Секція механізованого кріплення

Секція механізованого кріплення, що включає основу, огородження, механізм переміщення, перекриття із шарнірно прикріпленими до нього підтискними консолями, коромисла, установлені на перекритті з можливістю повороту і шарнірно сполучені з завальної сторони з пдростояками, а з забійної - із завальними опорами штанг, яка відрізняється тим, що забійна опора кожної штанги шарнірно сполучена з важелем, установленим на перекритті з можливістю повороту і взаємодії з ПІДТИСКНОЮ КОНСОЛЛЮ сч о Винахід стосується до гірничої справи, а саме до механізованого кріплення очисних забоїв при підземному видобутку корисних копалин Відома секція механізованого кріплення, що включає основу, огородження, механізм переміщення, перекриття із шарнірно прикріпленими до нього підтискними консолями і коромисла, установлені на перекритті з можливістю повороту і шарнірно сполучені з завальної сторони з пдростояками, а з забійної - установлені з можливістю взаємодії з підтискною консоллю [патент України №11914 Пріоритет від 02 08 83р Бюлетень №4, публ 25 12 96р] Ці ознаки збігаються з ознаками винаходу Недоліками такої конструкції є велика довжина підтискної консолі, на поверхні якої збирається штаб, що призводить до неприлягання її переднього кінця до покрівлі і зниження ефективності кріплення забою, а також значні згинальні моменти і зусилля в елементах консолей і шарнірних з'єднань При цьому велика довжина консолі обумовлена механізмом передачі зусилля від коромисла до консолі при обмежених міцнісних параметрах, як самого коромисла так і взаємодіючого з ним завального хвостовика консолі Найбільше близької до винаходу зо( технічною суттю є секція механізованого кріплення, що включає основу, огородження, механізм переміщення перекриття із шарнірно прикріпленими до нього підтискними консолями, коромисла, установлені на перекритті з можливістю повороту і шарнірно сполучені з завальної сторони з пдростояками, а з забійної сторони з завальними опорами штанг, забійні опори котрих шарнірно сполучені з підтискними консолями [див Кріплення механізоване 1КДД Посібник з експлуатації 1КДЦК00 00 000 РЕ - Дондніровуглемаш, Донецьк, 1999-126с а також див патент України г №11914 1996 МПК Е21D23/00 Секція механізованого кріплення ] Всі ознаки прототипу за винятком шарнірного з'єднання забійних опор штанг із підтискними консолями збігаються з ознаками винаходу Конструкція прототипу має такі недоліки Для забезпечення необхідних значень зусилля притиснення консолі з'єднання її зі штангою повинно розміщатися нижче рівня шарнірного з'єднання перекриття з консоллю (див фіг 1) Причому, як випливає з поданої на фіг 1 силової схеми, розмір CD Ю СП со 39516 моменту, що притискає консоль до покрівлі, прямо пропорційний зсуву униз місця шарнірного з'єднання штанги з хвостовиком консолі (плече М ди сили N) Одним із негативних наслідків цього є збільшення висоти перекриття в зборі з консоллю і штангою в забійній зоні, що призводить до зменшення проходу й утрудненню переміщення людей і устаткування в призабійній зоні Іншим наслідком є зниження мщнісних параметрів перекриття в зоні розміщення штанг, оскільки їхнє положення перешкоджає виконанню поперечного перетину перекриття у вигляді замкнутого короба Ще одним недоліком прототипу є необхідність плавного регулювання довжини штанги для компенсації помилок виготовлення елементів механізму і забезпечення необхідного розміру підйому носа консолі При цьому необхідно враховувати, що обмеження опускання носа консолі щодо перекриття повинно забезпечуватися за допомогою безпосереднього контакту завального хвостовика консолі з опорою на перекритті У випадку якщо це тзв «жорстке замикання» консолі здійснюється через штангу, в останньої виникають перевантаження, що призводять до деформацій і поломок Таким чином, коректне регулювання параметрів механізму за допомогою різьбового з'єднання, використовуваного в прототипі, є, з одного боку, необхідним для його працездатності, а з іншого боку - створює проблеми при монтажі й експлуатації, вимагаючи застосування спеціальних