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

Замок вузла податливості металевого рамного податливого кріплення із шахтних спецпрофілів, що містить щонайменше одну планку (1) з отворами (2) і щонайменше одну кріпильну скобу (3) Пподібної форми з різьбовими ділянками на кінцях (4), пропущеними скрізь отвори (2) кожної планки (1), розташовані між ними (1, 3) внапустку внутрі 3 46339 4 З рівня техніки відомий замок вузла податлидатливості, що знижує надійність роботи замка вості металевого рамного податливого кріплення вузла податливості і кріплення в цілому. із шахтних спецпрофілів, що містить, щонайменКрім того, такий замок вельми чутливий до ше, одну планку з отворами і, щонайменше, одну деформацій стінок спецпрофілів арочного кріпкріпильну скобу П-подібної форми з різьбовими лення, які неминучі при їх криволінійному згинанні кінцями, пропущеними через отвори кожної планв роликовому згинальному стані. ки, розташовані між ними внапустку внутрішній і При цьому контакт зовнішніх граней упорних зовнішній спецпрофілі, гайки, і встановлені між елементів і внутрішнього спецпрофілю в замку, кожною планкою і фланцями внутрішнього спецпзалежно від площі і форми плями контакту, може рофілю упорні елементи, виконані у вигляді завідбуватися, як по всій поверхні сполучення, так і мкнених по периметру профілів з отворами, через по незначній її частині, що суттєво впливає на зуякі пропущені різьбові кінці кожної кріпильної скоби силля затягування замка і приводить до відхилен[«Замок вузла податливості металевого рамного ня фактичної величини робочого опору кріплення податливого кріплення із шахтних спецпрофілів», від проектної. UA № 56078 С2, (Сугаренко Г.Г., Алієв Н.А., КириЗ рівня техніки відомий найбільш близький до ченко В.Я.) 7МПК E21D11/22, E21D11/14, корисній моделі за призначенням, числу загальних 15.11.2004, аналог] [2]. ознак і результату, що досягається, замок вузла податливості металевого рамного податливого Упорні елементи виконані у вигляді скоб Ì кріплення із шахтних спецпрофілів, що містить, подібної форми, у яких між полицями встановлені щонайменше, одну планку з отворами і, щонаймезамикаючі розпірні елементи, а бічні стінки виконше, одну кріпильну скобу П - подібної форми з нані двогранними, при цьому зовнішні грані контарізьбовими ділянками на кінцях, пропущеними ктують з похилими бічними стінками внутрішнього через отвори кожної планки, розташовані між ними спецпрофілю, а внутрішні грані розташовані симевнапустку внутрішній і зовнішній спецпрофілі, гайтрично зовнішнім граням. ки і встановлені між планками і фланцями внутріРозпірні елементи можуть бути виконані у вишнього спецпрофілю упорні елементи [«Замок гляді зовнішніх ребер, зовнішніх і внутрішніх ревузла податливості металевого рамного податлибер, а також круглих, порожнистих або фігурних вого кріплення із шахтних спецпрофілів «М-4»», стрижнів. UA 4932 U (Вайнштейн А.Л., Вайнштейн С.Л., СуУ зв'язку з тим, що упорні елементи спільно з гаренко Г.Г., Чернухин Ю.Б., Шевченко В.В.) елементами розпорів утворюють замкнений по E21D11/22, E21D11/14, 15.02.2005, найбільш блипериметру профіль, в цій конструкції реалізовано зький аналог прототип] [3]. повне силове замикання замка. Упорні елементи є замкнуті по периметру Цей замок характеризується простотою конспрофілі з отворами, через які пропущені кінці з трукції, підвищеною універсальністю і технологічрізьбовими ділянками кожної кріпильної скоби і ністю, а також зниженою металоємністю і собіварвиконані у вигляді трубчастих паралелограмів з тістю виготовлення. верхніми і нижніми виступами, розташованими в Недоліком цього замка є його зайва жорстзонах гострих кутів паралелограмів, при цьому кість, що приводить до неприпустимих спотворень верхні виступи упорних елементів упираються в параметрів