Замок вузла податливості металевого рамного податливого кріплення із шахтних спецпрофілів “м7д”

Реферат: Замок вузла податливості металевого рамного податливого кріплення із шахтних спецпрофілів містить планку-стабілізатор, що включає планку і два упори, виконані у вигляді не замкнутих знизу коробчастих профілів і сполучені з кінцевими частинами планки зварними з'єднаннями, отвори в планці і отвори в упорах, а також кріпильну скобу П-подібної форми з різьбовими кінцями, пропущеними через отвори упорів і отвори планки, і розташовані між ними внапустку внутрішній і зовнішній спецпрофілі, що мають денця, похилі бічні стінки, фланці і кріпильні гайки, встановлені на різьбових кінцях кріпильної скоби. В планці-стабілізаторі планка виконана з увігнутою середньою частиною у вигляді рівнобічної трапеції, за допомогою якої вона охоплює денце і, частково, охоплює похилі бічні стінки внутрішнього спецпрофілю. При цьому глибина h увігнутої середньої частини планки складає 0,45-0,55 відстані Н від зовнішньої поверхні денця до фланців внутрішнього спецпрофілю, а кут 1 нахилу бічних стінок увігнутої середньої частини планки до осі 0-0 замка складає 1=12-14°. UA 71969 U (12) UA 71969 U UA 71969 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до галузі гірничої справи, зокрема до проблеми затисків для ковзаючого з'єднання при надмірному навантаженні ланок рам металевих податливих кріплень, виконаних з шахтних спецпрофілів і використовуваних для кріплення гірничих виробок вугільних, рудних і сланцевих шахт. З рівня техніки відомий замок вузла податливості металевого рамного податливого кріплення із шахтних спецпрофілів, що містить планку з отворами і кріпильну скобу П-подібної форми з різьбовими кінцями, пропущеними через отвори планки, розташовані між ними внапустку внутрішній і зовнішній спецпрофілі, гайки і закладні упорні скоби -подібної форми, виконані з отворами в полицях, через які пропущені різьбові кінці кріпильної скоби, і встановлені між планкою і фланцями внутрішнього спецпрофілю бічними стінками всередину ["З'єднувальний вузол металевого податливого кріплення із спецпрофілю", UA43111 (А) (Сугаренко Г.Г., Халимендик Ю.М.), E21D11/14, 15.11.2001, аналог] [1]. Кожна упорна скоба -подібний або -подібної форми одним кінцем упирається у фланець внутрішнього спецпрофілю, а іншим кінцем - в плоску планку. Цей замок має просту конструкцію, підвищену універсальність і технологічність, а також знижену металоємність і собівартість виготовлення. Проте в цій конструкції не реалізовано повне силове замикання замка вузла податливості кріплення через те, що кінцями планок і полиці упорних скоб є консолі, які можуть підлягати згину і деформації навіть при збільшенні їх товщини. Викликано це тим, що упорні скоби мають не замкнутий по периметру профіль. Тому при затягуванні гайок і додаванні великих навантажуючих зусиль недостатня жорсткість замка приводить до неповного прилягання полиць упорних скоб до планки, повороту кінцевих частин планки, ексцентричного навантаження різьбових з'єднань різьбових кінців кріпильної скоби з гайками і порушення стабільності роботи, як замка, так і кріплення в цілому. Таким чином, задача підвищення жорсткості конструкції замка з плоскою планкою, у тому числі і вузла податливості, а також стабільності їх роботи у складі кріплення вирішена лише частково. З рівня техніки відомий замок вузла податливості металевого рамного податливого кріплення із шахтних спецпрофілів, що містить планку з отворами і кріпильну скобу П-подібної форми з різьбовими кінцями, пропущеними через отвори планки, розташовані між ними внапустку внутрішній і зовнішній спецпрофілі, гайки, і встановлені між планкою і фланцями внутрішнього спецпрофілю упорні елементи, виконані у вигляді замкнутих по периметру профілів з отворами, через які пропущені різьбові кінці кріпильної скоби ["Замок вузла податливості металевого рамного податливого кріплення із шахтних спецпрофілів", UA56078 (С2) (Сугаренко Г.Г., Алієв Н.А., Кириченко В.Я.) E21D11/22, E21D11/14, 15.11.2004, аналог] [2]. Упорні елементи виконані у вигляді скоб U-подібної форми, у яких між полицями встановлені замикаючі розпірні елементи, а бічні стінки виконані двогранними, при цьому зовнішні грані контактують з похилими бічними стінками внутрішнього спецпрофілю, а внутрішні грані розташовані симетрично зовнішнім граням. Розпірні елементи можуть бути виконані у вигляді зовнішніх ребер, зовнішніх і внутрішніх ребер, а також круглих, порожнистих або фігурних стрижнів. У зв'язку з тим, що упорні елементи спільно з розпірними елементами утворюють замкнутий по периметру профіль,в цій конструкції реалізовано повне силове замикання замка. Цей замок характеризується простотою конструкції, підвищеною універсальністю і технологічністю, а також прийнятною металоємністю і собівартістю виготовлення. Недоліком цього замка є його зайва жорсткість, що приводить до неприпустимих спотворень параметрів робочої характеристики кріплення. Викликано це тим, що зусилля затягування, які передаються, головним чином, зовнішніми гранями упорних елементів в бічні стінки внутрішнього спецпрофілю, створюють надмірні зусилля заклинювання упорних елементів при затягуванні замків. При роботі таких замків у складі кріплення в податливому режимі, згадані зусилля викликають крутні моменти навколо осей різьбових кінців кріпильних скоб, що приводить до деформації контактних поверхонь зовнішніх граней упорних елементів. З цієї причини порушується плавність роботи вузла податливості кріплення, і він набуває різко пилкоподібну характеристику робочого опору, при якій порушується стабільність робочого опору, а відхилення величини робочого опору від проектної величини значно перевищують допустимі ±10-12 %. При цьому величина робочого опору може бути рівна нулю або досягати величини несучої здатності кріплення. 1 UA 71969 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 У першому випадку кріплення не чинить необхідного опору гірничому тиску і стає непрацездатним, а в другому випадку кріплення втрачає податливість і переходить в жорсткий режим роботи ще до вичерпання проектної величини конструктивної податливості, що знижує надійність роботи замка, вузла податливості і кріплення в цілому. Крім того, такий замок вельми чутливий до деформацій стінок спецпрофілів арочного кріплення, які неминучі при їх криволінійному згинанні в роликовому згинальному пристрої. При цьому контакт зовнішніх граней упорних елементів і внутрішнього спецпрофілю в замку, залежно від площі і форми плями контакту, може відбуватися, як по всій поверхні сполучення, так і по незначній її частині, що суттєво впливає на зусилля затягування замка і приводить до відхилення фактичної величини робочого опору кріплення від проектної. З рівня техніки відомий замок вузла податливості металевого рамного податливого кріплення із шахтних спецпрофілів, що містить, щонайменше, одну планку з отворами і, щонайменше, одну кріпильну скобу П-подібної форми з різьбовими ділянками на кінцях, пропущеними через отвори кожної планки, розташовані між ними внапустку внутрішній і зовнішній спецпрофілі, гайки і встановлені між планками і фланцями внутрішнього спецпрофілю упорні елементи ["Замок вузла податливості металевого рамного податливого кріплення із шахтних спецпрофілів "М4", UA4932 (U) (ВАТ "ДОНЕРМ") E21D11/22, E21D11/14, 15.02.2005, аналог] [3]. Упорними елементами є замкнуті по периметру профілі з отворами, через які пропущені кінці з різьбовими ділянками кожної кріпильної скоби і виконані у вигляді трубчастих паралелограмів з верхніми і нижніми виступами, розташованими в зонах гострих кутів паралелограмів, при цьому верхні виступи упорних елементів упираються в місця сполучень фланців з похилими бічними стінками внутрішніх спецпрофілів, а нижні виступи взаємодіють з кінцевими частинами планок. Завдяки тому, що упорні елементи виконані у вигляді трубчастих паралелограмів з верхніми і нижніми виступами, розташованими в зонах гострих кутів паралелограмів, забезпечується формування простої у виготовленні, універсальної і надійнішої в експлуатації замкнутої по периметру форми полого профілю. Недоліки відомого замка полягають в наступному: - упорні елементи мають асиметричну форму і недостатню жорсткість і міцність, що вимушує використовувати як додатковий несучий засіб пряму важку планку, що працює на вигин; - можливе неповне блокування перекосу площини кріпильної скоби і планки щодо подовжньої осі поперечного перетину профілів, що сполучаються, що пояснюється тим, що пряма планка не здатна запобігти власному кутовому перекосу і перекосу кріпильної скоби при роботі замка у складі кріплення під навантаженням в податливому режимі. Згадані конструктивні недоліки знижують основні характеристики відомого замка, оскільки не забезпечують повною мірою основні вимоги до замкових з'єднань вузлів податливості металевих кріплень з шахтних спецпрофілів - постійність заданої величини робочого опору в інтервалі конструктивної податливості кріплення, а також знижують жорсткість і надійність його конструкції. Крім того, такий замок передбачає використання прямої несучої конструкції планки, що працює на вигин, що підвищує її масу і, відповідно, масу замка. З рівня техніки відомий також найбільш близький по кількості загальних ознак і технічному результату, що досягається, замок вузла податливості