Профіль гарячекатаний для кріплення гірничих виробок

1 Профіль гарячекатаний для кріплення гірничих виробок, що включає днище, симетрично зв'язані з ним похилі бічні стінки криволінійної форми, забезпечені на кінцях фланцями, на яких у верхніх частинах виконані западини з криволінійними опорними поверхнями, а в нижніх частинах виконані виступи з криволінійними опорними поверхнями і примикаючі до них нижні грані, який відрізняється тим, що поперечний переріз днища виконаний змінної товщини, яка збільшується від площини симетрії профілю до ділянок сполучення днища з похилими бічними стінками, а нижні грані фланців сполучені з криволінійними опорними поверхнями виступів і розташовані під гострим кутом до горизонтальної площини 2 Профіль по п 1, який відрізняється тим, що ширина профілю становить 1,24-1,30 висоти профілю 3 Профіль по п 1, який відрізняється тим, що товщина днища на ділянках його сполучення з похилими бічними стінками становить 0,14-0,18 висоти профілю 4 Профіль по пп 1 і 3, який відрізняється тим, що товщина днища в площині симетрії профілю становить 0,67-0,69 товщини днища на ділянках його сполучення з похилими бічними стінками 5 Профіль по пп 1 і 3, який відрізняється тим, що ширина днища становить 2,8-3,0 товщини днища на ділянках його сполучення з похилими бічними стінками 6 Профіль по п 1, який відрізняється тим, що внутрішня поверхня днища виконана криволінійною і угнутою, причому радіус кривизни внутрішньої поверхні днища становить 0,92-0,95 висоти профілю 7 Профіль по п 1, який відрізняється тим, що зовнішня поверхня днища виконана криволінійною і угнутою в середній частині, причому радіус кривизни зовнішньої поверхні днища становить 0,300,34 висоти профілю 8 Профіль по пп 1 і 7, який відрізняється тим, що глибина угнутості зовнішньої криволінійної поверхні днища становить 0,026-0,030 висоти профілю 9 Профіль по п 1, який відрізняється тим, що висота фланців становить 0,21-0,22 висоти профілю 10 Профіль по пп 1 і 9, який відрізняється тим, що глибина западин фланців, становить 0,17-0,19 висоти фланців 11 Профіль по п 1, який відрізняється тим, що горизонтальна проекція ширини фланців становить 0,20-0,22 висоти профілю 12 Профіль по пп 1 і 11, який відрізняється тим, що радіуси кривизни опорних поверхонь виступів фланців становлять 0,34-0,40 горизонтальної проекції ширини фланців 13 Профіль по пп 1 і 12, який відрізняється тим, що радіуси кривизни опорних поверхонь западин фланців становлять 0,96-0,98 радіусів кривизни опорних поверхонь виступів фланців 14 Профіль по пп 1, 12 і 13, який відрізняється тим, що відстань між подовжніми вертикальними площинами, що проходять через вершини криволінійних опорних поверхонь западин фланців, становить 1,012-1,018 відстані між подовжніми вертикальними площинами, що проходять через вершини криволінійних опорних поверхонь виступів фланців 15 Профіль по п 1, який відрізняється тим, що нижні грані фланців розташовані під кутом 42-47° до горизонтальної площини (О ю 45296 Винахід відноситься до гірництва, зокрема до фасонного спеціального профілю, який може бути використаний для виготовлення шахтного металевого кріплення гірничих виробок Спеціальний жолобчастий металевий профіль частіше за все застосовують для виготовлення металевого багатоланкового арочного, піддатливого кріплення (надалі кріплення), призначеного для підтримки гірничих виробок з очікуваним зміщенням порід покрівлі і, отже, осіданням арки кріплення на 500 - 700мм Необхідна піддатливість згаданого кріплення забезпечується вузлами піддатливості, утвореними шляхом з'єднання суміжних ланок кріплення внапусток і фіксації їх в проектному положенні за допомогою замків При цьому замки затягують зусиллям, при якому між сполученими внапусток ланками кріплення досягаються такі зусилля тертя, які забезпечують стабільність робочого опору кріплення в межах величини його конструктивної піддатливості Основними показниками профілю є лінійна маса /лінійна ЩІЛЬНІСТЬ/, несуча здатність /МІЦНІСТЬ/ І технологічність виготовлення Для досягнення високих значень згаданих показників вирішальними чинниками є оптимальні конфігурація і геометричні параметри поперечного перетину профілю Несуча здатність профілю характеризується моментами інерції перетину їх і Іу і моментами опору перетину Wx і Wy (при вигині) ВІДНОСНО горизонтальної і вертикальної нейтральних осей Х-Х і У-У Забезпечення мінімальної лінійної маси і високої несучої здатності є основною задачею створення оптимальних конфігурації І геометричних параметрів