пристосувань і процедур, важкоздійснених в умовах шахти У основу винаходу поставлена задача створення секції механізованого кріплення, у котрої шляхом зміни механізму взаємодії пдростояка з підтискною консоллю забезпечується поліпшення умов підтримки покрівлі в забою, за допомогою збільшення моменту, що притискає перекриття, виконавши поперечний переріз перекриття у вигляді замкнутого короба Це зменшує загальний габарит по висоті перекриття в зборі з консоллю, що покращує умови переміщення людей і устаткування в призабійному просторі Можливість варіювання розмірів плечей важеля і хвостовика підтискної консолі (див фіг 3) дозволяє збільшити момент, що притискає консоль і передається на неї від пдростояка за посередництвом коромисла, штанги і важеля, поліпшивши тим самим умови підтримки покрівлі в забою У той же час, це дозволяє знизити навантаження в штангах і, ВІДПОВІДНО, зменшити їхній діаметр, за рахунок зміни співвідношення плечей важелів і зменшення довжини штанг, що покращує їхню подовжню СТІЙКІСТЬ Крім того, важіль використовується як елемент, що передає зусилля "жорсткого замикання" хвостовика консолі безпосередньо на перекриття, запобігаючи тим самим, виникненню перевантажень в штанзі, що призводять до деформацій і поломок Це дозволяє відмовитися від необхідності використання плавного регулювання довжини штанги, застосовуваного в конструкції прототипу, насамперед, для запобігання вищевказаних перевантажень при "жорсткому замиканні" На фіг 1 показаний прототип секції механізованого кріплення і схема ди сил у механізмі передача зусиль пдростояків на ПІДТИСКНІ КОНСОЛІ, де Т - зусилля в пдростояку, N=T*h3/h2 - зусилля в штанзі, M=T*h3*h1/h2 - момент, що притискає консоль до покрівлі шару, h i , h2, h3- плечі зусиль На фіг 2 показаний приклад виконання секції механізованого кріплення На фіг 3 показаний місцевий вид А фіг 2 і схема ди сил у механізмі передачи зусиль пдростоя КОНСОЛІ, ків на ПІДТИСКНІ консолі, де зменшення висоти перекриття секції кріплення в зборі з консоллю і полегшення переміщення людей і устаткування в призабійному просторі, підвищення МІЦНОСТІ перекриття в забійній зоні, за рахунок виконання поперечного перері з у перекриття у вигляді замкнутого короба, можливість відмови від плавного регулювання довжини штанги і зменшення навантажень у штанзі Поставлена задача вирішується за рахунок того, що в секції механізованого кріплення, що включає основу, огородження, механізм переміщення, перекриття із шарнірно прикріпленими до нього підтискними консолями, коромисла, установлені на перекритті з можливістю повороту і шарнірно сполучені з завальної сторони з пдростояками, а з забійної з завальними опорами штанг, відповідно до винаходу, забійну опору кожної штанги шарнірно з'єднують із важелем, установленим на перекритті з можливістю повороту і взаємодії з підтискною консоллю ВІДМІТНИМ ВІД прототипу істотною ознакою винаходу є важіль, установлений на перекритті з можливістю повороту і взаємодії з підтискною консоллю і шарнірно сполучений із забійною опорою штанги У такій конструкції секції кріплення (див фіг 2, 3) наявність важеля дозволяє підняти забійний кінець штанги і розмістити штангу усередині Т - зусилля в пдростояку, Ni=T*h31/h21 - зусилля в штанзі, Mi=T*h31*huj*hK/(h21*hp) - момент, що притискає консоль до покрівлі шару, h31, h21, hi 1, пш, пк, hp - плечі зусиль Приклад виконання секції механізованого кріплення включає основу 1, огородження 2, механізм переміщення 3, перекриття 4 із шарнірно прикріпленими ДО НЬОГО ПІДТИСКНИМИ КОНСОЛЯМИ 5, коромисла 6, установлені на перекритті за допомогою шарнірів 7 із можливістю повороту і шарнірно сполучені з завальної сторони з пдростояками 8, а з забійної - із завальними опорами штанг 9 Забійні опори штанг розміщені в розточках 10 важелів 11 Осі 12 важелів закріплені на перекритті (у його забійній частині) Виступи 13 важелів контактують із хвостовиками 14 підтискних консолей Секція механізованого кріплення при її розпорі працює таким чином Розпірне зусилля Т (див фіг 3) пдростояків 8 створює тиск перекриття 4 на покрівлю