Способ определения параметров резких осадок кровли в горной выработке и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к горному делу. Цель изобретения - повышение надежности определения и регистрации параметров. Уст-во для определения параметров содержит ролик (Р) 3, поджатый к гидростойке крепи 2 и кинематически связанный с ведущей катушкой (К) 4. На К 4 размещена магнитная лента (МЛ) 5, являющаяся носителем информации. Уст-во включает также стереофоническую магнитную головку 6, два генератора 7, 8 электрических сигналов, преобразователь 9 реакции крепи, источник 10 питания, храповой механизм и фрикцион. При осадках кровли 1 изменяется реакция гидравлической крепи 2. Перемещение гидростойки крепи 2 приводит к вращению Р 3. С помощью храпового механизма и фрикциона вращение Р 3 преобразуется в угловое перемещение К 4, пропорциональное перемещению кровли 1. При этом МЛ 5 протягивается относительно головки 6. На один канал головки 6 поступает эталонный сигнал постоянной амплитуды с генератора 7, а на другой канал - модулированный сигнал с генератора 8. Сигнал с генератора 8 модулируется пропорционально реакции крепи 2 преобразователем 9. Оба сигнала записываются на МЛ 5. Производят визуализацию записи на светочувствительной бумаге осциллографа. При визуализации К 4 вращают с постоянной скоростью. По полученной осциллограмме определяют величину перемещения кровли и моменты ее резких осадок. Изобретение обеспечивает рациональную протяжку МЛ и надежную регистрацию процесса осадки кровли. 2 с. и 1 з.п.ф-лы, 6 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Е 21 C39/00

ГОСУДАРСТВЕ ННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4378324 03 (22) 10.02.88 (46) 07.07.91. Бюл, М 25 (71) Кузбасский политехнический институт (72) А.Н. Коршунов, Г.Д. Буялич, Б.А. Александров, Ю.А. Антонов, В,А. Побокин, А.С. Фролов, Ю.М. Леконцев, С,И. Калинин, Г.Н, Бобров и С.А. Санин (53) 622.283(088. 8) (56) Шеин Ю.Г., Шахмейстер Ю,Л. Динамика проявлений горного давления при работе механизированной крепи.- Уголь, 1984, М 2, с. 14.

Галаев А.Н. Определение динамических нагрузок в гидравлических стойках механизированных крепей. В сб.: Прогноз геомеханических процессов и управление горным давлением на шахтах. — Л.: ВНИМИ, 1985, с, 79-83.

„, Ы2„„1661417А1 (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ

РЕЗКИХ ОСАДОК КРОВЛИ В ГОРНОЙ ВЫРАБОТКЕ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к горному делу.

Цель изобретения — повышение надежности определения и регистрации параметров.

Уст-во для определения параметров содержит ролик (Р) 3, поджатый к гидростойке крепи 2 и кинематически связанный с ведущей катушкой (К) 4. На К 4 размещена магнитная лента (МЛ) 5, являющаяся носителем информации. Уст-во включает также стерео. фоническую магнитную головку 6, два генератора 7, 8 электрических сигналов, преобразователь 9 реакции крепи. источник

10 питания, храповой механизм и фрикцион. При осадках кровли 1 изменяется реакция гидравлической крепи 2. Перемещение

1661417 гидростойки крепи 2 приводит к вращению

P 3, С помощью храпового механизма и фрикциона вращение P 3 преобразуется в угловое перемещение К 4, пропорциональное перемещению кровли 1. При этом МЛ 5 протягивается относительно головки 6. На один канал головки 6 поступает эталонный сигнал постоянной амплитуды с генератора

7, а на другой канал — модулированный сигнал с генера гора 8, Сигнал с генератора 8 модулируется пропорционально реакции

Изобретение относится к горному делу и предназначено для исследования параметров резких осадок кровли очистных и подготовительных выработок.

Цель изобретения — повышение надежности определения и регистрации параметров резких осадок кровли.

На фиг. 1 представлена структурная схема регистрирующего устройства; на фиг. 2 — сигналы подаваемые на магнитную ленту; на фиг, 3 — пример виэуализированной записи на светочувствительной бумаге осциллографа; на фиг, 4 — пример обработки осциллограммы; на фиг. 5 — конструкция регистрирующего устройства; на фиг. 6— разрез А-А на фиг. 5.