поперечного пережну при розробці нових профілів для кріплення гірничих виробок Відомий профіль гарячекатаний для кріплення гірничих виробок /авторське свідоцтво СРСР № 1385726 (ДСВ), А1, МПК-4 E21D 11/14, заявл 11 08 1986/, що включає днище, симетрично зв'язані з ним похилі бічні стінки криволінійної форми, забезпечені на кінцях фланцями, на яких у верхніх частинах виконані западини з криволінійними опорними поверхнями, а в нижніх частинах виконані виступи з криволінійними опорними поверхнями і примикаючі до них нижні грані Для поліпшення експлуатаційних характеристик кріплення і економії металу виступи виконані висотою, рівній глибині западин, при цьому ЗОВНІШНІ бічні поверхні виступів і западин мають однаковий радіус кривизни, а внутрішня бічна поверхня виступів виконана з більшим радіусом кривизни, ніж радіус кривизни внутрішньої бічної поверхні западини Днище має постійну товщину, як в площині симетрії профілю, так і в місцях його сполучення з бічними стінками Нижні грані фланців розташовані горизонтально Внутрішня і зовнішня поверхні днища виконані прямолінійними /плоскими/ Відстань між подовжніми вертикальними площинами, що проходять через вершини опорних поверхонь западин дорівнює відстані між подовжніми вертикальними площинами, що проходять через вершини опорних поверхонь виступів У прикладі конкретного виконання відомий профіль має наступні геометричні параметри Висота профілю дорівнює 119мм, ширина профілю - 145мм, ширина днища - 52мм, ширина фланця - 21,8мм, висота виступу і глибина западини - 5мм, ширина западини -12,5мм, ширина виступу - 9,3мм ЗОВНІШНІ бічні частини опорних поверхонь виступів і ЗОВНІШНІ бічні частини опорних поверхонь западин описані однаковими радіусами кривизни, рівними 6,5мм Радіус кривизни внутрішньої бічної частини опорних поверхонь виступів дорівнює 10мм, а радіус кривизни внутрішньої бічної частини опорних поверхні западин - 6,5мм Зазор між виступами і западинами зв'язаних внапусток профілів становить 0,35мм Товщина днища на ділянках його сполучення з бічними стінками становить 12,6мм Товщина днища в площині симетрії профілю відповідає товщині днища на ділянок його сполучення з бічними стінками У зв'язку з тим, що відомий профіль гарячекатаний для кріплення гірничих виробок співпадає за призначенням, числом загальних ознак і результатом, що досягається з профілем, що заявляється, він був вибраний як прототип винаходу, що заявляється Недоліками відомого профілю гарячекатаного для кріплення гірничих виробок є недосконалість його конфігурації і геометричних параметрів /днища, виступів, западин і нижніх граней/, нераціональний розподіл металу по перетину профілю і недостатня площа контакту сполучених опорних поверхонь виступів і западин фланців профілів суміжних ланок в конструкції кріплення, що знижує несучу здатність, величину і стабілізацію піддатливості кріплення а також знижує технологічність виготовлення, як профілю, так і кріплення загалом Пояснюється це наступними причинами Недосконалість конфігурації і геометричних параметрів профілю зумовлена нераціональним розподілом металу в перетині днища і викликана тим, що днище має постійну товщину, як в площині симетрії профілю, так і в місцях його сполучення з бічними стінками Це не забезпечує достатню МІЦНІСТЬ днища в місцях його сполучення з бічними стінками, тобто в місцях найбільшої концентрації напружень профілю при роботі його в конструкції кріплення При роботі такого профілю в конструкції кріплення в піддатливому режимі, при вигині вузлів його піддатливості під дією високих навантажень відбувається провалювання верхняка в стійку на и КІНЦІ Це відбувається внаслідок втрати МІЦНОСТІ І руйнування КІНЦІВ стійок, зв'язаних з верхняком, що виявляється у вигляді відриву днища від бічних стінок стійки в місцях їх сполучення Це знижує несучу здатність, як профілю, так і кріплення загалом Нижні грані фланців профілю розташовані горизонтально і не беруть участь в роботі сил тертя у вузлах піддатливості кріплення, що обмежує величину і стабільність робочого опору кріплення а також межі його конструктивної піддатливості Радіуси кривизни внутрішніх бічних частин 45296 льних (відомих) І ВІДМІННИХ (НОВИХ) ВІД прототипу істотних ознак, якими характеризується новий профіль гарячекатаний для кріплення гірничих виробок, є достатньою у всіх випадках, на які розповсюджується об'єм правового захисту, оскільки вирішує поставлену технічну задачу Причинно-наслідковий зв'язок між новою сукупністю істотних ознак винаходу, в тому числі ВІДМІННИХ (нових) ознак при їх взаємодії з відомими (загальними) ознаками, в забезпеченні нових технічних властивостей об'єкта винаходу, зумовлених технічною задачею, що вирішується, полягає в наступному Так, виконання днища змінної товщини, яка збільшується від мінімального значення в площині симетрії профілю до максимального значення в місцях його сполучення з бічними стінками, забезУ зв'язку з тим, що радіуси кривизни опорних печує більш довершену конфігурацію і геометричні поверхонь виступів і западин фланців малі, то параметри днища за рахунок раціонального перетехнологічно не вдається забезпечити ВІДПОВІДНО розподілу металу з середньої зони до місць його до вимог технічних умов /наприклад ТУ 14-2-703сполучення з бічними стінками Згаданий перероз86/ якісне виконання форми і геометричних параподіл металу по перерізу днища профілю виконаметрів виступів і западин фланців в калібрах валний без збільшення його площі Це забезпечує ків прокатного стану при гарячій прокатці цього підвищення МІЦНОСТІ днища в місцях його сполупрофілю Крім того, малі радіуси кривизни опорних чення з бічними стінками, тобто в місцях найбільповерхонь виступів і западин фланців не забезпешої концентрації напружень профілю при роботі чують надійну фіксацію зв'язаних внапусток пройого в конструкції кріплення При роботі такого філів суміжних елементів кріплення по осі Х-Х, а профілю в конструкції кріплення в піддатливому відносно мала ширина фланців не забезпечує режимі, при вигині вузлів його піддатливості під найкраще поєднання вагових і МІЦНІСНИХ характедією високих навантажень не відбувається провал ристик профілю верхняка в стійку на и КІНЦІ Внаслідок цього заЗадачею винаходу є в профілі гарячекатаному безпечується підвищення несучої здатності, як для кріплення гірничих виробок шляхом удосконапрофілю, так і кріплення загалом лення його конфігурації і геометричних параметрів /днища, виступів, западин і нижніх граней фланРозташування нижніх граней фланців під гостців/, раціонального розподілу металу по перерізу рим кутом до горизонтальної площини і їх сполупрофілю і збільшення площі контакту опорних почення з криволінійними поверхнями виступів по верхонь сполучених виступів і западин фланців дотичних забезпечує додатковий контакт частини профілів суміжних ланок в конструкції кріплення нижніх граней з опорними поверхнями западин забезпечити підвищення несучої здатності, велипрофілів суміжних ланок кріплення у вузлах його чини і стабілізації піддатливості кріплення а також піддатливості Це забезпечує додаткову участь підвищення технологічності виготовлення, як прочастини нижніх граней фланців профілю в роботі філю, так і кріплення загалом сил тертя у вузлах піддатливості кріплення, що дозволяє підвищити величину і стабільність робоПоставлена задача вирішується тим, що в чого опору кріплення а також межі його конструкпрофілі гарячекатаному для кріплення гірничих тивної піддатливості При цьому, сполучення (по виробок, що включає днище, симетрично зв'язані з дотичних) нижніх граней з криволінійними поверхним похилі бічні стінки криволінійної форми, занями виступів фланців підвищує технологічність безпечені на кінцях фланцями, на яких у верхніх виконання такого сполучення в калібрах валків частинах виконані западини з криволінійними опопрокатного стану при гарячій прокатці цього прорними поверхнями, а в нижніх частинах виконані філю виступи з криволінійними опорними поверхнями і примикаючі до них нижні грані, згідно з винаходом, Крім того, профіль гарячекатаний для кріпленпоперечний переріз днища виконаний змінної тоня гірничих виробок має і ІНШІ ВІДМІННІ ВІД прототивщини, яка збільшується від площини симетрії пу ознаки, які розвивають, доповнюють і характепрофілю до ділянок сполучення днища з похилими ризують винахід в окремих варіантах його бічними стінками, а нижні грані фланців сполучені виконання і використовуються в залежності від з криволінійними опорними поверхнями виступів і конкретних умов його виготовлення і експлуатації розташовані під гострим кутом до горизонтальної Так, в профілі гарячекатаному для кріплення площини гірничих виробок, згідно з винаходом, ширина профілю становить 1,24 -1,30 висоти профілю Приведені ознаки, що характеризують винахід, є істотними, оскільки в сукупності достатні для Таке співвідношення ширини і висоти профілю забезпечення працездатності і рішення поставлеу вказаному діапазоні значень визначене експериної технічної задачі, а кожний окремо необхідний ментальним шляхом і є оптимальним для цього для