Замок вузла податливості багатоланкового металевого рамного податливого кріплення “зкмд-02″

Реферат: Замок вузла податливості багатоланкового металевого рамного податливого кріплення містить планку-стабілізатор, яка включає фігурну планку з увігнутою середньою частиною і два упори, які сполучені з кінцевими частинами похилих бічних стінок фігурної планки зварними з'єднаннями, і виконані з крізними вертикальними отворами, кріпильну скобу П-подібної форми з різьбовими кінцями, які пропущені через крізні вертикальні отвори упорів, і оснащені гайками. У вузлах податливості кріплення планка-стабілізатор і кріпильна скоба замка охоплюють по замкнутому периметру внутрішню і зовнішню ланки, які сполучені між собою внапустку, з можливістю відносного ковзання з опором під навантаженням, і виконані із спецпрофілів однакового типорозміру. Кожен упор сполучений з фігурною планкою планки-стабілізатора зварними з'єднаннями так, що його подовжня вісь знаходиться до подовжньої осі фігурної планки під кутом. UA 84332 U (54) ЗАМОК ВУЗЛА ПОДАТЛИВОСТІ БАГАТОЛАНКОВОГО МЕТАЛЕВОГО РАМНОГО ПОДАТЛИВОГО КРІПЛЕННЯ "ЗКМД-02" UA 84332 U UA 84332 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі гірничої справи, зокрема, проблемі затисків для з'єднання ланок рам металевих податливих кріплень, що ковзають при надмірному навантаженні, у вузлах податливості, виконаних з шахтних спецпрофілів і використовуваних для кріплення гірничих виробок вугільних, рудних і сланцевих шахт. Відомо, що для кріплення і підтримки гірничих виробок вугільних, рудних і сланцевих шахт застосовують жорсткі і податливі кріплення. Жорсткі кріплення застосовують головним чином в умовах з постійним і незначним гірським тиском. Податливі кріплення найбільш універсальні і тому їх застосовують, як в умовах з постійним і незначним гірським тиском, так в складних гірничо-геологічних умовах, при можливому значному впливі очисних робіт на кріплення виробки. У складних горно-геологічних умовах застосовують багатоланкові (триланкові, чотириланкові і п'ятиланкові) металеві рамні податливі кріплення. Триланкові металеві рамні податливі кріплення використовують в гірничих виробках з очікуваним зсувом порід крівлі до 500 мм. Чотириланкові і п'ятиланкові металеві рамні податливі кріплення використовують в гірничих виробках з очікуваним зсувом порід крівлі від 500 до 1000 мм і більше. Рама податливого кріплення має форму арки, що складається з ланок, виконаних із спецпрофілів. Ланки у вузлах податливості сполучені внапустку і скріпляють замками. Замки, зазвичай, складаються з скоб П-подібної форми з різьбовими кінцями, планок з отворами і гайок, сполучених між собою таким чином, що при зсуві масиву гірничих порід, повинне забезпечуватися взаємне ковзання ланок з одночасною зміною поперечного перетину рами. Ковзання ланок податливого кріплення у вузлах податливості залежить від робочої характеристики спецпрофілів ланок і обумовлене формою їх поперечного перетину, а також матеріалом. Ланки рами у вузлах податливості стискаються замками з певним зусиллям, гранична величина якого залежить від конструктивних особливостей замків і кріплення. Робота податливого кріплення багато в чому залежить від параметрів робочої характеристики замка, основне призначення якого полягає в тому, щоб при його затягуванні створити стабільні зусилля тертя між зв'язаними у вузлах податливості поверхнями ланок. Відповідно до вимог до податливого кріплення взаємне ковзання ланок в податливому режимі зазвичай повинне здійснюватися із забезпеченням стабільного робочого опору кріплення. Таким чином, величина і стабільність робочого опору рами податливого кріплення разом з формою поперечного перетину і матеріалом спецпрофілів ланок суттєво залежить і від конструкції замків вузлів податливості. В процесі роботи кріплення і просідання під навантаженням унаслідок зсуву порід на контурі виробки і зменшення площі перерізу самої виробки і податливого кріплення, суттєвим чином змінюється, як затискне зусилля в замках, так і загальне зусилля просідання (робочий опір) - аж до рівня, що означає вихід кріплення в нештатний (жорсткий) режим роботи з подальшими незворотними деформаціями рами, що вимагають перекріплювання виробки з великими витратами (12,0-17,0 тис. грн./пог. метр). Основних причин дві: перекіс скоби (площини замка) услід за переміщенням зовнішньої ланки (наприклад, верхняка) при просіданні вузла і додаткове натягнення скоби (за принципом "коливаєма серга", або "шарнірний паралелограм"), а також додаткове натягнення скоби унаслідок того, що у ряді випадків, завдяки досягненню оптимальної форми перерізу, конструкцією кріплення передбачається сполучення у вузлах податливості зовнішньої і внутрішньої ланок (верхняк-стояк) з різним радіусом кривизни, причому радіуси можуть мати відмінність 30 % і навіть більше. Така особливість властива всім типам, що використовуються в даний час, як циркульним типовим конструкціям кріплень, так і новішим овоїдним, зокрема зарубіжним, таким, що мають еліпсну конфігурацію. Оптимізацію і стабілізацію робочого опору здійснюють шляхом наступних конструктивних удосконалень традиційних замків. Переважно в зарубіжних конструкціях замків відносна стабілізація досягається за рахунок заміни скоби спеціальною планкою з функцією стабілізатора і зміцненими болтами, а стабілізація довжини ділянки активного затиску - примусовим зачепленням замків по кінцях ланок, що сполучаються, і застосування спеціального планкового прокатного профілю. 