Стенд для испытания секций шахтной механизированной крепи

 

Изобретение относится к горному делу и может использоваться при испытаниях для проверки прочностных показателей крепи, безопасности и исследованиях кинематики шахтной крепи преимущественно щитового типа. Изобретение направлено на повышение горизонтальных нагрузок на секции крепи при их испытании и расширение технических возможностей стенда. Стенд включает несущие колонны, домкраты вертикальных усилий, верхнюю и нижнюю платформы, катучие опоры под секцией на нижней платформе, тензометрические опоры. Между основанием секции и катучими опорами установлена промежуточная платформа, к которой шарнирно прикреплены гидродомкраты горизонтальных усилий, противоположные концы которых имеют шарнирные связи с колоннами стенда. Гидродомкраты могут быть смонтированы соосно с тензометрическими опорами. Шарнирные связи могут включать рычаги между гидродомкратами и колоннами с одной боковой стороны стенда и наклонные тяги между гидродомкратами или рычагами и верхней платформой или колоннами с другой боковой стороны стенда с креплением к колоннам на уровне не менее 50% высоты секции в стенде. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к угольному машиностроению и может быть использовано при испытаниях для проверки прочностных показателей безопасности и исследованиях кинематики шахтной механизированной крепи преимущественно щитового типа.

Известен стенд для испытания шахтной крепи, содержащий несущие колонны, верхнюю и нижнюю платформы, установленные с возможностью взаимодействия с перекрытием и основанием крепи [1].

Недостатком стенда является невозможность определения или оценки прочности рычажно-шарнирной связи основания и перекрытия секции при имитации воздействия на крепь боковых горных пород ввиду отсутствия технических средств для создания горизонтальных нагрузок.

Наиболее близким из известных является стенд для испытания рычажно-шарнирной связи основания и перекрытия секции механизированной крепи [2], включающий несущие колонны, верхнюю и нижнюю платформы, нагрузочные домкраты вертикальных усилий, катучие и тензометрические опоры, установленные с возможностью взаимодействия с основанием секции крепи при упоре перекрытия в несущую колонну и складывании секции.

Недостатком указанного стенда является трудность реализации горизонтальных усилий необходимых уровней только за счет кинематики секции или клиновидной проставки между перекрытием секции и колоннами стенда. При этом горизонтальные усилия должны обеспечиваться в присутствии вертикальной нагрузки величиной, близкой к сопротивлению секции при необходимости дополнительных горизонтальных перемещений для упругого натяжения металлоконструкции секции.

Другим недостатком стенда является проблема взаимодействия основания секции и катучих опор с передачей вертикальных усилий ввиду малопригодности для этой цели нижней контактирующей поверхности основания, которое может состоять из нескольких элементов, образующих ступенчатую конструкцию.

Недостатком стенда является также необходимость восприятия колоннами больших горизонтальных нагрузок, особенно при испытаниях секций крепей для пластов большой мощности, что приводит к созданию больших нагружающих моментов как на сами колонны, так и на их крепление в стенде. Это может вызвать трудности в реализации горизонтальных нагрузок в стендах, оснащенных колоннами и созданных преимущественно для обеспечения вертикальных нагрузок.

Устранение указанных недостатков при сохранении высоких метрологических возможностей контроля горизонтальных нагрузок путем использования катучих и тензометрических опор может быть обеспечено в стенде для испытания секций шахтной механизированной крепи, включающем несущие колонны, домкраты вертикальных усилий, верхнюю и нижнюю платформы, катучие опоры под секцией на нижней платформе, тензометрические опоры, в котором между основанием секции и катучими опорами установлена промежуточная платформа, к которой шарнирно прикреплены гидродомкраты горизонтальных усилий, противоположные концы которых имеют шарнирные связи с колоннами стенда. Гидродомкраты смонтированы соосно с тензометрическими опорами. Шарнирные связи выполнены в виде рычагов между гидродомкратами и колоннами с одной боковой стороны стенда и наклонных тяг между гидродомкратами или рычагами и верхней платформой или колоннами с другой боковой стороны стенда с креплением к колоннам на уровне не менее 50% высоты секции в стенде.