ідентифікації і ВІДМІННОСТІ заявленого профілю профілю, оскільки підвищує момент інерції перерігарячекатаного для кріплення гірничих виробок від зу Іу і момент опору перетину Wy відносно вертивідомих в техніці аналогічних технічних рішень кальної нейтральної осі У-У профілю без істотної зміни його маси Таким чином, приведена нова сукупність загаопорних поверхонь виступів набагато більші радіусів кривизни внутрішніх бічних частин опорних поверхонь западин фланців Ширина западин більша ширини виступів Тому у вузлах сполучення елементів кріплення не досягається фіксація виступів у западинах по осі Х-Х Крім того, досягається тільки частковий контакт сполучених опорних поверхонь виступів і западин фланців Для забезпечення величини конструктивної піддатливості кріплення і надійної фіксації сполучених профілів по осі Х-Х проводять значне затягування замків для створення необхідних сил тертя між його сполученими елементами Це приводить до деформації сполучених елементів кріплення і до зниження несучої здатності, як профілю, так і кріплення загалом Експериментально встановлено, що вибір цього співвідношення менше нижньої межі приводить до збільшення схильності профілю до крутіння, а більше верхньої межі приводить до невиправданого збільшення маси профілю У профілі гарячекатаному для кріплення гірничих виробок, згідно з винаходом, товщина днища на дільницях його сполучення з похилими бічними стінками становить 0,14 - 0,18 висоти профілю Таке співвідношення товщини днища на дільницях його сполучення з похилими бічними стінками і висоти профілю визначене експериментальним шляхом і є оптимальним для цього профілю, оскільки знижує концентрацію напружень і збільшує опірність відриву днища від бічних стінок у вузлах піддатливості кріплення в процесі експлуатації Експериментально встановлено, що вибір цього співвідношення менше нижньої межі приводить до зниження МІЦНОСТІ, а більше верхньої межі приводить до невиправданого збільшення маси профілю У профілі гарячекатаному для кріплення гірничих виробок, згідно з винаходом, товщина днища в площині симетрії профілю становить 0,67 - 0,69 товщини днища на дільницях його сполучення з похилими бічними стінками Таке співвідношення товщини днища в площини симетрії профілю і товщини днища на дільницях його сполучення з похилими бічними стінками визначене експериментальним шляхом і є оптимальним для цього профілю Таке співвідношення забезпечує раціональний розподіл металу в середній частині днища і найкраще поєднання моментів інерції перетину їх і Іу і моментів опору перетину Wx і Wy відносно горизонтальної і вертикальної нейтральних осей Х-Х і У-У Експериментально встановлено, що вибір цього співвідношення менше нижньої межі приводить до зниження МІЦНІСНИХ характеристик перетину, а більше верхньої межі приводить до невиправданого збільшення маси профілю У профілі гарячекатаному для кріплення гірничих виробок, згідно з винаходом, ширина днища становить 2,8 - 3,0 товщини днища на дільницях його сполучення з похилими бічними стінками Таке співвідношення ширини днища і товщина днища на дільницях його сполучення з бічними стінками у вказаному діапазоні значень визначене експериментальним шляхом і є оптимальним для цього профілю, оскільки підвищує момент інерції перерізу Іу і момент опору перегар Wy відносно вертикальної нейтральної осі У-У профілю без істотної зміни його маси Експериментально встановлено, що вибір цього співвідношення менше нижньої межі приводить до збільшення схильності профілю до крутіння, а більше верхньої межі приводить до невиправданого збільшення маси профілю У профілі гарячекатаному для кріплення гірничих виробок, згідно з винаходом, внутрішня поверхня днища виконана криволінійною і угнутою, причому радіус кривизни внутрішньої поверхні днища становить 0,92 - 0,95 висоти профілю Виконання внутрішньої поверхні днища криволінійною і угнутою з вказаним співвідношенням 8 45296 радіуса кривизни і висоти профілю вибране експериментальним шляхом і є оптимальним для цього профілю Таке співвідношення забезпечує плавний і раціональний перерозподіл металу з середньої частини днища до дільниць його сполучення з бічними стінками Це забезпечує найкраще поєднання моментів інерції перерізу їх і Іу і моментів опору перерізу Wx і Wy відносно горизонтальної і вертикальної нейтральних осей Х-Х і У-У Експериментально встановлено, що вибір цього співвідношення менше нижньої межі приводить до невиправданого збільшення маси профілю, а більше верхньої межі приводить до зниження МІЦНІСНИХ характеристик