纹牙底5以及外螺纹牙顶8既可以是一段圆弧、也可以是椭圆、抛物线或双曲线上的一段曲
线。为了进一步提高螺纹的强度，内螺纹牙底5以及外螺纹牙顶8最好采用椭圆短轴所对应
的那段曲线。