робочої характеристики кріплення. місця сполучень фланців з похилими бічними стінВикликано це тим, що зусилля затягування, які ками внутрішніх спецпрофілів, а нижні виступи передаються, головним чином, зовнішніми гранявзаємодіють з кінцевими частинами планок. ми упорних елементів в бічні стінки внутрішнього Замок може бути виконаний в двох прикладах спецпрофілю, створюють надмірні зусилля закливиконання. нювання упорних елементів при затягуванні замПриклад 1 характеризується тим, що замок міків. стить одну планку з отворами і одну кріпильну При роботі таких замків у складі кріплення в скобу П-подібної форми з різьбовими кінцями, податливому режимі, згадані зусилля викликають пропущеними через отвори планки, розташовані крутні моменти навколо осей різьбових кінців кріміж ними внапустку внутрішній і зовнішній спецппильних скоб, що приводить до деформації контарофілі, гайки і встановлені між кожною планкою і ктних поверхонь зовнішніх граней упорних елемефланцями внутрішнього спецпрофілю упорні елентів і внутрішнього спецпрофілю. менти. З цієї причини порушується плавність роботи У цьому прикладі виконання замка (приклад 1) вузла податливості кріплення, і він набуває пилокожен упорний елемент має один верхній і один подібної характеристики робочого опору, при якій нижній отвори, осі яких співпадають з осями отвопорушується стабільність робочого опору, а відхирів планки. лення величини робочого опору від проектної веВузол податливості металевого рамного подаличини значно перевищують допустимі ±10-12 %. тливого кріплення може включати два однакові При цьому величина робочого опору може бузамки, виконаних по прикладу 1. ти рівна нулю або досягати величини несучої здаПриклад 2 характеризується тим, що замок мітності кріплення. стить дві планки з отворами і дві кріпильні скоби ПУ першому випадку кріплення не чинить ніякоподібної форми з різьбовими кінцями, пропущениго опору гірському тиску і стає непрацездатним, а ми через отвори кожної планки, розташовані між в другому випадку кріплення втрачає податливість ними внапустку внутрішній і зовнішній спецпрофілі і переходить в жорсткий режим роботи ще до вигайки і встановлені між кожною планкою і фланцячерпання проектної величини конструктивної по 5 46339 6 ми внутрішнього спецпрофілю загальні упорні лення із шахтних спецпрофілів, що містить, щоелементи. найменше, одну планку з отворами і, У цьому прикладі виконання замка (приклад 2) щонайменше, одну кріпильну скобу П-подібної кожен упорний елемент має два верхніх і два нижформи з різьбовими ділянками на кінцях, пропуні отвори, осі яких попарно співпадають з осями щеними через отвори кожної планки, розташовані отворів планок. між ними внапустку внутрішній і зовнішній спецпЗавдяки тому, що упорні елементи виконані у рофілі, гайки і встановлені між планками і фланвигляді трубчастих паралелограмів з верхніми і цями внутрішнього спецпрофілю упорні елементи, нижніми виступами, розташованими в зонах гостзгідно корисної моделі, кожен упорний елемент рих кутів паралелограмів, забезпечується формувиконаний у вигляді скріплених між собою зваркою вання простої у виготовленні, універсальної і назігнутих уздовж внутрішнього спецпрофілю, щодійнішої в експлуатації замкнутої по периметру найменше, одного трапецієвидного упору і, щоформи полого профілю. найменше, однієї опорної пластини, виконаних із Проте відомий замок [3] має недосконалу співвісними отворами, через які пропущені кінці конструкцію упорних елементів і планки і їх взаєкожної кріпильної скоби, при цьому упорні елеменмодії із спецпрофілями у вузлах податливості мети опорними пластинами контактують з фланцями талевого рамного податливого кріплення, що вивнутрішнього спецпрофілю, а кожна планка викоявляються у вигляді наступних недоліків. нана фігурною з поглибленням, яке