1 UA 84332 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Така конструкція характеризується складністю і не дає повної гарантії оптимізації і стабілізації робочого опору, але вимагає використання низьколегованих сталей, як для елементів замків, так і для прокатних спецпрофілів (тип V), використання гарячих процесів плющення спецпрофілів, причому у вузол встановлюється 2 або 3 замки різної конструкції. Переважно у вітчизняних конструкціях замків відносна стабілізація досягається за рахунок введення в конструкцію замкового з'єднання, блокуючих перекіс затискної скоби фігурних планок із знімними упорами - стабілізаторами або планок-стабілізаторів з фігурними планками і приварними упорами-стабілізаторами, таких, що стабілізують робочу характеристику вузла при сполученні ланок однорадіусних, але що не дають повної гарантії при сполученні у вузлах податливості ланок різнорадіусних, оскільки надійність вузла податливості знижується у міру зростання різниці величин радіусів (кривизни), зовнішньої і внутрішньої ланок, що сполучаються, у вузлах податливості багатоланкового податливого кріплення. З рівня техніки відомий замок вузла податливості багатоланкового металевого рамного податливого кріплення "ЗКМ", що містить планку-стабілізатор, яка включає фігурну планку з увігнутою середньою частиною і два упори, які сполучені з кінцевими частинами фігурної планки зварними з'єднаннями, і мають крізні вертикальні отвори, а також кріпильну скобу П-подібної форми з різьбовими кінцями, які пропущені через крізні вертикальні отвори упорів, і забезпечені гайками, причому у вузлах податливості кріплення планка-стабілізатор і кріпильна скоба замка охоплюють по замкнутому периметру внутрішню і зовнішню ланки, які сполучені між собою внапустку, з можливістю відносного ковзання з опором під навантаженням, і виконані із спецпрофілів однакового типорозміру ["Замок вузла податливості металевого рамного податливого кріплення із шахтних спецпрофілів "ЗКМ" UA46339 (А) (Сугаренко Г.Г. (UA); Железняк С.Л. (UA); Вовк А.В. (UA); Малюк P.M. (UA)), E21D11/14,15.08.2004, аналог] [1]. У відомому замку кожен упор закріплений зверху кінцевих частин планки зваркою і виконаний у вигляді скріплених між собою зваркою зігнутих уздовж внутрішньої ланки, щонайменше, одного трапецієвидного упору і, щонайменше, однієї опорної пластини, виконаних із співвісними отворами, через які пропущені кінці кожної кріпильної скоби, при цьому упори опорними пластинами контактують з фланцями внутрішньої ланки. З рівня техніки відомий замок вузла податливості багатоланкового металевого рамного податливого кріплення "ЗКМД", що містить планку-стабілізатор, яка включає фігурну планку з увігнутою середньою частиною і два упори, які сполучені з кінцевими частинами похилих бічних стінок фігурної планки зварними з'єднаннями, і мають крізні вертикальні отвори, а також кріпильну скобу П-подібної форми з різьбовими кінцями, які пропущені через крізні вертикальні отвори упорів, і забезпечені гайками, причому у вузлах податливості кріплення планкастабілізатор і кріпильна скоба замка охоплюють по замкнутому периметру внутрішню і зовнішню ланки, які сполучені між собою внапустку, з можливістю відносного ковзання з опором під навантаженням, і виконані із спецпрофілів однакового типорозміру ["Замок вузла податливості багатоланкового металевого рамного податливого кріплення "ЗКМД" UA76347 (U) (ТОВ "Мегапром" (UA)); E21D11/22; E21D11/14, 25.04.2013, аналог] [2]. У відомому замку в планці-стабілізаторі кожен упор виконаний у вигляді зовнішнього і внутрішнього упорних елементів, сполучених між собою зварними з'єднаннями так, що спільно утворюють замкнутий по периметру коробчастий профіль з вертикальним каналом для розміщення різьбового кінця кріпильної скоби, з горизонтальною опорною поверхнею, що контактує з нижньою поверхнею фланця внутрішньої ланки, а також з бічною похилою опорною поверхнею, що контактує з бічною похилою поверхнею фланця згаданої внутрішньої ланки. Загальними недоліками відомих замків [1, 2] є їх конструктивна недосконалість, викликана тим, що скоба і упори замків розташовані упоперек внутрішньої і зовнішньої ланок вузла податливості кріплення. В результаті цього в процесі роботи кріплення в податливому режимі відбувається самозаклинювання замків у вузлах податливості за рахунок додаткового натягнення скоби із-за переміщення зовнішньої ланки щодо внутрішньої ланки в процесі зсуву порід на контурі виробки і зменшення площі перетину самої виробки і податливого кріплення. Це приводить до руйнування замків у вузлі податливості і втраті несучої здатності кріплення. З рівня техніки відомий замок вузла податливості багатоланкового металевого рамного податливого кріплення "ЗКС", що містить планку-стабілізатор, яка включає фігурну планку з увігнутою середньою частиною і два упори, які сполучені з кінцевими частинами похилих бічних стінок фігурної планки зварними з'єднаннями, і мають крізні вертикальні отвори, а також кріпильну скобу П-подібної форми з різьбовими кінцями, які пропущені через крізні вертикальні отвори упорів, і оснащені гайками, причому у вузлах податливості кріплення планка-стабілізатор і кріпильна скоба замка охоплюють по замкнутому периметру внутрішню і зовнішню ланки, які 2 UA 84332 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 сполучені між собою внапустку, з можливістю відносного ковзання з опором під навантаженням, і виконані із спецпрофілів однакового типорозміру ["Замок вузла податливості багатоланкового металевого рамного податливого кріплення "ЗКС" UA76347 (U) (Кириченко В.