металевого рамного податливого кріплення із шахтних спецпрофілів, що містить планку-стабілізатор, що включає планку і два упори, виконані у вигляді не замкнутих знизу коробчастих профілів і сполучені з кінцевими частинами планки зварними з'єднаннями, отвори в планці і отвори в упорах, а також кріпильну скобу П-подібної форми з різьбовими кінцями, пропущеними через отвори упорів і отвори планки, і розташовані між ними внапустку внутрішній і зовнішній спецпрофілі, що мають денця, похилі бічні стінки, фланці і кріпильні гайки, встановлені на різьбових кінцях кріпильної скоби ["Замок вузла податливості металевого рамного податливого кріплення із шахтних спецпрофілів "М7" UA4933 (U) (ВАТ "ДОНЕРМ") E21D11/22, E21D11/14, 15.02.2005, найбільш близький аналог - прототип] [4]. Планка виконана прямою, а висота упорів рівна відстані від зовнішньої поверхні денця внутрішнього спецпрофілю (від планки) до його фланців. Недоліком відомого замка є велика металоємність, недостатня жорсткість і міцність упорів планки-стабілізатора, а також те, що не досягається стабілізація параметрів робочого опору вузла податливості в інтервалі конструктивної податливості кріплення, при роботі в податливому режимі, що знижує його надійність. 2 UA 71969 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Підвищена металоємність замка пояснюється тим, що планка виконана прямою, а висота двох упорів рівна практично висоті похилої бічної стінки внутрішнього спецпрофілю. При цьому кріпильна скоба П-подібної форми має довгі різьбові кінці, що в сукупності суттєво збільшує геометричні параметри і вагові характеристики, як планки-стабілізатора і кріпильної скоби, так і замка в цілому. Недостатня міцність упорів планки стабілізатора замка пояснюється великою висотою упорів планки-стабілізатора, виконаних у вигляді не замкнутих знизу коробчастих профілів, внаслідок чого їх опорні бічні стінки мають знижену подовжню стійкість від вертикального навантаження, що знижує жорсткість і міцність замка. Крім того, у зв'язку з тим, що кріпильна скоба має велику довжину кінцевих частин, яка перевищує висоту сполучених внутрішнього і зовнішнього профілів і товщини планки, то відносне ковзання внутрішнього і зовнішнього спецпрофілів, при роботі кріплення в податливому режимі, приводить до перекосу кріпильної скоби із-за великого плеча захоплення зовнішнього спецпрофілю (довжини кінцевих частин скоби). З цієї причини суттєво порушується плавність роботи вузла податливості кріплення, відносне ковзання внутрішнього і зовнішнього спецпрофілів в податливому режимі роботи кріплення відбувається ривками, робочий опір кріплення набуває різко виражену пилкоподібну характеристику, внаслідок чого порушується стабільність робочого опору в інтервалі конструктивної податливості кріплення, а відхилення величини робочого опору від проектної величини значно перевищують допустимі ± 10-12 %, що знижує надійність замка і негативно впливає на стан виробки, що підтримується кріпленням. Згадані конструктивні недоліки погіршують основні характеристики відомого замка, оскільки не забезпечують повною мірою основні вимоги до замкових з'єднань вузлів податливості металевих кріплень з шахтних спецпрофілів - постійність заданої величини робочого опору на інтервалі конструктивної податливості кріплення, а також знижують жорсткість і надійність його конструкції. У основу корисної моделі поставлена технічна задача - удосконалити замок вузла податливості металевого рамного податливого кріплення із шахтних спецпрофілів і шляхом зміни форми планки з прямої на фігурну, яка частково охоплює внутрішній спецпрофіль на оптимальну величину, що приводить до зменшення висоти упорів і довжини різьбових кінців кріпильної скоби П-подібної форми, забезпечити компактну конструкцію планки-стабілізатора і кріпильної скоби з меншими геометричними параметрами і ваговими характеристиками і блокування кутового перекосу кріпильної скоби при роботі замка у складі кріплення під навантаженням в податливому режимі. Технічний результат, який досягається при розв'язанні поставленої технічної задачі і використанні вдосконаленого замка вузла податливості металевого рамного податливого кріплення із шахтних спецпрофілів, полягає в зниженні металоємності, підвищенні жорсткості, міцності і надійності замка, а також в забезпеченні стабілізації параметрів робочого опору вузла податливості, що формується замком, в інтервалі конструктивної податливості кріплення. Поставлена технічна задача розв'язується, а технічний результат досягається тим, що в замку вузла податливості металевого рамного податливого кріплення із шахтних спецпрофілів, що містить планку-стабілізатор, що включає