профілю У профілі гарячекатаному для кріплення гірничих виробок, згідно з винаходом, зовнішня поверхня днища виконана криволінійною і угнутою в середній частині, причому радіус кривизни зовнішньої поверхні днища становить 0,30 - 0,34 висоти профілю Виконання зовнішньої поверхні днища криволінійною і угнутою в середній частині з вказаним співвідношенням радіуса кривизни і висоти профілю вибране експериментальним шляхом і є оптимальним для цього профілю Таке співвідношення забезпечує плавний і раціональний перерозподіл металу з середньої частини днища до дільниць його сполучення з бічними стінками Це забезпечує найкраще поєднання моментів інерції перерізу їх і Іу і моментів опору перерізу Wx і Wy відносно горизонтальної і вертикальної нейтральних осей Х-Х і У-У Експериментально встановлено, що вибір цього співвідношення менше нижньої межі приводить до невиправданого збільшення маси профілю, а більше верхньої межі приводить до зниження міцносних характеристик профілю У профілі гарячекатаному для кріплення гірничих виробок, згідно з винаходом, глибина угнутості зовнішньої криволінійної поверхні днища становить 0,026 - 0,030 висоти профілю Виконання глибини угнутості зовнішньої криволінійної поверхні днища у вказаному діапазоні значень визначене експериментальним шляхом і є оптимальним для цього профілю, оскільки забезпечує найкраще поєднання вагових і МІЦНІСНИХ характеристик днища і профілю Експериментально встановлено, що вибір цього співвідношення менше нижньої межі приводить до невиправданого збільшення маси профілю, а більше верхньої межі приводить до зниження МІЦНІСНИХ характеристик профілю У профілі гарячекатаному для кріплення гірничих виробок, згідно з винаходом, висота фланців становить 0,21 - 0,22 висоти профілю Виконання висоти фланців у вказаному діапазоні значень визначене експериментальним шляхом і є оптимальним для цього профілю, оскільки забезпечує найкраще поєднання вагових і МІЦНІСНИХ характеристик фланців і профілю Експериментально встановлено, що вибір цього співвідношення менше нижньої межі приводить до зниження МІЦНІСНИХ характеристик фланців і профілю, а більше верхньої межі приводить до невиправданого збільшення масу фланців і профілю У профілі гарячекатаному для кріплення гірничих виробок, згідно з винаходом, глибина западин фланців, становить 0,17 - 0,19 висоти фланців Виконання глибини западин фланців у вказаному діапазоні значень визначене експериментальним шляхом і є оптимальним для цього профілю, оскільки забезпечує надійне зачеплення і фіксацію відносно осі Х-Х виступів фланців зовнішнього профілю у западинах фланців нижнього профілю у вузлах піддатливості кріплення Експериментально встановлено, що вибір цього співвідношення менше нижньої межі приводить до зниження надійності зачеплення виступів і западин згаданих фланців профілів, а більше верхньої межі приводить до зниження МІЦНІСНИХ характеристик фланців і профілю У профілі гарячекатаному для кріплення гірничих виробок, згідно з винаходом, горизонтальна проекція ширини фланців становить 0,20 - 0,22 висоти профілю Виконання горизонтальної проекції ширини фланців у вказаному діапазоні значень визначене експериментальним шляхом і є оптимальним для цього профілю, оскільки забезпечує найкраще поєднання вагових і МІЦНІСНИХ характеристик фланців і профілю Експериментально встановлено, що вибір цього співвідношення менше нижньої межі приводить до зниження МІЦНІСНИХ характеристик фланців і профілю, а більше верхньої межі приводить до невиправданого збільшення маси фланців і профілю У профілі гарячекатаному для кріплення гірничих виробок, згідно з винаходом, радіуси кривизни опорних поверхонь виступів фланців становлять 0,34 - 0,40 горизонтальної проекції ширини фланців Вибір співвідношення радіусів кривизни опорних поверхонь виступів фланців і горизонтальної проекції фланців у вказаному діапазоні значень визначений експериментальним шляхом і є оптимальним для цього профілю При цьому співвідношенні підвищується технологічність виготовлення їх в калібрах валків прокатного стану при гарячій прокатці, поліпшується зачеплення їх із западинами сполученого профілю у вузлах піддатливості кріплення і фіксація їх відносно осі Х-Х Крім того, забезпечується найкраще поєднання вагових і МІЦНІСНИХ характеристик фланців і профілю Експериментально встановлено, що вибір цього співвідношення менше нижньої межі знижує технологічність їх виготовлення при гарячій прокатці, погіршує зачеплення їх із западинами сполученого профілю у вузлах піддатливості