Я. (UА), Кириченко A.B. (UA), Сугаренко Г.Г. (UA)); E21D11/22; E21D11/14, 25.12.2012, найбільш близький аналог прототип] [3]. У відомому замку в планці-стабілізаторі фігурна планка виконана з увігнутою середньою частиною, за допомогою якої вона огинає денце і повністю охоплює похилі бічні стінки внутрішньої ланки. Кінцеві частини фігурної планки контактують з фланцями внутрішньої ланки знизу і з боків, при цьому кожен упор виконаний у вигляді зігнутого по радіусу навколо вертикальної осі гнутого листового профілю, що охоплює різьбові кінці кріпильної скоби. Бічні стінки упорів виконані по висоті ступінчастими і мають рівні по висоті виступи внизу і западини вгорі. Причому виступи ступінчастих бічних стінок упорів верхніми поверхнями упираються знизу у фланці внутрішньої ланки через кінцеві частини фігурної планки, а бічними поверхнями сполучені з похилими бічними стінками увігнутої середньої частини фігурної планки зварними з'єднаннями, а западини ступінчастих бічних стінок упорів похилими бічними поверхнями сполучені з похилими поверхнями кінцевих частин фігурної планки зварними з'єднаннями. Недоліком відомого замка є те, що кожен упор сполучений з фігурною планкою зварними з'єднаннями так, що його подовжня вісь співпадає з подовжньою віссю фігурної планки планкистабілізатора і розташована упоперек внутрішньої і зовнішньої ланок, які у вузлі податливості кріплення сполучені між собою внапустку, але мають різні радіуси кривизни. При роботі кріплення в податливому режимі, в процесі ковзання зовнішньої ланки щодо внутрішньої ланки у вузлі податливості кріплення, унаслідок зсуву порід на контурі виробки і зменшення площі перерізу виробки і податливого кріплення, відбувається додаткове натягнення скоби, яке при різнорадіусних внутрішніх і зовнішніх ланках приводить до пилкоподібної з великою амплітудою робочої характеристики опору кріплення, до самозаклинювання або до блокування вузла податливості і переходу кріплення з режиму податливості в жорсткий режим роботи. Зрештою це приводить, або до руйнування замка, або до втрати несучої здатності кріплення, що супроводжується створенням аварійної ситуації в гірничій виробці, а відхилення величини робочого опору від проектної величини можуть перевищувати допустимі ±12-15 %, що знижує надійність замка і негативно впливає на стан виробки, підтримуваною кріпленням. Технічною задачею, на вирішення якої направлена корисна модель, є удосконалення конструкції замка шляхом вибору оптимального кутового положення упорів щодо фігурної планки планки-стабілізатора для різнорадіусних внутрішньої і зовнішньої ланок кріплення у вузлах податливості, при якому виключається самозаклинювання замка. Технічний результат, який досягається при рішенні поставленої технічної задачі і використанні вдосконаленого замка, полягає в забезпеченні стабільного оптимального рівня робочого опору кріплення і плавного ковзання без ривків (з пилкоподібною робочою характеристикою опору кріплення з малою амплітудою) зовнішньої ланки щодо внутрішньої ланки у вузлі податливості кріплення унаслідок зсуву порід на контурі виробки і зменшенню площі перерізу виробки і податливого кріплення, а також зниження відхилення величини робочого опору від проектної величини не будуть перевищувати допустимі ±12-15 %, що підвищує надійність замка і позитивно впливає на стан виробки, підтримуваної кріпленням. Поставлена технічна задача вирішується, а технічний результат досягається тим, що в замку вузла податливості багатоланкового металевого рамного податливого кріплення, що містить планку-стабілізатор, яка включає фігурну планку з увігнутою середньою частиною і два упори, які сполучені з кінцевими і бічними частинами похилих бічних стінок фігурної планки зварними з'єднаннями, і мають крізні отвори, а також кріпильну скобу П-подібної форми з різьбовими кінцями, які пропущені через крізні отвори упорів, і оснащені гайками, причому у вузлах податливості кріплення планка-стабілізатор і кріпильна скоба замка охоплюють по замкнутому периметру внутрішню і зовнішню ланки, які сполучені між собою внапустку, з можливістю відносного ковзання з опором під навантаженням, і виконані із спецпрофілів однакового типорозміру, згідно корисної моделі, кожен упор сполучений з фігурною планкою планки стабілізатора зварними з'єднаннями так, що його подовжня вісь О 2 знаходиться до подовжньої осі О1 фігурної планки під кутом α=+25°…-5°, і приймає значення від кута α=+25°, направленого у бік, що співпадає з напрямом зсуву зовнішньої ланки щодо внутрішньої ланки кріплення, до кута α=-5°, направленого у бік, протилежний напряму зсуву зовнішньої ланки щодо внутрішньої ланки кріплення, причому величину і напрям кута а вибирають залежно від 3 UA 84332 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 відмінності величин радіусу R2 вигину внутрішньої ланки і радіусу R1 вигину зовнішньої ланки в місцях їх сполучення у вузлах податливості кріплення. Вибраний діапазон кута α=+25°….