планку і два упори, виконані у вигляді не замкнутих знизу коробчастих профілів і сполучені з кінцевими частинами планки зварними з'єднаннями, отвори в планці і отвори в упорах, а також кріпильну скобу П-подібної форми з різьбовими кінцями, пропущеними через отвори упорів і отвори планки, і розташовані між ними внапустку внутрішній і зовнішній спецпрофілі, що мають денця, похилі бічні стінки, фланці і кріпильні гайки, встановлені на різьбових кінцях кріпильної скоби, згідно корисної моделі, в планці-стабілізаторі планка виконана з увігнутою середньою частиною у вигляді рівнобічної трапеції, за допомогою якої вона охоплює денце і, частково, охоплює похилі бічні стінки внутрішнього спецпрофілю, при цьому глибина h увігнутої середньої частини планки складає 0,45-0,55 відстані Н від зовнішньої поверхні денця до фланців внутрішнього спецпрофілю, а кут 1 нахилу бічних стінок увігнутої середньої частини планки до осі 0-0 замка складає 1=12-14. У зв'язку з тим, що в планці-стабілізаторі планка виконана з увігнутою середньою частиною у вигляді рівнобічної трапеції, за допомогою якої вона охоплює денце і, частково, охоплює похилі бічні стінки внутрішнього спецпрофілю, досягається напівобхват внутрішнього спецпрофілю і фіксація фігурної планки бічними стінками згаданою увігнутою середньою частиною. За рахунок цього виключається кутовий перекіс, як фігурної планки, так і кріпильної скоби замка щодо подовжньої осі спецпрофілів при роботі замка у складі кріплення під навантаженням в податливому режимі, що забезпечує стабілізацію параметрів робочого опору 3 UA 71969 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 вузла податливості в інтервалі конструктивної податливості кріплення, причому відхилення величини робочого опору від проектної величини не перевищують допустимі ±10-12 %. При цьому виконання планки з увігнутою середньою частиною у вигляді рівнобічної трапеції приводить до зменшення висоти упорів і довжини різьбових кінців кріпильної скоби П-подібної форми, що підвищує жорсткість і міцність, як упорів, так і планки-стабілізатора, а також зменшує геометричні параметри і вагові характеристики замка. При цьому маса вдосконаленого замка по порівнянню з масою замка по прототипу [4] знижується на 15-18 %. Дослідним шляхом встановлено, що найбільш ефективне і оптимальне поєднання геометричних параметрів і вагових характеристик, а також параметрів робочого опору вузла податливості в інтервалі конструктивної податливості кріплення у замка, досягається, коли глибина h увігнутої середньої частини планки складає 0,45-0,55 відстані Н від зовнішньої поверхні денця до фланців внутрішнього спецпрофілю. Вибір h0,55 Н також недоцільний, оскільки в цьому випадку суттєво зменшується висота упорів і вони, хоча і знижують вагові характеристики замка, але перестають виконувати функцію стабілізаторів, оскільки перетворюються на надмірно жорстку конструкцію, яка не дозволяє забезпечити стабілізацію параметрів робочого опору вузла податливості в інтервалі конструктивної податливості кріплення. Вибраний кут 1 нахилу бічних стінок увігнутої середньої частини планки до осі 0-0 замку в межах 1=12-14° є оптимальним, оскільки забезпечує щільний обхват внутрішнього спецпрофілю, що запобігає кутовому перекосу, як планки-стабілізатора, так і кріпильної скоби щодо розташованих між ними внапустку внутрішнього і зовнішнього спецпрофілів, що забезпечує їх плавне без ривків ковзання при роботі кріплення в режимі податливості і стабілізацію параметрів робочого опору вузла податливості в інтервалі конструктивної податливості кріплення. Корисна модель має і додаткові відмінності, які характеризують її в різних модифікаціях виконання. У замку вузла податливості металевого рамного податливого кріплення із шахтних спецпрофілів, згідно з корисною моделлю, в планці-стабілізаторі упори можуть бути виконані у вигляді не замкнутої знизу по більшій основі рівнобічної трапеції з упорними верхніми полицями, в яких виконані овальні отвори, велика вісь яких розташована уздовж планки, і опорними бічними полицями, сполученими між собою радіусними переходами, причому упори закріплені на кінцевих частинах планки так, що опорні бічні полиці розташовані уздовж кінцевих частин планки і під кутом 2=82-85° до площини кінцевих частин планки (модифікація 1). У замку вузла податливості металевого рамного податливого кріплення із шахтних спецпрофілів (модифікація 1) в планці-стабілізаторі зовнішній радіус R1 кривизни радіусних переходів упорів складає R1=10-14 мм. У замку вузла податливості металевого рамного податливого кріплення із шахтних спецпрофілів (модифікація 1) в планці-стабілізаторі упори можуть бути виконані у вигляді