На фиг. 1 показан стенд, вид со стороны продольного расположения секции крепи; на фиг. 2 и 3 - варианты стенда с рычагами и наклонными тягами, шарнирно связанными с верхней платформой и колоннами соответственно.

Стенд включает несущие колонны 1, домкраты вертикальных усилий 2, верхнюю 3 и нижнюю 4 платформы, катучие опоры 5, тензометрические опоры 6, промежуточную платформу 7, гидродомкраты горизонтальных усилий 8. Стенд может включать рычаги 9 и наклонные тяги 10. В стенде испытывается рычажно-шарнирная связь 11 между основанием 12 и перекрытием 13 секции механизированной крепи, оснащенной гидравлическими стойками 14.

Для исключения относительного продольного смещения основание 12 фиксируется на промежуточной платформе 7, а перекрытие 13 фиксируется на верхней платформе 3.

Работа на стенде осуществляется следующим образом. При помощи гидростоек 14 секция раздвигается до контакта или незначительного зазора между перекрытием 13 и верхней платформой 3. Далее при помощи гидродомкратов 8 промежуточная платформа 7 вместе с секцией крепи предварительно выставляется в горизонтальном направлении с обеспечением фиксации перекрытия 13 от продольного смещения. При помощи домкратов 2 производится нагружение секции вертикальными усилиями при одновременном создании горизонтальных усилий гидродомкратами 8. При помощи последних создаются предварительное горизонтальное натяжение системы, выбор хода, связанного с упругостью и достижение задаваемого уровня горизонтальной нагрузки.

Ориентировочная оценка горизонтальных усилий производится по давлению в гидродомкратах 8 с учетом площади их поршневых полостей, а высокоточное определение усилий осуществляется при помощи тензоопор 6.

При достижении вертикальных усилий, равных сопротивлению секции, и ее дальнейшем нагружении происходит вертикальное перемещение верхней платформы 3 совместно с перекрытием 13. При этом горизонтальные усилия передаются от гидродомкратов 8 на промежуточную платформу 7, через рычажный механизм 11 на перекрытие 13 и далее через верхнюю платформу 3, скользящую по колоннам 1, на сами колонны на уровне, определяемом в основном высотой секции в стенде.

Разгрузка колонн 1 и их крепления в стенде от прилагаемых горизонтальных нагрузок и создаваемых ими моментов нагружения возможна при замыкании горизонтальных усилий через систему рычагов 9 и наклонных тяг 10. Величина указанной разгрузки, вплоть до полного значения, зависит от геометрических размеров применяемого стенда и их соотношения с величинами А, Б, В, Г, указанными на фиг. 2 и 3.

Применение рычагов 9 и наклонных тяг 10 приводит к изменению вертикальных усилий, воздействующих на колонны 1, однако, этот вектор усилий наименее опасен, т. к. колонны применяются прежде всего для восприятия вертикальных нагрузок.

Предлагаемый стенд по сравнению с существующими стендами, оснащенными колоннами, позволяет существенно повысить величину горизонтальных нагрузок, прилагаемых к секции крепи при ее испытании, с одновременным воздействием вертикальными нагрузками, а технические решения, заложенные в стенд, указывают пути модернизации существующих стендов для расширения их технических возможностей.

Источники информации 1. Авторское свидетельство СССР N 641114, кл. E 21 D 23/00, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР N 981620, кл. E 21 D 23/00, 1982.

Формула изобретения

1. Стенд для испытания секций шахтной механизированной крепи, включающий несущие колонны, домкраты вертикальных усилий, верхнюю и нижнюю платформы, катучие опоры под секцией на нижней платформе, тензометрические опоры, отличающийся тем, что между основанием секции и катучими опорами установлена промежуточная платформа, к которой шарнирно прикреплены гидродомкраты горизонтальных усилий, противоположные концы которых имеют шарнирные связи с колоннами стенда.

2. Стенд по п.1, отличающийся тем, что гидродомкраты смонтированы соосно с тензометрическими опорами.

3. Стенд по п.1, отличающийся тем, что шарнирные связи включают рычаги между гидродомкратами и колоннами с одной боковой стороны стенда и наклонные тяги между гидродомкратами или рычагами и верхней платформой или колоннами с другой боковой стороны стенда с креплением к колоннам на уровне не менее 50% высоты секции в стенде.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3