-5 визначений дослідним шляхом і є оптимальним для запропонованої конструкції замка. У зв'язку з тим, що кожен упор сполучений з фігурною планкою планки-стабілізатора зварними з'єднаннями так, що його подовжня вісь О 2 знаходиться до подовжньої осі О1 фігурної планки під кутом α=+25°…-5°, досягається таке положення елементів замка, при якому відстань між похилою скобою і фігурною планкою планки-стабілізатора стає більше висоти стискованих в поперечному перерізі і сполучених між собою внапустку різнорадіусних внутрішньої і зовнішньої ланок від денця до фланців спецпрофілів (аналогічно тому, що в трикутнику гіпотенуза більше катета). За рахунок цього не відбувається самозаклинювання замка в процесі ковзання зовнішньої ланки щодо внутрішньої ланки у вузлі податливості кріплення, при зсуві порід на контурі виробки і зменшенні площі перерізу виробки і податливого кріплення. Тому додаткове натягнення скоби викликає тільки прослизання зовнішньої ланки щодо внутрішньої ланки і скоби замка, внаслідок чого виключається самозаклинювання замка у вузлі податливості кріплення. При цьому кутове відхилення упорів і скоби щодо фігурної планки планки-стабілізатора приймає значення від кута α=+25°, направленого у бік, що співпадає з напрямом зсуву зовнішньої ланки щодо внутрішньої ланки кріплення, до кута α=-5°, направленого у бік, протилежний напряму зсуву зовнішньої ланки щодо внутрішньої ланки кріплення, характеризує можливі граничні величини і напрями відхилення кута α. А вибір величини і напряму кута α залежно від відмінності величин радіусу R2 вигину внутрішньої ланки і радіусу R1 вигину зовнішньої ланки в місцях їх сполучення у вузлах податливості кріплення, забезпечує взаємозв'язок цих параметрів для вибору оптимального кута α в межах α=+25°…-5°. Таким чином, запропоноване удосконалення конструкції замка шляхом вибору оптимального кутового положення упорів щодо фігурної планки планки-стабілізатора для внутрішньої і зовнішньої різнорадіусних ланок кріплення у вузлах податливості, виключає самозаклинювання замка. За рахунок цього забезпечується стабілізація оптимальногорівня робочого опору кріплення і плавне ковзання без ривків (з пилкоподібною робочою характеристикою опору кріплення з малою амплітудою) зовнішньої ланки щодо внутрішньої ланки у вузлі податливості кріплення унаслідок зсуву порід на контурі виробки і зменшення площі перерізу виробки і податливого кріплення. А відхилення величини робочого опору від проектної величини не перевищують допустимі ±12-15 %, що підвищує надійність замка і позитивно впливає на стан виробки, підтримуваної кріпленням. Окрім приведених вище головних відмінностей, корисна модель має і додаткові відмінності, які характеризують вдосконалений замок вузла податливості багатоланкового металевого рамного податливого кріплення в різних модифікаціях його виконання залежно від умов виготовлення і експлуатації. У замку вузла податливості багатоланкового металевого рамного податливого кріплення, згідно корисної моделі, величину і напрям кута α вибирають залежно від відношення різниці між радіусом R2 вигину внутрішньої ланки і радіусом R1 вигину зовнішньої ланки до радіусу R1 вигину зовнішньої ланки вузла податливості кріплення (R2-R1):R1•100 % при наступних величинах в % цих значень: при (R2-R1):R1•100 %=0…10 α°, (град)=0±5; При (R2-R1):R1•100 %=11…20 α°, (град)=+6…+10; при (R2-R1):R1•100 %=21…30 α°, (град)=+11…+20; при (R2-R1):R1•100 %=>30 α°, (град)=+21….+25 Згаданий вибір величини і напряму кута α залежно від відношення різниці між радіусом R2 вигину внутрішньої ланки і радіусом R1 вигину зовнішньої ланки до радіусу R1 вигину зовнішньої ланки вузла податливості кріплення (R2-R1):R1•100 % при згаданих величинах в % цих значень, визначений дослідним шляхом, є оптимальним і дозволяє диференційовано вибирати необхідний кут α залежно від інтервалів відмінності величин радіусу R2 вигину внутрішньої ланки і радіусу R1 вигину зовнішньої ланки в місцях їх сполучення у вузлах податливості кріплення. У замку вузла податливості багатоланкового металевого рамного податливого кріплення, згідно корисної моделі, фігурна планка планки-стабілізатора виконана у вигляді відрізка 4 UA 84332 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 спецпрофілю шириною b=60-120 мм, типорозмір якого аналогічний типорозміру спецпрофілю, з якого виготовлена внутрішня ланка кріплення, а її кінцевими частинами є фланці цього відрізка спецпрофілю. Така конструкція фігурної планки є менш трудомісткою при виготовленні пропонованого вдосконаленого замка, забезпечує щільне сполучення по всій бічній поверхні з внутрішньою ланкою у вузлі