відрізків спецпрофілів, що включають денце і частини похилих бічних стінок. У замку вузла податливості металевого рамного податливого кріплення із шахтних спецпрофілів, згідно з корисною моделлю, в планці-стабілізаторі упори можуть бути виконані у вигляді не замкнутої знизу по більшій основі нерівнобічної трапеції з упорними верхніми полицями, в яких виконані овальні отвори, велика вісь яких розташована уздовж планки, і опорними бічними полицями, сполученими між собою внутрішніми радіусними переходами, а також зовнішніми радіусними переходами, причому упори закріплені на кінцевих частинах планки так, що опорні бічні полиці розташовані упоперек кінцевих частин планки, при цьому внутрішні опорні бічні полиці розташовані вертикально до площини кінцевих частин планки, а зовнішні опорні бічні полиці розташовані похило під кутом 3=80-87° до площини кінцевих частин планки (модифікація 2). У замку вузла податливості металевого рамного податливого кріплення із шахтних спецпрофілів (модифікація 2) в планці-стабілізаторі зовнішній радіус R2 кривизни внутрішніх радіусних переходів упорів складає R2=8-10 мм, а зовнішній радіус R3 кривизни зовнішніх радіусних переходів складає R3=15-25 мм. Надалі корисна модель пояснюється прикладом її здійснення з посиланнями на креслення, що додаються. 4 UA 71969 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 На фіг. 1 зображений замок вузла податливості металевого рамного податливого кріплення із шахтних спецпрофілів, загальний вигляд (модифікація 1). На фіг. 2 зображена планка-стабілізатор замка вузла податливості металевого рамного податливого кріплення із шахтних спецпрофілів, аксонометрія (модифікація 1). На фіг. 3 зображений замок вузла податливості металевого рамного податливого кріплення із шахтних спецпрофілів, аксонометрія (модифікація 1). На фіг. 4 зображений замок вузла податливості металевого рамного податливого кріплення із шахтних спецпрофілів, загальний вигляд (модифікація 2). На фіг. 5 зображена планка-стабілізатор замка вузла податливості металевого рамного податливого кріплення із шахтних спецпрофілів, аксонометрія (модифікація 2). На фіг. 6 зображений замок вузла податливості металевого рамного податливого кріплення із шахтних спецпрофілів, аксонометрія (модифікація 2). Замок вузла податливості металевого рамного податливого кріплення із шахтних спецпрофілів (фіг. 1-6) містить планку-стабілізатор 1 (фіг. 1, 4), що включає планку 2 і два упори 3, виконані у вигляді не замкнутих знизу коробчастих профілів і сполучені з кінцевими частинами планки 1 зварними з'єднаннями 4, отвори 5 в планці 2 і отвори 6 в упорах 3, а також кріпильну скобу 7 П-подібної форми з різьбовими кінцями 8, пропущеними через отвори 6 упорів 3 і отвори 5 планок 2, і розташовані між ними внапустку внутрішній 9 і зовнішній 10 спецпрофілі (9, 10), що мають денця 11, похилі бічні стінки 12, фланці 13 і кріпильні гайки 14, встановлені на різьбових кінцях 8 кріпильної скоби 7. Головними особливостями замка вузла податливості металевого рамного податливого кріплення із шахтних спецпрофілів є наступні зміни його конструкції. У замку вузла податливості металевого рамного податливого кріплення із шахтних спецпрофілів в планці-стабілізаторі 1 планка 2 виконана з увігнутою середньою частиною 15 у вигляді рівнобічної трапеції, за допомогою якої (15) вона (2) охоплює денце 11 і, частково, охоплює похилі бічні стінки 12 внутрішнього спецпрофілю 9, при цьому глибина h увігнутої середньої частини 15 планок 2 складає 0,45-0,55 відстані Н від зовнішньої поверхні денця 11 до фланців 13 внутрішнього спецпрофілю 9, а кут 1 нахилу бічних стінок 16 увігнутій середній частині 15 планок 1 до осі 0-0 замка складає 1=12-14°. Додатковими особливостями замка вузла податливості металевого рамного податливого кріплення із шахтних спецпрофілів є наступні модифікації 1, 2 його конструкції. У замку вузла податливості металевого рамного податливого кріплення із шахтних спецпрофілів (модифікація 1) в планці-стабілізаторі 1 упори 3 виконані у вигляді не замкнутої знизу по більшій основі рівнобічної трапеції з упорними верхніми полицями 17, в яких виконані овальні отвори 6, велика вісь яких розташована уздовж планки 2, і опорними бічними полицями 18, сполученими між собою 17, 18 радіусними переходами 19, причому упори 3 закріплені на кінцевих частинах планки 2 так, що опорні бічні полиці 18 розташовані уздовж кінцевих частин планки 2 і під кутом 2=82-85° до площини кінцевих частин планки 2. Причому зовнішній радіус R1 кривизни радіусних переходів 19 упорів 3 складає R1=10-14 мм. А упори 3 можуть бути виконані у вигляді відрізків спецпрофілів 5, 6, що включають денце 11 і частини