охоплює ден1. Упорні елементи мають асиметричну форму це і частково похилі бічні стінки внутрішнього спеі володіють недостатньою жорсткістю і міцністю, цпрофілю. що вимушує використовувати як додатковий несуВиконання кожного упорного елемента у вичий засіб пряму важку планку, що працює на згин. гляді скріплених між собою зваркою зігнутих уз2. Неповне блокування можливості перекосу довж внутрішнього спецпрофілю, щонайменше, площини кріпильної скоби і планки щодо подовжодного трапецієвидного упору і, щонайменше, одньої осі поперечного перетину профілів, що сполунієї опорної пластини, виконаних із співвісними чаються, що пояснюється тим, що пряма планка отворами, через які пропущені кінці кожної кріпине здібна запобігти власному кутовому перекосу і льної скоби, створює симетричну компактну, жорсперекосу кріпильної скоби при роботі замку до тку і замкнуту силову конструкцію упорного елемескладу кріплення під навантаженням у податливонта. му режимі. При цьому, залежно від умов роботи металеЗгадані конструктивні недоліки знижують освого рамного податливого кріплення в податливоновні характеристики відомого замка, оскільки не му режимі, в замках вузлів податливості упорний забезпечують повною мірою основні вимоги до елемент з одного боку внутрішнього спецпрофілю замкових з'єднань вузлів податливості металевих може бути виконаний як загальним для двох крікріплень із шахтних спецпрофілів - постійність запильних скоб (приклад 1), так і індивідуальним для даної величини робочого опору в інтервалі конскожної кріпильної скоби (приклад 2). труктивної податливості кріплення, знижує жорстУ зв'язку з тим, що упорні елементи опорними кість і надійність його конструкції. пластинами контактують з фланцями внутрішнього Крім того, такий замок передбачає викорисспецпрофілю, забезпечується щільне прилягання тання прямої несучої конструкції планки, що праопорних пластин до фланців і дія на них розосецює на згин, що підвищує її масу і, відповідно, маредженою по всій довжині опорних пластин навансу замка. таженням і створення стабільних зусиль тертя між У основу корисної моделі поставлена задача в внутрішнім і зовнішнім спецпрофілями у вузлах замку вузла податливості металевого рамного податливості, що забезпечує стабілізацію парамеподатливого кріплення із шахтних спецпрофілів трів робочого опору вузла податливості в інтервалі шляхом удосконалення конструкції упорних елеконструктивної податливості кріплення. ментів, планок і їх компоновки, забезпечити компаЗавдяки тому, що кожна планка виконана фіктну симетричну конструкцію упорних елементів, гурною з поглибленням, яке охоплює денце і частщо володіє підвищеною жорсткістю і міцністю, а ково похилі бічні стінки внутрішнього спецпрофілю, також одночасно розвантажити планки від дії згидосягається напівобхват внутрішнього спецпрофінальному моменту при затягуванні замка і запобіглю і фіксація фігурної планки бічними ребрами ти їх власному кутовому перекосу і перекосу крізгаданих поглиблень в положенні, при якому кожпильних скоб при роботі замка у складі кріплення на планка розташована упоперек спецпрофілів. під навантаженням в податливому режимі. За рахунок цього виключається кутовий переТехнічний результат, який досягається при рікіс, як фігурної планки, так і кріпильної скоби замка шенні поставленої задачі і використанні вдосконащодо подовжньої осі спецпрофілів при роботі замленого замка вузла податливості металевого рамка у складі кріплення під навантаженням в податного податливого кріплення із шахтних ливому режимі, що забезпечує стабілізацію параспецпрофілів полягає в тому, що забезпечується метрів робочого опору вузла податливості в стабілізація параметрів робочого опору вузла поінтервалі конструктивної податливості кріплення. датливості в інтервалі конструктивної