шару і призводить до повороту коромисла 6 Коромисла, повертаючись у шарнірах 7 перекриття, штовхають штанги 9, створюючи в них зусилля Ni Штанги давлять на розточки 10 важелів 11, унаслідок чого важелі повертаються на осях 12 і виступами 13 створюють тиск на хвостовики 14 підтискних консолей 5 Це призводить до повороту консолей 5 у шарнірах перекриття 4 і притисненню консолей до покрівлі шару с моментом притиснення Мі Як очевидно з вищенаведених силових залежностей і силових схем (див фіг 1, 3), величина моменту, що притискає консоль, Мі не залежить від відстані п11 між шарніром кріплення консолі 5 до перекриття 4 і віссю штанги 9 У той час, як у конструкції прототипу розмір моменту , що притискає консоль, М, очевидно, багато в чому залежить від відстані hi Відсутність зазначеної залежності в конструкції секції ВІДПОВІДНО до винаходу дозволяє розташувати штангу усередині перекриттяз попе Фіг г 39516 речним перерізом у вигляді замкнутого короба і зменшити висоту перекриття в зборі з консоллю Зусилля Ni у штанзі 9 може бути знижене при зменшенні співвідношення плечей п31 /п21 При цьому до зниження навантажень у штанзі призводить і такі фактори, як зменшення її довжини в порівнянні з прототипом, унаслідок наявності важеля, і збільшення плеча Ик Збільшення співвідношення пш*пк/пр, що досягається зміною конструктивних параметрів важеля 11 і консолі 5 дозволяє збільшити момент М-і, що притискає консоль до покрівлі шару, поліпшуючи тим самим умови підтримки покрівлі в забою Фіг. 2 І 13 11 10 9 / / Ж 5 І 6 4 \ \ FH Фіг. З Комп ютерна верстка С Волобуєв Підписне Тираж 38 прим Міністерство освгти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ДП "Український інститут промислової власності', вул Сімі Хохлових, 15, м Київ, 04119 УКРАЇНА UA (11)39516 (із) А (51)7E21D23/OO МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ ОПИС ДЕРЖАВНИЙ ДЕПАРТАМЕНТ ІНТЕЛЕКТУАЛЬНОЇ ВЛАСНОСТІ ДО ДЕКЛАРАЦІЙНОГО ПАТЕНТУ НА ВИНАХІД видається під відповідальність власника патенту (54) СЕКЦІЯ МЕХАНІЗОВАНОГО КРІПЛЕННЯ (21)2000095488 (22) 25.09.2000 (24) 15.06.2001 (46) 15 06 2001, Бюл. Na 5, 2001 р. (72) Андреев Георгій Володимирович, Вассерман Ігор Григорович, Косарев Василь Васильович, Косарев Іван Васильович, Лаптев Анатолій Григорович, Непомнящий Олександр Лазаревич (73) ДОНЕЦЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ НАУКОВОДОСЛІДНИЙ, ПРОЕКТНО-КОНСТРУКТОРСЬКИЙ ТА ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНИЙ ІНСТИТУТ КОМПЛЕКСНО! МЕХАНІЗАЦІЇ ШАХТ-ДОНДІПРОВУГЛЕМАШ (57) Секція механізованого кріплення, що включає основу, огородження, механізм переміщення, перекриття із шарнірно прикріпленими до нього підтискними консолями, коромисла, установлені на перекритті з можливістю повороту і шарнірно сполучені з завальної сторони з гідростояками, а з забійної - із завальними опорами штанг, яка відрізняється тим, що забійна опора кожної штанги шарнірно сполучена з важелем, установленим на перекритті з можливістю повороту і взаємодії з підтискною консоллю Винахід стосується до гірничої справи, а саме до механізованого кріплення очисних забо'в при підземному видобутку корисних копалин. Відома секція механізованого кріплення, що включає основу, огородження, механізм переміщення, перекриття із шарнірно прикріпленими до нього підтискними консолями і коромисла, установлені на перекритті з можливістю повороту \ шарнірно сполучені з завальної сторони з гідростояками, а з забійної - установлені з можливістю взаємодії з підтискною консоллю (патент України № 11914. Пріоритет від 02 08.63 р. Бюлетень №4, публ. 25.12.96р.) Ці ознаки збігаються з ознаками винаходу. Недоліками такої конструкції є велика довжина підтискної консолі, на поверхні якої збирається штиб, що призводить до неприлягання її переднього кінця до покрівлі і зниження ефективності кріплення забою, а також значні згинальні моменти і зусилля в елементах консолей і шарнірних з'єднань. При цьому велика довжина консолі обумовлена механізмом передачі зусилля від коромисла до консолі при обмежених міцнісних параметрах, як самого коромисла, так і взаємодіючого з ним завального хвостовика консолі. Найбільше близькою до винаходу по технічній сутності є секція механізованого кріплення, що включає основу, огородження, механізм переміщення, перекриття із шарнірно прикріпленими до нього підтискними консолями, коромисла, установлені на перекритті з можливістю повороту і шарнір* но сполучені з завальної сторони з гідростояками, а з забійноїсторони з завальними опорами штанг, забійні опор'и котрих шарнірно сполучені з підтискними консолями (див. Кріплення механізоване 1КДЦ. Посібник з експлуатації 1КДДК.00 00 000 РЕ. - Дондіпровуглемаш, Донецьк, 1999.