похилих бічних стінок 12. У замку вузла податливості металевого рамного податливого кріплення із шахтних спецпрофілів (модифікація 2), згідно з корисною моделлю, в планці-стабілізаторі 1 упори 3 виконані у вигляді не замкнутої знизу по більшій основі нерівнобічної трапеції з упорними верхніми полицями 17, в яких виконані овальні отвори 6, велика вісь яких розташована уздовж планки 2, і опорними бічними полицями 18, сполученими між собою (17, 18) внутрішніми радіусними переходами 20, а також зовнішніми радіусними переходами 21, причому упори 3 закріплені на кінцевих частинах планки 2 так, що опорні бічні полиці 18 розташовані упоперек кінцевих частин планки 2, при цьому внутрішні опорні бічні полиці 18 розташовані вертикально до площини кінцевих частин планки 2, а зовнішні опорні бічні полиці 18 розташовані похило під кутом 3=80-87° до площини кінцевих частин планки 2. При цьому зовнішній радіус R2 кривизни внутрішніх радіусних переходів 20 упорів З складає R2=8-10 мм, а зовнішній радіус R3 кривизни зовнішніх радіусних переходів 21 складає R 3=15-25 мм. Замок вузла податливості металевого рамного податливого кріплення із шахтних спецпрофілів працює таким чином. При зведенні кріплення його ланки - внутрішній 9 і зовнішній 10 спецпрофілі (9, 10) рами зчленовують внапустку і сполучають замками у вузлах податливості. 5 UA 71969 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Внутрішній 9 і зовнішній 10 спецпрофілі (9, 10) у вузлах податливості стискають замками з певним зусиллям, гранична величина якого залежить від конструктивних особливостей і можливості самих замків. В процесі утворення навколо контуру виробки зони не пружних деформацій відбувається всебічне зовнішнє обтискання кріплення порушеними породами гірничого масиву. При всебічному обтисканні податливого кріплення в замках вузлів податливості відбувається взаємне ковзання внутрішніх 9 і зовнішніх 10 спецпрофілів (9, 10) з одночасною зміною поперечного перетину рами. Ковзання внутрішніх 9 і зовнішніх 10 спецпрофілів (9, 10) податливого кріплення у вузлах податливості залежить від робочої характеристики жолобчастих спецпрофілів і обумовлене формою їх поперечного перетину і матеріалом. При цьому в замках вузлів податливості кріплення упори 3 планки-стабілізатора 1 упорними верхніми полицями 17 контактують з фланцями 13 внутрішнього спецпрофілю 9, внаслідок чого забезпечується щільне прилягання упорних верхніх полиць 17 до фланців 13 і дія на них розосередженої по всій довжині упорних верхніх полиць 17 навантажень і створення стабільних зусиль тертя між внутрішнім 9 і зовнішнім 10 спецпрофілями (9, 10) у вузлах податливості, що забезпечує стабілізацію параметрів робочого опору вузлів податливості в інтервалі конструктивної податливості кріплення. Завдяки тому, що планка 2 планки-стабілізатора 1 виконана з увігнутою середньою частиною 15 у вигляді рівнобічної трапеції, за допомогою якої (15) вона (2) охоплює денце 11 і, частково, охоплює похилі бічні стінки 12 внутрішнього спецпрофілю 9, досягається напівобхват внутрішнього спецпрофілю 9 і фіксація планки 2 бічними стінками її (2) увігнутою на глибину h=(0,45-0,55) Н середньої частини 15 в положенні, при якому планка 2 планки-стабілізатора 1 розташована упоперек сполученими внапустку внутрішнього 9 і зовнішнього 10 спецпрофілів (9, 10). При цьому виконання планки 2 з увігнутою середньою частиною 15 у вигляді рівнобічної трапеції приводить до зменшення висоти упорів 3 і довжини різьбових кінців 8 кріпильної скоби 7 П-подібної форми, що підвищує жорсткість і міцність, як упорів 3, так і планки-стабілізатора 1, а також зменшує геометричні параметри і вагові характеристики замка. При цьому маса вдосконаленого замка в порівнянні з масою замка по прототипу [4] знижується на 15-18 %. Найбільш афективне і оптимальне поєднання геометричних параметрів і вагових характеристик, а також параметрів робочого опору вузла податливості в інтервалі конструктивної податливості кріплення замка, досягається, коли глибина h увігнутої середньої частини 15 планок 2 складає 0,45-0,55 відстані Н від зовнішньої поверхні денця 11 до фланців 13 внутрішнього спецпрофілю 9. Вибір глибини увігнутої середньої частини 15 планок 2 менше нижньої межі (h0,55 Н) також не доцільний, оскільки в цьому випадку суттєво зменшується висота упорів 3 і вони, хоча і знижують вагові характеристики замка, але перестають виконувати функцію стабілізаторів, оскільки перетворюються на надмірно жорстку конструкцію, яка не дозволяє забезпечити стабілізацію параметрів робочого опору вузла податливості в інтервалі конструктивної податливості кріплення. Вибраний кут 1 нахилу бічних стінок увігнутої середньої