податливості Крім того, при затягуванні замків вузлів податкріплення, збільшується жорсткість, підвищується ливості і стягуванні внутрішнього і зовнішнього надійність і знижується металоємність замка. спецпрофілів на ділянці їх напустки силове замиПоставлена задача вирішується, а технічний кання відбувається тільки між основними несучими результат досягається тим, що в замку вузла поелементами: кріпильними скобами, упорними датливості металевого рамного податливого кріп 7 46339 8 елементами і фланцями, які стягнуті між собою для кожної кріпильної скоби 3 (приклад 2) (фіг.2, 3, гайками через фігурні планки. 5). Фігурні планки, які частково охоплюють внутКріпильні скоби 3 замка встановлюють на опрішній спецпрофіль, не піддаються дії згинаючих тимальній відстані L2 один від одного, яке, в залемоментів при затягуванні і роботі замка і можуть жності від величини податливості кріплення, може бути виконані полегшеними і мати меншу товщину. складати 0,4-0,6 довжин напупустки L1 внутрішньоЗа рахунок згаданих змін конструкції, у вдосго і зовнішнього спецпрофілів 5,6. коналеному замку вузла податливості металевого Висоту h2 упорних елементів 9 вибирають зарамного податливого кріплення із шахтних спецплежно від типоразмеров спецпрофілів 5, 6. рофілів, досягається стабілізація параметрів роЯк правило, висоту h2 упорних елементів 9 вибочого опору вузла податливості в інтервалі консбирають, рівною 0,4-0,6 висоті h1 від денця 15 до труктивної податливості кріплення, збільшується фланця 8 використовуваного типорозміру внутріжорсткість, підвищується надійність і знижується шнього спецпрофілю 5. металоємність замка. При цьому кріпильні скоби 3 виготовляють з Надалі корисна модель пояснюється приклапрутка d=26мм з накатаним різьбленням М27, задом її здійснення з посиланнями на креслення, що мість прутка d=24мм з нарізаним різьбленням М24, додаються. який застосовують для кріпильних скоб в прототипі На фіг.1 зображений замок вузла податливості [3], що підвищує їх міцність і надійність. металевого рамного податливого кріплення із шаЗамок вузла податливості металевого рамного хтних спецпрофілів, загальний вид (приклад 1). податливого кріплення з шахтних спецпрофілів На фіг.2 зображений замок вузла податливості працює таким чином. металевого рамного податливого кріплення із шаПри зведенні кріплення його ланки - внутріхтних спецпрофілів, загальний вид (приклад 2). шній і зовнішній спецпрофілі 5, 6 рам зчленовують На фіг.3 зображений замок вузла податливості внапустку і сполучають замками у вузлах податлиметалевого рамного податливого кріплення із шавості. хтних спецпрофілів, поперечний розріз (приклади Внутрішній і зовнішній спецпрофілі 5, 6 у вуз1, 2). лах податливості стискають замками з певним На фіг.4 зображений замок вузла податливості зусиллям, гранична величина якого залежить від металевого рамного податливого кріплення із шаконструктивних особливостей і можливості самих хтних спецпрофілів, загальний вид, аксонометрія замків. (приклад 1). В процесі утворення навколо контуру виробки На фіг.5 зображений замок вузла податливості зони непружних деформацій відбувається усестометалевого рамного податливого кріплення із шароннє зовнішнє обтискання кріплення порушеними хтних спецпрофілів, загальний вид, аксонометрія породами гірського масиву. (приклад 2). При всесторонньому обтисканні податливого Замок вузла податливості металевого рамного кріплення в замках вузлів податливості відбуваподатливого кріплення із шахтних спецпрофілів ється взаємне ковзання внутрішніх і зовнішніх спемістить (фіг.1-5), щонайменше, одну планку 1 цпрофілів 5, 6 з одночасною зміною поперечного (фіг.1, 2, 3) з отворами 2 і, щонайменше, одну кріперетину рами. пильну скобу 3 П - подібної форми з різьбовими Ковзання внутрішніх і зовнішніх спецпрофілів ділянками