податливості кріплення, при цьому підвищується жорсткість, міцність і надійність замка, а також досягається стабілізація параметрів робочого опору вузла податливості. Крім того, додатково забезпечується можливість використання відходів спецпрофілю для виготовлення фігурної планки. У замку вузла податливості багатоланкового металевого рамного податливого кріплення згідно корисної моделі, кожен упор виконаний у вигляді зігнутого по радіусу навколо вертикальної осі гнутого листового профілю, товщина t якого дорівнює t=6-10 мм, який охоплює різьбові кінці кріпильної скоби, а його бічні стінки розташовані паралельно або під гострим кутом β=5-10° один до одного і виконані по висоті ступінчастими, мають виступи внизу, які виконані різними h1h2 або однаковими h1=h2 по висоті залежно від прийнятої величини і напряму кута α=+25°…-5°, а також западини вгорі, причому виступи і западини сполучені з похилими бічними стінками увігнутої середньої частини і кінцевими частинами - фланцями фігурної планки зварними з'єднаннями в місцях сполучення. Така конструкція упорів планки-стабілізатора характеризується простотою і технологічністю виготовлення їх згинанням з листової сталі, а самі упори забезпечують ефективне з'єднання своїми виступами і зварними швами з кінцевими частинами фігурної планки, що підвищує міцність і надійність замка, а також позитивно впливає на стабілізацію параметрів робочого опору. Надалі корисна модель пояснюється прикладом її здійснення з посиланнями на креслення, що додаються. На Фіг. 1 зображений замок вузла податливості багатоланкового металевого рамного податливого кріплення, аксонометрія. На Фіг. 2 зображений замок вузла податливості багатоланкового металевого рамного податливого кріплення, вид збоку. На Фіг. 3 зображений замок у вузлі податливості багатоланкового металевого рамного податливого кріплення, аксонометрія. На Фіг. 4 схема сил, що діють на скобу замка вузла податливості багатоланкового металевого рамного податливого кріплення. На Фіг. 5 схема сил, що діють на планку-стабілізатор замка вузла податливості багатоланкового металевого рамного податливого кріплення. На Фіг. 6 зображений упор планки-стабілізатора замка вузла податливості багатоланкового металевого рамного податливого кріплення, аксонометрія. На Фіг. 7 зображений упор планки-стабілізатора замка вузла податливості багатоланкового металевого рамного податливого кріплення, вигляд зверху. На Фіг. 8 зображений упор планки-стабілізатора замка вузла податливості багатоланкового металевого рамного податливого кріплення, розгортка. На Фіг. 9 зображений вузол податливості багатоланкового металевого рамного податливого кріплення зі встановленими двома замками. На Фіг. 10 зображений фрагмент кутового контакту в зоні А скоби замка із зовнішньою ланкою кріплення у вузлі податливості. На Фіг. 11 зображений фрагмент лінійного контакту в зоні Б сполучених внапустку внутрішньої і зовнішньої ланок по бічних поверхнях у вузлі податливості кріплення, стягнутими замками. На Фіг. 12 зображений графік залежності величини податливості від затискного зусилля для нижнього і верхнього замків у вузлі податливості кріплення. Зміна зусилля протяжки в парі тертя із зім'яттям "зовнішня ланка 12 (верхняк) – скоба 8", зокрема: 1 – для нижнього замка, 2 – для верхнього замка, 3 – для простого тертя по бічних поверхнях стінок спецпрофілів ланок. Замок вузла податливості багатоланкового металевого рамного податливого кріплення містить (фіг. 1-11) планку-стабілізатор 1 (Фіг. 1-3), яка включає фігурну планку 2 з увігнутою середньою частиною і два упори 3, які сполучені з кінцевими частинами 4 похилих бічних стінок 5 фігурної планки 2 зварними з'єднаннями 6, і виконані з крізні вертикальними отворами 7, а також кріпильну скобу 8 П-подібної форми з різьбовими кінцями 9, які пропущені через крізні вертикальні отвори 7 упорів 3, і забезпечені гайками 10. Причому у вузлах податливості кріплення планка-стабілізатор 1 і кріпильна скоба 8 замка охоплюють по замкнутому периметру внутрішню 11 і зовнішню 12 ланки (11,12), які сполучені 5 UA 84332 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 між собою внапустку, з можливістю відносного ковзання з опором під навантаженням, і виконані із спецпрофілів однакового типорозміру. Головними особливостями конструкції замка вузла податливості багатоланкового металевого рамного податливого кріплення є наступні його удосконалення. Кожен упор 3 сполучений з фігурною планкою 2 планки-стабілізатора 1 зварними з'єднаннями 6 так, що його (3) подовжня вісь О2 знаходиться до подовжньої осі О1 фігурної планки 2 під кутом α=+25°…-5°, і приймає значення від кута α=+25°, направленого у бік, що співпадає з напрямом зсуву зовнішньої ланки 12 щодо внутрішньої ланки 11 кріплення, до кута α=-5°, направленого у бік, протилежний напряму зсуву зовнішньої ланки 12 щодо внутрішньої ланки 11 кріплення, причому величину і напрям кута α вибирають залежно від відмінності величин радіусу R2 вигину внутрішньої ланки 11 і радіусу R1 вигину зовнішньої ланки 12 в місцях їх сполучення у вузлах податливості кріплення. Додатковими особливостями конструкції замка вузла податливості багатоланкового металевого рамного податливого кріплення є його наступні удосконалення. Величину і напрям кута α вибирають залежно від відношення різниці між радіусом R2 вигину внутрішньої ланки 11 і радіусом R1 вигину зовнішньої ланки 12 до радіусу R1 вигину зовнішньої ланки 12 вузла податливості кріплення (R2-R1):R1•100 % при наступних величинах в % цих значень: при (R2-R1):R1•100 %=0…10 α°, (град)=0±5; при (R2-R1):R1•100 %=11…20 α°, (град)=+6…+10; при (R2-R1):R1•100 %=21…30 α°, (град)=+11…+20; при (R2-R1):R1•100 %=>30 α°, (град)=+21….