частини 15 планок 2 до осі 0-0 замка в межах 1=12-14 забезпечує щільний обхват внутрішнього спецпрофілю 9, що запобігає кутовому перекосу, як планки-стабілізатора 1, так і кріпильної скоби 7 щодо розташованих між ними внапустку внутрішнього 9 і зовнішнього 10 спецпрофілів (9, 10), що забезпечує їх плавне без ривків ковзання при роботі кріплення в режимі податливості і стабілізацію параметрів робочого опору вузла податливості в інтервалі конструктивної податливості кріплення. При цьому виключається кутовий перекіс, як планки 2, так і кріпильної скоби 7 замка щодо подовжньої осі спецпрофілів 9, 10 при роботі замка у складі кріплення під навантаженням в податливому режимі, що додатково забезпечує стабілізацію параметрів робочого опору вузла податливості в інтервалі конструктивної податливості конкретного кріплення. За рахунок цього вузли податливості в період навантаження кріплення створюють не пилкоподібну, а суттєво згладжену плавно наростаючу характеристику їх робочого опору, а, 6 UA 71969 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 досягши геомеханічної рівноваги системи "кріплення - масив", забезпечують стабільну проектну величину робочого опору. При цьому відхилення величини робочого опору кріплення від проектної величини не перевищують допустимі ±10-12 %. Робота замка у складі вузла податливості металевого рамного податливого кріплення із шахтних спецпрофілів здійснюється наступним чином. При гірничому тиску, що перевищує опір податливості кріплення, внутрішній 9 і зовнішній 10 спецпрофілів (9, 10), що скріплені замками у вузлах податливості, під дією зсуву масиву гірничих порід ковзають один щодо одного, внаслідок чого змінюються геометричні параметри і, відповідно, поперечний перетин рами. Стала геомеханічна рівновага системи "кріплення - масив" забезпечується силами тертя контактних поверхонь внутрішнього 9 і зовнішнього 10 спецпрофілів (9, 10), тобто силами опору у вузлах податливості, створюваними замками. В процесі навантаження кріплення взаємне ковзання внутрішнього 9 і зовнішнього 10 спецпрофілів (9, 10) в податливому режимі здійснюється із забезпеченням стабільної і оптимальної величини робочого опору, який потрібний для нормальної роботи податливого кріплення конкретної конструкції. У подальший період роботи кріплення в податливому режимі при гірничому тиску, що перевищує опір податливості кріплення, встановлюється проміжна геомеханічна рівновага системи "кріплення - масив". Під дією подальшого зсуву масиву гірничих порід, процес плавного ковзання внутрішніх 9 і зовнішніх 10 спецпрофілів (9, 10) що скріпляють замками у вузлах податливості, постійно повторюється і встановлюється подальша проміжна геомеханічна рівновага системи "кріплення - масив". Це відбувається до тих пір, поки не встановиться кінцева геомеханічна рівновага системи "кріплення - масив" в новому стані, аж до вичерпання всієї величини конструктивної податливості кріплення. Після вичерпання всієї величини конструктивної податливості кріплення його поперечний перетин досягає мінімальної величини і кріплення переходить в жорсткий режим роботи. Пропонований замок (модифікації 1, 2) має просту для масового виробництва конструкцію і характеризується відносно малою собівартістю виготовлення. Незначні додаткові витрати по виготовленню вдосконалених упорів 3 і фігурної планки 2 планки-стабілізатора 1 вдосконаленого замка вузла податливості металевого рамного податливого кріплення із шахтних спецпрофілів, компенсуються забезпеченням стабілізації параметрів робочого опору вузлів податливості в інтервалі конструктивної податливості кріплення, збільшенням жорсткості і міцності, підвищенням надійності і зниженням металоємності замка. Корисна модель не обмежується описаними і зображеними на кресленнях (модифікації 1, 2) особливостями конструкції, але може бути змінена, модифікована або доповнена в рамках об'єму, обмеженого формулою корисної моделі. Дослідні зразки пропонованого замка перевірені в процесі стендових випробувань, а також в реальних шахтних умовах. Результати випробувань дослідних зразків вдосконаленого замка повністю підтвердили його технічну і економічну ефективність, а також доцільність його широкого використання. Наведені відомості підтверджують можливість промислової придатності пропонованого замка вузла податливості металевого рамного податливого кріплення із шахтних спецпрофілів, який може бути виготовлений в умовах промислового виробництва на будь-якому механічному заводі гірничого машинобудування і може знайти широке застосування на вугільних шахтах Донбасу для стабілізації параметрів робочої характеристики вживаних кріплень, зниження металоємності, підвищення