на кінцях 4, пропущеними через отвори 5, 6 податливого кріплення у вузлах податливості 2 кожної планки 1, розташовані між ними (1, 3) залежить від робочої характеристики жолобчастих внапустку внутрішній і зовнішній спецпрофілі 5, 6, спецпрофілів і обумовлене формою їх поперечногайки 7 і встановлені між планками 1 і фланцями 8 го перетину і матеріалом. внутрішнього спецпрофілю 5 упорні елементи 9. При цьому в замках вузлів податливості кріпОсобливістю замка є те, що кожен упорний лення упорні елементи 9 опорними пластинами 11 елемент 9 виконаний у вигляді скріплених між соконтактують з фланцями 8 внутрішнього спецпробою зваркою зігнутих уздовж внутрішнього спецпфілю 5, внаслідок чого забезпечується щільне рофілю 5, щонайменше, одного трапецієвидного прилягання опорних пластин 11 до фланців 8 і дія упору 10 і, щонайменше, однієї опорної пластини на них розосередженою по всій довжині опорних 11, виконаних із співвісними отворами 12, 13, чепластин 11 навантажень і створення стабільних рез які пропущені кінці 4 кожної кріпильної скоби 3, зусиль тертя між внутрішнім і зовнішнім спецпропри цьому упорні елементи 9 опорними пластинафілями 5, 6 у вузлах податливості, що забезпечує ми 11 контактують з фланцями 8 внутрішнього стабілізацію параметрів робочого опору вузлів спецпрофілю 5, а кожна планка 1 виконана фігурподатливості в інтервалі конструктивної податлиною з поглибленням 14, яке охоплює денце 15 і вості кріплення. частково похилі бічні стінки 16 внутрішнього спецЗавдяки тому, що кожна фігурна планка 1 випрофілю 5. конана з поглибленням 14, яке охоплює денце 15 і Замок може бути виконаний в двох прикладах. частково похилі бічні стінки 16 внутрішнього спецЗалежно від умов роботи металевого рамного профілю 5, досягається напівобхват внутрішнього податливого кріплення в податливому режимі, в спецпрофілю 5 і фіксація планки 1 бічними ребразамках вузлів податливості упорний елемент 9 з ми згаданих поглиблень 14 в положенні, при якому одного боку внутрішнього спецпрофілю 5 може кожна фігурна планка 1 розташована упоперек бути виконаний як загальним для двох кріпильних спецпрофілів 5, 6. скоб 3 (приклад 1) (фіг.1, 3, 4), так і індивідуальним За рахунок цього виключається кутовий перекіс, як фігурних планок 1, так і кріпильних скоб 3 9 46339 10 замка щодо подовжньої осі спецпрофілів 5, 6 при масив», під дією подальшого зсуву масиву гірнироботі замка у складі кріплення під навантаженням чих порід процес плавного ковзання внутрішніх і в податливому режимі, що забезпечує стабілізацію зовнішніх спецпрофілів 5, 6, що скріплені замками параметрів робочого опору вузла податливості в у вузлах податливості, постійно повторюється. інтервалі конструктивної податливості конкретного Це відбувається до тих пір, поки не встанокріплення. виться кінцева геомеханічна рівновага системи Крім того, при затягуванні замків вузлів подат«кріплення-масив» в новому стані, аж до вичерливості і стягуванні внутрішнього і зовнішнього пання всієї величини конструктивної податливості спецпрофілів 5, 6 на ділянках їх напустки силове кріплення. замикання відбувається тільки між основними неПісля вичерпання всієї величини конструктивсучими елементами: кріпильними скобами 3, упорної податливості кріплення її поперечний перетин ними елементами 9 і фланцями 8 внутрішніх спецдосягає мінімальної величини і кріплення перехопрофілів 5, які стягнуті між собою гайками 7 через дить в жорсткий режим роботи. фігурні планки 1. Пропонований замок має просту для масового Фігурні планки 1, які частково охоплюють внутвиробництва конструкцію і характеризується відрішній спецпрофіль 5, не піддаються дії згинальносно малою собівартістю виготовлення. них моментів при затягуванні і роботі замка, є неНезначні витрати на виготовлення вдосконасучими і можуть бути