кріплення, не забезпечує фіксацію їх по осі Х-Х і знижує міцНІСНІ характеристики фланців і профілю Експериментально також встановлено, що вибір цього співвідношення більше верхньої межі невиправдано збільшує масу фланців і профілю У профілі гарячекатаному для кріплення гірничих виробок, згідно з винаходом, радіуси кривизни опорних поверхонь западин фланців становлять 0,96 - 0,98 радіусів кривизни опорних поверхонь виступів фланців Вибір співвідношення радіусів кривизни опор 45296 10 них поверхонь западин фланців і радіусів кривизни опорних поверхонь виступів фланців у вказаному діапазоні значень визначений експериментальним шляхом і є оптимальним для цього профілю Таке співвідношення забезпечує надійне зачеплення виступів і западин сполучених профілів у вузлах піддатливості кріплення і надійну фіксацію їх по осі Х-Х При затягуванні замків вузлів піддатливості кріплення це співвідношення забезпечує також щільну посадку виступів у западинах, збільшує площу сполучення їх криволінійних опорних поверхонь, збільшує сили тертя у вузлах піддатливості кріплення, що підвищує величину піддатливості і стабільність робочого опору кріплення Експериментально встановлено, що вибір цього співвідношення менше нижньої межі понадміру зменшує ширину западин, що перешкоджає проникненню виступів у западини при затягуванні замків у вузлах піддатливості, погіршує зачеплення у вузлах піддатливості зв'язаних профілів кріплення і не забезпечує фіксацію їх по осі Х-Х Експериментально також встановлено, що вибір цього співвідношення більше верхньої межі понадміру збільшує ширину западин, що при затягуванні замків у вузлах піддатливості і деформації кромок западин приводить до утворення бічного зазору (люфту) між криволінійними опорними поверхнями виступів і западин фланців У результаті це приводить до погіршення зачеплення зв'язаних профілів у вузлах піддатливості кріплення і не забезпечує надійну фіксацію їх по осі Х-Х У профілі гарячекатаному для кріплення гірничих виробок, згідно з винаходом, відстань між подовжніми вертикальними площинами, що проходять через вершини криволінійних опорних поверхонь западин фланців, становить 1,012 1,018 відстані між подовжніми вертикальними площинами, що проходять через вершини криволінійних опорних поверхонь виступів фланців Вибір співвідношення відстаней між подовжніми вертикальними площинами, що проходять через вершини криволінійних опорних поверхонь западин і виступів фланців, у вказаному діапазоні значень визначений експериментальним шляхом і є оптимальним для цього профілю Вибране співвідношення забезпечує пружний натяг між виступами внутрішнього профілю і западинами зовнішнього профілю у вузлах піддатливості кріплення, що створює додаткові сили тертя між їх криволінійними опорними поверхнями і дозволяє збільшити величину і стабільність робочого опору кріплення Експериментально встановлено, що вибір цього співвідношення менше нижньої межі зменшує величину пружного натягу між виступами внутрішнього профілю і западинами зовнішнього профілю у вузлах піддатливості кріплення, зменшує сили тертя між їх криволінійними опорними поверхнями і знижує величину і стабільність робочого опору кріплення Експериментально встановлено, що вибір цього співвідношення більше верхньої межі зменшує піддатливість кріплення, яке стає понадміру жорстким У профілі гарячекатаному для кріплення гірничих виробок, згідно з винаходом, нижні грані фла 11 45296 12 нців розташовані під кутом 42 - 47° до горизонтаТовщина «D» днища 1 (фіг 2) на дільницях йольної площини го сполучення з похилими бічними стінками 2 становить 0,14 - 0,18 висоти «Н» профілю Вибір кута розташування нижніх граней фланців до горизонтальної площини у вказаному діапаТовщина «d» днища 1 (фіг 1) в площині У-У зоні значень визначений експериментальним шлясиметрії профілю становить 0,67 - 0,69 товщини хом і є оптимальним для цього профілю Таке «D» днища на дільницях його сполучення з похикутове розташування нижніх граней фланців залими бічними стінками 2 безпечує плавне їх сполучення по дотичних з криШирина «Ь» днища 1 (фіг 1) становить 2,8 волінійними опорними поверхнями виступів і ство3,0 товщини «D» днища на дільницях його сполурює додатковий контакт частини нижніх граней з чення з похилими бічними стінками 2 опорними поверхнями западин профілів суміжних Внутрішня поверхня днища 1 (фіг 2) виконана ланок кріплення у вузлах піддатливості У резулькриволінійною і угнутою, причому радіус «R-i» критаті, забезпечується додаткова участь частини визни внутрішньої