жорсткості, міцності і надійності, а також додатково безпеки ведення гірничих робіт. Перелік позначень 1) планка-стабілізатор 2) планка 3) упор 4) зварні з'єднання 5) отвори в планці 6) отвори в стабілізаторі 7) кріпильна скоба 8) різьбові кінці кріпильної скоби 7 UA 71969 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 9) внутрішній спецпрофіль 10) зовнішній спецпрофіль 11) денце спецпрофілю (внутрішнього або зовнішнього) 12) похилі бічні стінки спецпрофілю (внутрішнього або зовнішнього) 13) фланці спецпрофілю (внутрішнього або зовнішнього) 14) гайки 15) увігнута середня частина планки 16) бічні похилі стінки увігнутої середньої частини планки 17) упорні верхні полиці стабілізаторів 18) опорні бічні полиці стабілізаторів 19) радіусні переходи стабілізаторів 20) внутрішні радіусні переходи 21) зовнішні радіусні переходи. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 1. Замок вузла податливості металевого рамного податливого кріплення із шахтних спецпрофілів, що містить планку-стабілізатор (1), що включає планку (2) і два упори (3), виконані у вигляді не замкнутих знизу коробчастих профілів і сполучені з кінцевими частинами планки (1) зварними з'єднаннями (4), отвори (5) в планці (2) і отвори (6) в упорах (3), а також кріпильну скобу (7) П-подібної форми з різьбовими кінцями (8), пропущеними через отвори (6) упорів (3) і отвори (5) планки (2), і розташовані між ними внапустку внутрішній (9) і зовнішній (10) спецпрофілі (9, 10), що мають денця (11), похилі бічні стінки (12), фланці (13) і кріпильні гайки (14), встановлені на різьбових кінцях (8) кріпильної скоби (7), який відрізняється тим, що в планці-стабілізаторі (1) планка (2) виконана з увігнутою середньою частиною (15) у вигляді рівнобічної трапеції, за допомогою якої (15) вона (2) охоплює денце (11) і, частково, охоплює похилі бічні стінки (12) внутрішнього спецпрофілю (9), при цьому глибина h увігнутої середньої частини (15) планки (2) складає 0,45-0,55 відстані Н від зовнішньої поверхні денця (11) до фланців (13) внутрішнього спецпрофілю (9), а кут 1 нахилу бічних стінок (16) увігнутої середньої частини (15) планки (1) до осі 0-0 замка складає 1=12-14°. 2. Замок вузла податливості металевого рамного податливого кріплення із шахтних спецпрофілів за п. 1, який відрізняється тим, що в планці-стабілізаторі (1) упори (3) виконані у вигляді не замкнутої знизу по більшій основі рівнобічної трапеції з упорними верхніми полицями (17), в яких виконані овальні отвори (6), велика вісь яких розташована уздовж планки (2), і опорними бічними полицями (18), сполученими між собою (17, 18) радіусними переходами (19), причому упори (3) закріплені на кінцевих частинах планки (2) так, що опорні бічні полиці (18) розташовані уздовж кінцевих частин планки (2) і під кутом 1=82-85° до площини кінцевих частин планки (2). 3. Замок вузла податливості металевого рамного податливого кріплення із шахтних спецпрофілів за п. 2, який відрізняється тим, що в планці-стабілізаторі (1) зовнішній радіус R1 кривизни радіусних переходів (19) упорів (3) складає R1=10-14 мм. 4. Замок вузла податливості металевого рамного податливого кріплення із шахтних спецпрофілів за п. 2, який відрізняється тим, що в планці-стабілізаторі (1) упори (3) виконані у вигляді відрізків спецпрофілів (5, 6), що включають денце (11) і частини похилих бічних стінок (12). 5. Замок вузла податливості металевого рамного податливого кріплення із шахтних спецпрофілів за п. 1, який відрізняється тим, що в планці-стабілізаторі (1) упори (3) виконані у вигляді не замкнутої знизу по більшій основі нерівнобічної трапеції з упорними верхніми полицями (17), в яких виконані овальні отвори (6), велика вісь яких розташована уздовж планки (2), і опорними бічними полицями (18), сполученими між собою (17, 18) внутрішніми радіусними переходами (20), а також зовнішніми радіусними переходами (21), причому упори (3) закріплені на кінцевих частинах планки (2) так, що опорні бічні полиці (18) розташовані упоперек кінцевих частин планки (2), при цьому внутрішні опорні бічні полиці (18) розташовані вертикально до площини кінцевих частин планки (2), а зовнішні опорні бічні полиці (18) розташовані похило під кутом 3=80-87° до площини кінцевих частин планки (2). 6. Замок вузла податливості металевого рамного податливого кріплення із шахтних спецпрофілів за п. 5, який відрізняється тим, що в планці-стабілізаторі (1) зовнішній радіус R2 кривизни внутрішніх радіусних переходів (20) упорів (3) складає R2=8-10 мм, а зовнішній радіус R3 кривизни зовнішніх радіусних переходів (21) складає R3=15-25 мм. 8 UA 71969 U 9 UA 71969 U 10 UA 71969 U Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 11