-126с., а також див. заявка на патент України. Per. Nc 98094999. Дата подачі 24.09 98 р МПК E21D 23/00. Секція механізованого кріплення.) Всі ознаки прототипу за винятком шарнірного з'єднання забійних опор штанг із підтискними консолями збігаються з ознаками винаходу. Конструкція прототипу має такі недоліки. Для забезпечення необхідних значень зусилля притиснення консолі з'єднання її зі штангою повинно розміщатися нижче рівня шарнірного з'єднання перекриття з консоллю (див. фіг. 1}. Причому, як випливає з подано* на фіг. 1 силової схеми, розмір моменту, що притискає консоль до покрівлі, прямо пропорційні зсуву униз місця шарнірного з'єднання штанги з хвостовиком консолі (плече h i дії сили N). Одним із негативних слідств цього є збільшення висоти перекриття в зборі з консоллю і штангою з забійній зоні, що призводить до зменшення проходу й утрудненню переміщення людей і устаткування в призабійній зоні. Іншим слідством є зниження міцнісних параметрів перекриття в зоні розміщення штанг, оскільки їхнє положення перешкоджає виконанню поперечного перетину перекриття у вигляді замкнутого короба. Ще одним недоліком прототипу є необхідність плавного регулювання довжини штанги для компенсації" помилок виготовлення елементів ме то э 395! 6 ханізму і забезпечення несбхідмого розміру підйому носа консолі При цьому необхідно враховувати, що обмеження опускання носа консолі щодо перекриття, повинно забезпечуватися за допомогою безпосереднього контакту завального хвостовика консопі з опорою на перекритті У випадку якщо де т.зв «жорстке замикання» консолі здійснюється через штангу, в останньої виникають перевантаження, що призводять до деформацій і поломок Таким чином, коректне регулювання параметрів механізму за допомогою різьбового з'єднання, використовуваного в прототипі, є, з одного боку, необхідним для його працездатності, а з іншого боку - створює проблеми при монтажі й експлуатації', вимагаючи застосування спеціальних пристосувань і процедур важкоздійснених в умовах шахти У основу винаходу поставлена задача створення секції механізованого кріплення, у котрої шляхом зміни механізму взаємодії" гідростояка з підтискною консоллю забезпечується - поліпшення умов підтримки покрівлі в забою, за допомогою збільшення моменту, що притискає консолі; - зменшення висоти перекриття секції кріплення в зборі з консоллю і полегшення переміщення людей і устаткування в призабійному просторі; - підвищення тривалості перекриття в забійній зоні, за рахунок виконання поперечного перетину перекриття у вигляді замкнутого короба, • - можливість відмови від плавного регулювання довжини штанги І зменшення навантажень у штанзі Поставлена задача вирішується за рахунок того, що в секції механізованого кріплення, що включає основу, огородження» механізм переміщення, перекриття із шарнірно прикріпленими до нього підтискними консолями, коромисла, установлені на перекритті з можливістю повороту і шарнірно сполучені з завальної сторони з гідростояками, а з забійної з завальними опорами штанг, відповідно до винаходу, забійну опору кожної штанги шарнірно з'єднують із важелем, установленим на перекритті з можливістю повороту і взаємодії з підтискною консоллю Відмітним ВІД прототипу істотною ознакою винаходу є важіль, установлений на перекритті з можливістю повороту і взаємодії з підтискною консоллю і шарнірно сполучений із забійною опорою штанги У такій конструкції секції кріплення (див. фіг 2,3) наявність важеля дозволяє підняти забійний