+25 Фігурна планка 2 планки-стабілізатора 1 виконана у вигляді відрізка спецпрофілю шириною b=60-120 мм, типорозмір якого аналогічний типорозміру спецпрофілю, з якого виготовлена внутрішня ланка 11 кріплення, а її кінцевими частинами 4 є фланці 13 цього відрізка спецпрофілю. Кожен упор 3 (Фіг. 6-8) виконаний у вигляді зігнутого по радіусу навколо вертикальної осі гнутого листового профілю, товщина t якого дорівнює t=6-10 мм, який охоплює різьбові кінці 9 кріпильної скоби 8, а його (3) бічні стінки 14 розташовані паралельно або під гострим кутом β=510° один до одного і виконані по висоті ступінчастими, мають виступи 15 внизу, які виконані різні h1h2 або однакові h1=h2 no висоті залежно від прийнятої величини і напряму кута α=+25°…-5°, а також западини 16 вгорі, причому виступи 15 і западини 16 сполучені з похилими бічними стінками 5 увігнутої середньої частини і кінцевими частинами 4 - фланцями 13 фігурної планки 2 зварними з'єднаннями 6 в місцях сполучення. Вибір згаданих геометричнихпараметрів замка вузла податливості багатоланкового металевого рамного податливого кріплення і його робота здійснювалися в прикладі його конкретного виконання таким чином. При зведенні кріплення її внутрішні 11 (радіус кривизни R1) і зовнішні 12 (радіус кривизни R2) ланок (11, 12) рами кріплення зчленовували внапустку і сполучали, переважно двома, нижнім і верхнім замками (Фіг. 1) у вузлі податливості довжиною L (Фіг. 2, 3, 9). Внутрішні 11 і зовнішні 12 ланок (11, 12) у вузлах податливості рами кріплення стискали замками з певним зусиллям, гранична величина якого залежить від конструктивних особливостей і можливості самих замків. Поперечне стиснення різнорадіусних (Фіг. 9) внутрішньої 11 радіусом R1 і зовнішньої 12 радіусом R2 ланок (11, 12) здійснювали у вузлі податливості кріплення з початковою довжиною L0 нижнім замком на ділянці активного затиску довжиною L1, a верхнім замком на ділянці активного затиску довжиною L2. В процесі утворення навколо виробки зони непружних деформацій, унаслідок зсуву порід на контурі виробки, відбувається всебічне зовнішнє обтискання кріплення порушеними породами гірського масиву і зменшення площі перерізу виробки і податливого кріплення. При всебічному обтисканні податливого кріплення і зменшенні площі перерізу податливого кріплення в замках вузлів податливості відбувається ковзання зовнішніх ланок 12 щодо внутрішніх ланок 11 з одночасною зміною поперечного перерізу рам кріплення. Ковзання зовнішніх 12 ланок щодо внутрішніх ланок 11 (Фіг. 9) податливого кріплення у вузлах податливості залежить від робочої характеристики спецпрофілів, з яких вони виготовлені, і обумовлене формою їх поперечного перерізу і матеріалом. Для стабілізації оптимального рівня робочого опору при виготовленні кожен упор З сполучали з фігурною планкою 2 планки стабілізатора 1 зварними з'єднаннями 6 так, щоб його (3) подовжня вісь О2 знаходилася до подовжньої осі О1 фігурної планки 2 під кутом а = +25°… 6 UA 84332 U 5 10 15 5°, тобто під згаданим кутом до площини поперечного перетину сполучених внутрішньої 11 і зовнішньої 12 ланок (11, 12). При цьому кутове положення упорів 3 і кріпильної скоби 8 під згаданим кутом α приймали від кута α=+25°, направленого у бік, що співпадає з напрямом зсуву зовнішньої ланки 12 щодо внутрішньої ланки 11 кріплення, до кута α=-5°, направленого у бік, протилежний напряму зсуву зовнішньої ланки 12 щодо внутрішньої ланки 11 кріплення. Причому величину і напрям кута α вибирали залежно від відмінності величин радіусу R2 вигину внутрішньої ланки 11 і радіусу R1 вигину зовнішньої ланки 12 в місцях їх сполучення у вузлах податливості кріплення. Величину і напрям кута а вибирали залежно від відношення різниці між радіусом R2 вигину внутрішньої ланки 11 і радіусом R1 вигину зовнішньої ланки 12 до радіусу R1 вигину зовнішньої ланки 12 вузла податливості кріплення (R2-R1):R1•100 % при наступних величинах в % цих значень: при (R2-R1):R1•100 %=0…10 α°, (град)=0±5; при (R2-R1):R1•100 %=11…20 α°, (град)=+6…+10; при (R2-R1):R1•100 %=21…30 α°, (град)=+11…+20; при (R2-R1):R1•100 %=>30 α°, (град)=+21...