виконані полегшеними і мати лених упорних елементів 9 і фігурної планки 1 меншу товщину. вдосконаленого замка вузла податливості металеОпорні пластини 11 упорних елементів 9 упивого рамного податливого кріплення із шахтних раються в місця сполучень фланців 8 з похилими спецпрофілів компенсуються забезпеченням стабічними стінками 16 внутрішніх спецпрофілів 5 і білізації параметрів робочого опору вузлів податзабезпечують надійну фіксацію упорних елементів ливості в інтервалі конструктивної податливості 9 і стабільні зусилля тертя між сполученими у вузкріплення, збільшенням жорсткості, підвищенням лах податливості контактними поверхнями внутрінадійності і зниженням металоємності замка. шнього і зовнішнього спецпрофілів 5, 6. Корисна модель не обмежується описаними і Пояснюється це тим, що зусилля затягування зображеними на кресленнях прикладами реалізапередаються безпосередньо в місця сполучень ції, але може бути змінена, модифікована або дофланців 8 з похилими бічними стінками 16 по всій повнена в рамках об'єму, обмеженого формулою довжині контакту опорних пластин 11 з фланцями корисної моделі. 8 внутрішніх спецпрофілів 5, що знижує величину Пропонований замок перевірений в процесі зусилля затягування по поверхням тертя, забезпестендових випробувань, а також в реальних шахтчує оптимальні величини жорсткості замків і плавних умовах. ність роботи вузлів податливості кріплення. Результати випробувань такого замка повнісЗа рахунок цього вузли податливості в період тю підтвердили його технічну і економічну ефективантаження кріплення створюють не пилкоподібну, вність а також доцільність його широкого викориса плавно зростаючу характеристику їх робочого тання. опору, а досягши геомеханічної рівноваги системи Замок вузла податливості металевого рамного «кріплення - масив» забезпечують стабільну проеподатливого кріплення із шахтних спецпрофілів ктну величину робочого опору. може бути виготовлений в умовах промислового При цьому відхилення величини робочого виробництва на будь-якому механічному заводі опору кріплення від проектної величини не перегірничорудної промисловості і може знайти широке вищують допустимі ±10-12 %. застосування на вугільних шахтах Донбасу для При гірському тиску, що перевищує опір подастабілізації параметрів робочої характеристики тливості кріплення, внутрішній і зовнішній спецпвживаних кріплень, підвищення їх надійності і безрофілі 5, 6, що скріплені замками у вузлах податпеки ведення гірничих робіт. ливості, під дією зсуву масиву гірничих порід, Перелік позначень ковзають один щодо одного, внаслідок чого зміню1. Фігурна планка ється геометрія і поперечний перетин рами. 2. Отвір в планці Установлена геомеханічна рівновага системи 3. Кріпильна скоба П-подібної форми «кріплення-масив» забезпечується силами тертя 4. Кінці скоби контактних поверхонь внутрішнього і зовнішнього 5. Внутрішній спецпрофіль спецпрофілів 5, 6, тобто силами опору у вузлах 6. Зовнішній спецпрофіль податливості, створюваними замками. 7. Гайка В період вантаження кріплення взаємне ков8. Фланець внутрішнього спецпрофілю зання внутрішнього і зовнішнього спецпрофілів 5, 9. Упорний елемент 6 в податливому режимі здійснюється із забезпе10. Трапецієвидний упор ченням стабільної величини робочого опору, який 11. Опорна пластина потрібний для нормальної роботи податливого 12. Отвір в трапецієвидному упорі кріплення. 13. Отвір в опорній пластині У подальший період роботи кріплення в пода14. Поглиблення в планці тливому режимі при гірському тиску, що переви15. Денце внутрішнього спецпрофілю щує опір податливостікріплення при проміжній 16. Похилі бічні стінки внутрішнього спецпрогеомеханічній рівновазі системи «кріпленняфілю 11 Комп’ютерна верстка В. Мацело 46339 Підписне 12 Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601