поверхні днища 1 становить нижніх граней фланців в роботі сил тертя у вузлах 0,92 - 0,95 висоти «Н» профілю піддатливості кріплення, що дозволяє підвищити Зовнішня поверхня днища 1 (фіг 2) виконана величину і стабільність робочого опору кріплення і криволінійною і угнутою в середній частині, причорозширити межі її конструктивної піддатливості му радіус «R2» кривизни зовнішньої поверхні дниКрім того, розташування нижніх граней під таким ща 1 становить 0,30 - 0,34 висоти «Н» профілю кутом забезпечує надійне зачеплення виступів і Глибина «s» угнутості зовнішньої криволінійної западин зв'язаних профілів у вузлах піддатливості поверхні днища 1 (фіг 2) становить 0,026 - 0,030 кріплення і надійну фіксацію їх по осі Х-Х висоти «Н» профілю Експериментально встановлено, що вибір цьоВисота «ПфЛ » фланців 3 (фіг 3) становить 0,21 го кута менше нижньої або більше верхньої межі - 0,22 висоти «Н» профілю значень не доцільний, оскільки при цьому зменшуГлибина «t» западин 4 фланців 3 (фіг 3) стається площа додаткового контакту нижніх граней з новить 0,17 - 0,19 висоти «ПфЛ » фланців З криволінійними опорними поверхнями западин, що Горизонтальна проекція «ЬфЛ» ширини фланзнижує сили тертя у вузлах піддатливості кріпленців 3 (фіг 3) становить 0,20 - 0,22 висоти «Н» ня Крім того, при цьому не забезпечується надійпрофілю не зачеплення виступів і западин профілів у вузРадіуси «R3» кривизни опорних поверхонь вилах піддатливості кріплення ступів 5 фланців 3 (фіг 3) становлять 0,34 - 0,40 горизонтальної проекції «ЬфЛ » ширина фланців З У результаті це приводить до зниження величини і стабільності робочого опору кріплення і до Радіуси «R4» кривизни опорних поверхонь зазниження надійності фіксації профілів у вузлах падин 4 фланців 5 (фіг 3) становлять 0,96 - 0,98 піддатливості кріплення по осі Х-Х радіусів «R3» кривизни опорних поверхонь виступів 5 фланців З Надалі винахід пояснюється докладним описом варіанту його здійснення з посиланнями на Відстань «Ь-і» між подовжніми вертикальними прикладені креслення площинами М, що проходять через вершини криволінійних опорних поверхонь западин 4 фланців На фіг 1 зображений профіль, що заявляєтьЗ (фіг 1), становить 1,012 - 1,018 відстані «Ьг» між ся, гарячекатаний для кріплення гірничих виробок подовжніми вертикальними площинами К, що проНа фіг 2 зображений виносний елемент І на ходять через вершини криволінійних опорних пофіг 1 верхонь виступів 5 фланців З На фіг 3 зображений виносний елемент її на фіг 1 Нижні грані 6 фланців 3 розташовані під кутом Профіль гарячекатаний для кріплення гірничих а = 42 - 47° до горизонтальної площини N виробок включає (фіг 1 - 3) днище 1, симетрично Профіль виготовляють з вуглецевої сталі, назв'язані з ним похилі бічні стінки 2 криволінійної приклад, марки Ст 5 пс і Ст 5 сп форми, забезпечені на кінцях фланцями 3 На Профіль, що заявляється, гарячекатаний для фланцях 3 у верхніх частинах виконані западини 4 кріплення гірничих виробок частіше за все працює з криволінійними опорними поверхнями, а в нижніх в конструкції металевого багатоланкового арочночастинах виконані виступи 5 з криволінійними опого, піддатливого кріплення, призначеного для підрними поверхнями і примикаючі до них нижні грані тримки гірничих виробок з очікуваним зміщенням 6 Поперечний перетин днища 1 виконаний змінної порід покрівлі і, отже, осіданням арки кріплення на товщини, яка збільшується від площини симетрії 500 - 700мм профілю до дільниць сполучення днища 1 з похиНеобхідна піддатливість згаданого кріплення лими бічними стінками 2 Нижні грані 6 фланців З при роботі забезпечується вузлами піддатливості, сполучені з криволінійними опорними поверхнями утвореними шляхом з'єднання кінцевих частин виступів 5 і розташовані під гострим кутом «а» профілів суміжних ланок (наприклад, арки і стійок) (фіг 1, 3) до горизонтальної площини N кріплення внапусток і фіксації їх в проектному положенні за допомогою замків БІЧНІ грані 7 фланців 3 розташовані паралельно нижнім частинам похилих бічних стінок 2 і зв'яПри цьому замки затягують зусиллям, при зані радіусами з криволінійними опорними поверхякому між сполученими внапусток ланками кріпнями западин 4 і нижніми гранями фланців З лення досягаються такі зусилля тертя, які забезпечують необхідний робочий опір кріплення в підДнище 1 зв'язане з похилими бічними стінками датливому режимі в межах величини його 2 ЗОВНІШНІМИ і внутрішніми радіусами конструктивної піддатливості Ширина «В» профілю (фіг 1) становить 1,24 1,30 висоти «Н» профілю При з'єднанні кінцевих