+25 Для наочності і зручності користування цей взаємозв'язок може бути перетворений в таблицю 1. Таблиця 1 R1  R 2 100 % R1 або (R2-R1):R1•100, % α°, град 20 25 30 35 40 45 0…10 11…20 21…30 >30 0±5 +6…+10 +11…+20 +21…+25 Для наочності схема затискних сил, що діють в замку вузла податливості багатоланкового металевого рамного податливого кріплення, на скобу 8 представлена на Фіг. 4, а схема сил, що діють на планку-стабілізатор 1, представлена на Фіг. 5. Після затягування замків проектним зусиллям робота замків при експлуатації кріплення в податливому режимі відбувається таким чином. У початковий період просідання зовнішньої ланки 12 (верхняка) щодо нижньої ланки 11 (стояка) затискне зусилля дещо знижується, зусилля протяжки скоби 8 по зовнішній ланці 12 (верхняка) (тертя із зім'яттям, в результаті кутового контакту в зоні А) (Фіг. 10) трохи знижується також і зусилля, що захоплює скобу 8, тобто ефект " серги, що коливається " знижується. У міру подальшого просідання зовнішньої ланки 12 щодо нижньої ланки 11 умови тертя в парі "скоба 8 - зовнішня ланка 12 (верхняк)" суттєво міняються через наростання зім'яття скоби в зоні А (Фіг. 11) і збільшення площі контакту; в той же час, тертя в результаті лінійного контакту в зоні Б (Фіг. 11) фігурної планки 2 планки-стабілізатора 1 по бічних стінках внутрішньої ланки 11 наростає набагато повільніше (оскільки зім'яття відсутнє) і, з деякого моменту (точка І на графіку) (Фіг. 12) нижній замок захоплюватиметься услід за просіданням зовнішньої ланки 12 (верхняка), тоді як верхній замок аж до деякого моменту (точка II на графіку) (Фіг. 12) залишатиметься по місцю установки з прослизанням в парі "скоба 8 - зовнішня ланка 12 (верхняк)». Замки, починаючи з деякого моменту, розводитимуться (без спеціальних зачепів) збільшуючи довжину напустки вузла податливості кріплення від L0 до L, оптимізуючи тим самим ділянки активного затиску L1 і L2, а загальне зусилля просідання зовнішньої ланки 12 унаслідок зсуву порід на контурі виробки і зменшення площі перерізу самого виробки і податливого кріплення, стабілізується. Завдяки цьому досягається плавність роботи вузла податливості кріплення, оскільки відносне ковзання внутрішніх 11 і зовнішніх 12 ланок (11, 12) в податливому режимі роботи кріплення відбувається плавно, робочий опір кріплення наближається до постійного значення. Унаслідок цього відхилення величини робочого опору від проектної величини не перевищують допустимі ±12-15 %, що підвищує надійність замка і позитивно впливає на стан виробки, підтримуваною кріпленням. При гірському тиску, що перевищує опір податливості кріплення, внутрішні 11 і зовнішні 12 ланок (11, 12), що скріпляють замками у вузлах податливості, під дією зсуву масиву гірничих 7 UA 84332 U 5 10 15 20 порід, ковзають одне щодо іншого, внаслідок чого змінюється геометрія і поперечний перетин рами. Стала геомеханична рівновага системи "кріплення - масив" забезпечується силами тертя контактних поверхонь внутрішніх 11 і зовнішніх 12 ланок (11, 12), тобто силами опору у вузлах податливості, створюваними замками. В період подальшого вантаження кріплення взаємне ковзання внутрішніх 11 і зовнішніх 12 ланок (11, 12) в податливому режимі здійснюється із забезпеченням стабільної величини робочого опору, який потрібний для нормальної роботи податливого кріплення. У подальший період роботи кріплення в податливому режимі при гірському тиску, що перевищує опір податливості кріплення при проміжній геомеханічній рівновазі системи "кріплення - масив", під дією подальшого зсуву масиву гірничих порід процес плавного ковзання внутрішніх 11 і зовнішніх 12 ланок (11, 12) що скріпляють замками у вузлах податливості, постійно повторюється. 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 переріз досягає мінімальної величини і кріплення переходить в жорсткий режим роботи. Пропоновані замки можуть бути застосовані у використовуваних типових кріпленнях АПЗ, КМП-АЗ, КМП-АЗК, КШПУ-М, МП-АЗК (спецвиконання), КМП АЗРЗ, при цьому розрахункові очікувані відхилення величини робочого опору у вузлах податливості приведені в таблиці 2. Таблиця 2 Радіус Радіус Перетин вигину вигину Тип кріплен- кріплензовнішньої внутрішньої ня ня в ланки 12 ланки 11 світу (верхняка) (стійки) R2 R1 Позначення 2 м мм мм АПЗ 9,2 2100 13,8 2620 15,3 2520 2740 КМП АЗРЗ 17,2 3160 3160 АПЗ 18,3 2740 2740 25 30 35 12-15 10-12 +11…+20 12-15 10-12 +11…+20 12-15 10-12 +11…+20 12-15 10-12 (3160-3160): 3160•100=0 (2740-2740): 2740•100=0 2240 +11…+20 (2740-2240): 2240•100=22,3 2240 17,1 (2100-1650): 1650•100=27,3 (2620-2100): 2100•100=24,7 (2520-2240): 2240•100=12,5 2100 КМП-АЗК; КШПУ-М КМП-АЗК Спецвиконання α °, град % 1650 КМП-АЗ (R2-R1):R1 %100 Відхилення величини робочого опору від його проектної величини Допустимі Факт +/- % 0±5 12-15 10-12 0±5 12-15 10-12 З таблиці видно, що в кріпленнях з вдосконаленими замками очікувані відхилення величини ±10-12 % робочого опору від проектної величини не перевищують допустимі ±12-15 %, що дозволить підвищити надійність замка і зробити позитивний вплив на стан виробки, підтримуваною кріпленням. Пропонований замок має просту для масового виробництва конструкцію і характеризується малою собівартістю виготовлення. Незначні витрати на виготовлення вдосконалених упорів 3 планки-стабілізатора 1 пропонованого замка вузла податливості багатоланкового металевого рамного податливого кріплення компенсуються забезпеченням стабільно оптимального рівня робочого опору кріплення і плавного ковзання без ривків (з пилкоподібною робочою характеристикою опору кріплення з малою амплітудою) зовнішньої ланки щодо внутрішньої ланки у вузлі податливості кріплення унаслідок зсуву порід на контурі виробки і зменшенню площі перетину виробки і податливого кріплення, а очікувані відхилення ±10-12 % величин робочого опору не перевищують допустимі ±12-15 %. 