металлическая арочная податливая крепь

Формула изобретения

1. МЕТАЛЛИЧЕСКАЯ АРОЧНАЯ ПОДАТЛИВАЯ КРЕПЬ из спецпрофиля, включающая соединенные внахлестку податливыми узлами арочный верхняк и изогнутые стойки, имеющие на одном из концов прямолинейные участки, отличающаяся тем, что прямолинейные участки выполнены на обоих концах стоек и верхняка, имеют одинаковую длину, меньшую величины нахлестки в податливых узлах, при этом верхняк установлен с возможностью взаимодействия прямолинейных участков с криволинейной частью стоек, причем радиус изгиба стоек одинаков независимо от ширины крепи, а длина l_пр прямолинейного участка верхняка от криволинейной части до точки сопряжения со стойкой определена по формуле

l_пр = 2l_п + l_ск- l_н,

где l_п - длина прямолинейных участков элементов;

l_н - длина нахлестки элементов в податливых узлах;

l_ск - длина криволинейного участка стойки от прямолинейного до точки сопряжения с верхняком, определяемая из условий

X_в=X_с; l_ск 0,1 l_н,









R₁^в - радиус верхняка по нижней кромке фланцев профиля;

R₁^с - радиус стойки по наружному контуру профиля.

2. Крепь по п. 1, отличающаяся тем, что одна из стоек выполнена удлиненной, а ось верхняка наклонена к вертикальной оси крепи под углом





- угол сопряжения удлиненной стойки с верхняком;

_o - угол сопряжения стойки с верхняком;

_н.с - угол наклона от вертикального прямолинейного участка нижнего конца удлиненной стойки;

- центральный угол кривизны удлиненной стойки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для крепления горных выработок.

Известны металлические арочные податливые крепи, содержащие соединенные внахлестку податливыми узлами, арочный верхняк и криволинейные стойки с прямолинейными участками на нижних концах стоек [1, 2].

Концы стоек и верхняков этих крепей в податливых узлах выполнены криволинейными. При этом величина радиусов их изгиба должна быть одинаковой, иначе не обеспечивается плотное прилегание элементов в податливых узлах и не достигается стабильность сопротивления крепи.

Однако для каждого типоразмера крепи необходимо иметь свои стойки и верхняки, что повышает трудоемкость и стоимость изготовления крепи и затрудняет комплектование крепи разных типоразмеров.

При сопряжении в податливых узлах стоек, имеющих больший радиус изгиба, чем у верхняка, снижается сопротивление крепи, так как длина участков взаимодействия трущихся поверхностей уменьшается (фиг.4а). Для сохранения сопротивления крепи требуется увеличение усилия сжатия элементов с соответствующим увеличением металлоемкости замков.

В предлагаемой металлической арочной податливой крепи из спецпрофиля, содержащей соединенные внахлестку податливыми узлами арочный верхняк и изогнутые стойки, прямолинейные участки выполнены на обоих концах стоек и верхняка, имеют одинаковую длину, меньшую чем величина нахлестки в податливых узлах, верхняк установлен с возможностью взаимодействия прямолинейных участков с криволинейной частью стоек, радиус изгиба стоек один независимо от ширины крепи, а длина прямолинейного участка верхняка от криволинейной части до точки сопряжения со стойкой определена по формуле

l_пр = 2l_п + l_ск - l_н, (1) где l_п - длина прямолинейных участков элементов;

l_н - длина нахлестки элементов в податливых узлах;

l_ск - длина криволинейного участка стойки от прямолинейного до точки сопряжения с верхняком, определяемая из условий

Х_В = Х_С и l_ск 0,1l_н, где Х_В = R_B" (1 - cos _B);

X_C = R_c" (1 - cos _c) + l_пsin _с; _в =

_c = где R_B" - радиус изгиба верхняка по нижней кромке фланцев профиля;

R_C" - радиус изгиба стойки по наружному контуру профиля.

При этом одна из стоек может быть выполнена удлиненной, а ось верхняка наклонена к вертикальной оси крепи под углом

_н =

_o"= _нс+_ст"-_c где _o" - угол сопряжения удлиненной стойки с верхняком;

_о - угол сопряжения стойки с верхняком;

_нс - угол наклона от вертикали прямолинейного участка нижнего конца удлиненной стойки;

_ст" - центральный угол кривизны удлиненной стойки;

_с - угол от точки сопряжения криволинейной части стойки с прямолинейным участком верхняка до начала прямолинейного участка стойки.

При таком исполнении обеспечивается:

- стабильность сопротивления независимо от изменения ширины крепи, так как размеры участков взаимодействия поверхностей трения в податливых узлах будут практически постоянными (фиг.4,б), а усилия сжатия элементов также не будут изменяться;

- снижение трудоемкости и повышение технологичности изготовления крепи, так как стойки для разных типоразмеров крепи будут одного типа;

- упрощение комплектования крепи;

- использование крепи в выемочных выработках с наклонными пластами за счет добавления еще одного типа стоек.

На фиг.1 показана арочная податливая крепь; на фиг.2 - арочная податливая несимметричная крепь; на фиг.3 - податливый узел I на фиг.1, 2; на фиг. 4 - схема взаимодействия трущихся поверхностей.

Арочная податливая крепь содержит арочный верхняк 1, изогнутые стойки 2 и 4 (удлиненные) соединенные внахлестку податливыми узлами длиной l_н. На концах верхняка 1 и изогнутых стоек 2 выполнены прямолинейные участки 3 длиной lп (одинаковой у всех элементов), величина l_п меньше нахлестки l_н податливых узлов. Верхняк 1 установлен с возможностью взаимодействия прямолинейных участков 3 с криволинейной частью стоек 2. Радиус изгиба стоек R_с одинаков для всех типоразмеров крепей. Верхняк может быть составным.

Длина прямолинейного участка верхняка 1 от криволинейной части до точки сопряжения со стойкой 2 определяется по формуле (I).

Одна из стоек 4 может быть выполнена удлиненной, а ось верхняка 1 наклонена к вертикальной оси крепи под углом _н, определяемым по формуле (II).

В качестве замковых соединений могут использоваться болтовые или клиновые замки различных типов, которые перемещаются вместе с концами соединяемых элементов.

При определении размеров рам крепи учтена длина участков l_пр, что позволяет более точно с меньшими допусками собирать рамы крепи.

При работе крепи в податливом режиме происходит смещение верхняка 1 и стойки 2 в податливых узлах, при этом размеры участков взаимодействия поверхностей трения в податливых узлах будут практически постоянными, так как при работе крепи прямолинейный участок верхняка смещается по криволинейной части стоек с постоянными зазорами, задаваемыми нижними замками, смещаемыми с концом верхняка и расположенными вблизи от точки сопряжения верхняка со стойкой, что обеспечивает стабильное сопротивление крепи независимо от величины смещения элементов в податливых узлах, а также независимо от изменения ширины крепи при постоянном радиусе изгиба стойки. Размеры прямолинейных участков и минимальные размеры участков взаимодействия поверхностей трения элементов задаются условием (3).