кінець штанги і розмістити штангу усередині перекриття, виконавши поперечний перетин перекриття у вигляді замкнутого короба Це зменшує загальний габарит по висоті перекриття в зборі з консоллю, що покращує умови переміщення людей і устаткування в призабійному просторі. Можливість варіювання розмірів плечей важеля і хвостовика підтискної консолі (див фіг 3) дозволяє збільшити момент, що притискає консоль і передається на неї від гідростояка за посередництвом коромисла, штанги і важеля, поліпшивши тим самим умови підтримки покрівлі в забою. У той же час, це дозволяє знизити навантаження в шіангах і, вілповщно, зменшити їхній діаметр, за рахунок зміни співвідношення плечей важелів і зменшення довжини штанг, що покращує їхню подовжню стій кість. Крім того важіль використовується як елемент, що передає зусилля "жорсткого замикання" хвостовика консопі безпосередньо на перекриття, запобігаючи тим самим штанги від виникнення перевантажень, що призводять до деформацій і поломок Це дозволяє відмовитися від необхідності використання плавного регулювання довжини штати, застосовуваного в конструкції прототипу, насамперед, для запобігання вищевказаних перевантажень при "жорсткому замиканні". На фіг 1 показаний прототип секції механізованого кріплення» і схема дії сил у механізмі передача зусиль гідростояків на підтискні консолі, де. Т - зусилля в гідростояку. N - Т* пЗ /Ь2 - зусилля в штанзі; М- T*h3*M/h2- момент, що притискає консоль до покрівлі шару; Ы, h2, пЗ - плечі зусиль На фіг 2 показаний приклад виконання секції механізованого кріплення. На фіг 3 показаний місцевий вид А фіг. 2 і схема дії сил у механізмі передачі зусиль гідростояків на підтискні консолі, де. Т - зусилля в гідростояку, Ni = Т* И31 /h21 - зусилля в штанзі; ' Мі= Т* п31 * пш * Ьк / (W?rhp ) - момент, що притискає консоль до покрівлі шару, h31, Ь21, М 1 , пш, Ьк. hp - ппечі зусиль. Приклад виконання секції механізованого кріплення включає основу 1, огородження 2, механізм переміщення 3, перекриття 4 із шарнірно прикріпленими до нього підтискними консолями 5, коромисла б, установлені на перекритті за допомогою шарнірів 7 із можливістю повороту і шарнірно сполучені з завально» сторони з гідростояками 8, а з забійної - із завальними опорами штанг 9. Забійні опори штанг розміщені в розточках 10, важелів 11 Осі 12 важелів закріплені на перекритті (у його забійній частині). Виступи 13 важелів контактують із хвостовиками 14 підтискних консолей Секція механізованого кріплення при й розпорі працює таким чином. Розпірне зусилля Т (див фіг 3) гідростояків 8 створює тиск перекриття 4 на покрівлю шару і призводить до повороту коромисла 6. Коромисла, повертаючись у шарнірах 7 перекриття, штовхають штанги 9, створюючи в них зусилля Ni. Штанги давлять на розточки 10 важелів 11, унаслідок чого важелі повертаються на осях 12 і виступами 13 створюють тиск на хвостовики 14 підтискних консолей 5. Це призводить до повороту консолей 5 у шарнірах перекриття 4 і притисненню консолей до покрівлі шару з моментом притиснення Мі. Як очевидно з вищенаведених силових залежностей і силових схем (див фіг. 1,3), величина моменту, що притискає консоль, Мі не залежить від відстані М 1 між шарніром кріплення консолі 5 до перекриття 4 і віссю штанги 9 У той час, як у конструкції прототипу розмір моменту, що притискає консоль, М, очевидно, багато в чому залежить від відстані hi Відсутність зазначеної залежності в конструкції секції відповідно до винаходу дозволяє розташувати штангу усередині перекриття з поперечним перетином у вигляді замкнутого короба і зменшити висоту перекриття в зборі з консоллю. Зусилля Ni у штанзі 9 може бути знижене при зменшенні співвідношення ппечей h31/h21 При цьому до зниження навантажень у штанзі призводить і такі фактори, як зменшення и довжини в порівнянні з прототипом, унаслідок наявності важеля, і збільшення плеча пк. Збільшення співвідношення htu'hH / hp, що досягається зміною конструктивних поряметрід важеля 11 і консолі 5 дозволяє збільшити момент Мь що притискає консоль до покрФ-н шару поліпшуючи тим самим умови підтрим>