8 UA 84332 U 5 10 15 20 25 30 Все це забезпечує надійність замка і позитивно впливає на стан виробки, підтримуваною кріпленням. За рахунок використання такого вдосконаленого замка може бути знижений запас міцності багатоланкової металевої рамної податливого кріплення, що дозволяє понизити її металоємність не знижуючи надійності, як замкового з'єднання, так і згаданого кріплення в цілому. Корисна модель не обмежується описаними і зображеними на кресленнях прикладами здійснення замка, але може бути змінена, модифікована або доповнена в рамках об'єму, обмеженого формулою корисної моделі. Замок вузла податливості багатоланкового металевого рамного податливого кріплення може бути виготовлений в умовах промислового виробництва на будь-якому механічному заводі гірничорудної промисловості і може знайти широке застосування на вугільних шахтах Донбасу для стабілізації параметрів робочої характеристики вживаних кріплень, підвищення їх надійності і безпеки ведення гірничих робіт. Перелік позначень 1) планка-стабілізатор 2) фігурна планка 3) упори 4) кінцеві частини похилих бічних стінок фігурної планки 5) бічні стінки фігурної планки 6) зварні з'єднання фігурної планки і упорів 7) крізні вертикальні отвори упорів 8) кріпильна скоба П-подібної форми 9) різьбові кінці кріпильної скоби П-подібної форми 10)гайки 11) внутрішня ланка кріплення у вузлі податливості 12) зовнішня ланка кріплення у вузлі податливості 13) фланці - кінцеві частини похилих бічних стінок фігурної планки 14) ступінчасті бічні стінки упорів 15) виступи ступінчастих бічних стінок упорів 16) западини ступінчастих бічних стінок упорів ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 35 40 45 50 55 1. Замок вузла податливості багатоланкового металевого рамного податливого кріплення, що містить планку-стабілізатор (1), яка включає фігурну планку (2) з увігнутою середньою частиною і два упори (3), які сполучені з кінцевими частинами (4) похилих бічних стінок (5) фігурної планки (2) зварними з'єднаннями (6), і виконані з крізними вертикальними отворами (7), а також кріпильну скобу (8) П-подібної форми з різьбовими кінцями (9), які пропущені через крізні вертикальні отвори (7) упорів (3), і оснащені гайками (10), причому у вузлах податливості кріплення планка-стабілізатор (1) і кріпильна скоба (8) замка охоплюють по замкнутому периметру внутрішню (11) і зовнішню (12) ланки (11,12), які сполучені між собою внапустку, з можливістю відносного ковзання з опором під навантаженням, і виконані із спецпрофілів однакового типорозміру, який відрізняється тим, що кожен упор (3) сполучений з фігурною планкою (2) планки-стабілізатора (1) зварними з'єднаннями (6) так, що його (3) подовжня вісь О 2 знаходиться до подовжньої осі О1 фігурної планки (2) під кутом =+25°…-5°, і приймає значення від кута =+25°, направленого у бік, що співпадає з напрямом зсуву зовнішньої ланки (12) щодо внутрішньої ланки (11) кріплення, до кута =-5°, направленого у бік, протилежний напряму зсуву зовнішньої ланки (12) щодо внутрішньої ланки (11) кріплення, причому величину і напрям кута  вибирають залежно від відмінності величин радіуса R2 вигину внутрішньої ланки (11) і радіуса R1 вигину зовнішньої ланки (12) в місцях їх сполучення у вузлах податливості кріплення. 2. Замок за п. 1, який відрізняється тим, що величину і напрям кута  вибирають залежно від відношення різниці між радіусом R2 вигину внутрішньої ланки (11) і радіусом R1 вигину зовнішньої ланки (12) до радіуса R1 вигину зовнішньої ланки (12) вузла податливості кріплення (R2-R1):R1•100 % при наступних величинах в % цих значень: при (R2-R1):R1•100 %=0…10 °, (град)=0±5 при (R2-R1):R1•100 %=11…20 °, (град)=+6…+10 при (R2-R1):R1•100 %=21…30 °, (град)=+11…+20 при (R2-R1):R1•100 %=>30 °, (град)=+21….+25. 9 UA 84332 U 5 10 3. Замок за п. 1, який відрізняється тим, що фігурна планка (2) планки-стабілізатора (1) виконана у вигляді відрізка спецпрофілю шириною b=60-120 мм, типорозмір якого аналогічний типорозміру спецпрофілю, з якого виготовлена внутрішня ланка (11) кріплення, а її кінцевими частинами (4) є фланці (13) цього відрізка спецпрофілю. 4. Замок за п. 3, який відрізняється тим, що кожен упор (3) виконаний у вигляді зігнутого по радіусу навколо вертикальної осі гнутого листового профілю, товщина t якого дорівнює t=6-10 мм, який охоплює різьбові кінці (9) кріпильної скоби (8), а його (3) бічні стінки (14) розташовані паралельно або під гострим кутом =5-10° один до одного і виконані по висоті ступінчастими, мають виступи (15) внизу, які виконані різними h1h2 або однаковими h1=h2 по висоті залежно від прийнятої величини і напряму кута =+25°…-5°, а також западини (16) угорі, причому виступи (15) і западини (16) сполучені з похилими бічними стінками (5) увігнутої середньої частини і кінцевими частинами (4) - фланцями (13) фігурної планки (2) зварними з'єднаннями (6) в місцях сполучення. 10 UA 84332 U 11 UA 84332 U 12 UA 84332 U 13 UA 84332 U Комп’ютерна верстка С. Чулій 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 14