частин профілів суміж 13 45296 14 них ланок кріплення внапусток виступи внутрішПотрібно зазначити, що згаданий перерозпонього профілю входять у западини зовнішнього діл металу по перетину днища 1 профілю виконапрофілю ний без збільшення його площі При цьому забезпечується пружний натяг між Таким чином в профілі гарячекатаному для виступами 5 внутрішнього профілю і западинами 4 кріплення гірничих виробок ,що заявляється, за зовнішнього профілю у вузлах піддатливості кріпрахунок удосконалення його конфігурації і геометлення, що створює додаткові сили тертя між їх ричних параметрів /днища, виступів, западин і никриволінійними опорними поверхнями і дозволяє жніх граней фланців/, раціонального розподілу збільшити величину і стабільність робочого опору металу по перетину профілю і збільшення площі кріплення контакту опорних поверхонь сполучених виступів і западин фланців профілів суміжних ланок в консЦе досягається за рахунок того, що відстань трукції кріплення забезпечується підвищення не«Ь-і» між подовжніми вертикальними площинами сучої здатності, величини і стабілізації піддатливоМ, що проходять через вершини криволінійних сті кріплення а також підвищення технологічності опорних поверхонь западин 4 фланців 3, більша виготовлення, як профілю, так і кріплення загалом відстані «Ьг» між подовжніми вертикальними площинами К, що проходять через вершини криволіПриклад конкретного виконання профілю ганійних опорних поверхонь виступів 5 фланців З рячекатаного для кріплення гірничих виробок Погонна маса профілю 21,0кг/м Висота профілю Н = При затягуванні замків вузлів піддатливості 115мм Ширина профілю В = 150мм Товщина кріплення забезпечується також щільна посадка днища на дільницях його сполучення з похилими виступів 5 фланців 3 внутрішнього профілю у забічними стінками D = 17,6мм Товщина днища в падинах 4 фланців 3 зовнішнього профілю, за раплощині У-У симетрії профілю 12мм Ширина хунок чого збільшується площа сполучення їх криднища b = 52мм Радіус кривизни внутрішньої поволінійних опорних поверхонь, збільшуються сили верхні днища Ri = 108мм Радіус кривизни зовніштертя у вузлах піддатливості кріплення, що збільньої поверхні днища R2 = 35,5мм Глибина угнутошує надійність їх зачеплення і підвищує величину сті зовнішньої криволінійної поверхні днища S = піддатливості і стабільність робочого опору кріп3,2мм Висота фланців ПфЛ = 24мм Глибина запалення дин фланців t = 4,3мм Горизонтальна проекція Досягається це тим, що радіуси «R4» кривизни фланців ЬфЛ =22,85мм Радіус кривизни опорних опорних поверхонь западин 4 фланців 3 менше поверхонь виступів фланців R3 = 9,4мм Радіус радіусів «R3» кривизни опорних поверхонь вистукривизни опорних поверхонь западин фланців R4 = пів 5 фланців З 9,0мм Відстань між подовжніми вертикальними При роботі такого профілю в конструкції кріпплощинами М, що проходять через вершини опорлення в піддатливому режимі, при вигині вузлів них поверхонь западин фланців Ьі = 117мм Відйого піддатливості під дією високих навантажень стань між подовжніми вертикальними площинами не відбувається розрив внутрішнього профілю і К, що проходять через вершини опорних поверпровалювання верхняка в стійку на и КІНЦІ завдяки хонь виступів фланців b-z = 115мм Кут нахилу нипосиленню дільниць сполучення днища 1 з бічнижніх граней фланців до горизонтальної площини N ми стінками 2 а = 45° Моменти інерції перетину їх = 442,2см3, Іу Це досягається тим, що днище 1 виконане = 508,9см3 Моменти опору перетину (вигину) Wx змінної товщини, яка збільшується від мінімальноmm = 74,2см3, Wx пл =101,4см , Wy = 68,2см го значення «d» в площині У-У симетрії профілю до максимального значення «D» в місцях його Профіль, що пропонується, гарячекатаний для сполучення з бічними стінками 2 кріплення гірничих виробок технологічний, оскільки Вдосконалена конфігурація і геометричні пайого конфігурація і геометричні параметри можуть раметри днища 1 за рахунок раціонального перебути забезпечені калібрами валків прокатного старозподілу металу з середньої зони до місць його ну при гарячій прокатці сполучення з бічними стінками 2 забезпечують Такий профіль може бути виготовлений підвищення МІЦНОСТІ днища 1 в місцях його сполупромисловим способом на будь-якому металургійчення з бічними стінками 2, тобто в місцях найбіному підприємстві по виготовленню шахтних спельшої концентрації напружень профілю при роботі ціальних профілів його в конструкції кріплення 15 45296 16 Фіг. 2 ФІГ 1 Фіг. З ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна (044) 456 - 20 - 90