Способ осуществляют следующим образом.

Внезапные обрушения кровли 1 горной выработки приводят к изменению реакции гидравлической крепи 2. Последняя с помощью кинематически соединенного с ней ролика 3 создает угловое перемещение ведущей катушки 4, на которой размещена магнитная лента 5, являющаяся носителем информации. Магнитная лента 5 перемещается относительно стереофонической магнитной головки 6, на которую постоянно подают два независимых электрических сигнала, непрерывно изменяющихся во времени по амплитуде, заданной формы и частоты, записываемых на ленте 5 (фиг, 2).

Один из этих сигналов вырабатывается генератором 7 (фиг. 1) и является неизменным по максимальной амплитуде (эталонным), а другой вырабатывается генератором 8 и с помощью преобразователя 9 реакции крепи модулируется по амплитуде пропорционально величине реакции крепи 2. При этом угловая скорость вращения ведущей катушки 4 мз и, следовательно, скорость прокрепи 2 преобразователем 9. Оба сигнала записываются на МЛ 5. Производят визуализацию записи на светочувствительной бумаге осциллографа. При визуализации К 4 вращают с постоянной скоростью, По полученной осциллограмме определяют величину перемещения кровли и моменты ее резких осадок. Изобретение обеспечивает рациональную протяжку МЛ и надежную регистрацию процесса осадки кровли. 2 с, и 1 з.п.ф-лы, 6 ил, тяжки магнитной ленты 5 относительно стереоголовки 6 пропорциональна перемещению кровли 1 относительно почвы выработки.

5 Минимально возможная скорость протяжки V i магнитной ленты относительно стереоголовки 6, при которой эталонный и модулированный сигналы записываются, определяется частотой f этих сигналов и

10 величиной магнитного зазора в стереоголовке. При этом частота сигналов f, вырабатываемых генераторами 7 и 8, должна задаваться такой, чтобы они записывались на магнитной ленте при скорости разгрузки

15 гидростойки крепи 2.

После записи нескольких осадок кровли воспроизводят полученную запись на магнитофоне и визуализируют ее, записывая сигнал на светочувствительную бумагу.ос20 циллографа (фиг, 3). При этом вращение ведущей катушки производят с постоянной угловой скоррстью, По полученной осциллограмме определяют величину перемещения кровли и мо25 мента ее резких осадок. Перемещение кровли определяют по формуле:

® $„„,2 dg (") сц21/О где So q — длина записи процесса на свето30 чувствительной бумаге осциллографа; го = const — угловая скорость катушки 4 при воспроизведении (визуализации);

Vo — скорость протяжки светочувствительной бумаги в осциллографе;

35 d„— диаметр ведущей катушки 4, ! — передаточное отношение привода от гидростойки крепи 2 к ведущей катушке 4.

Варьируя величинами в, и Ч, при восп40 роизведении, можно получить осциллограмму, удобную для расшифровки, 1661417

При медленном (плавном) опускании кровли (скорость протяжки магнитной ленты меньше Чп п), вследствие многократного перемагничивания записывающей стереоголовкой магнитной ленты, на последней 5 сигнал не записывается, Этому процессу соответствуют участки S T,1 и Sn.2 на осциллограмме (фиг. 3), по величине которых с помощью выражения (1) определяются величины плавных опусканий кровли за цикл, 10

Величины Sp1 и Sp2 на фиг, 3 соответствУют величинам опусканий выдвижной части крепи очистных выработок при разгрузке, а ве-, личина Яя соотствует величине резкой ° осадки кровли,При этом по количеству запи- 15 санных на магнитной ленте участков Sp можно определить количество циклов по выемке угля в очистном забое и, зная величину захвата выемочной машины, определить периодичность обрушения пород 20 кровли.

Параметр времени резкой осадки кровли определяют, исходя из известных частоты f и формы генерируемых сигналов (фиг. 4) в любой произвольной точке по ве- 25 личине S отклонения линии процесса осадки на осциллограмме.

Так, в случае синусоидальной формы сигналов (фиг, 4) параметр времени для произвольной точки на осциллограмме опре- 30 деляется как сумма полных периодов, полупериодов и четвертей периодов от начала осадки кровли плюс некоторый промежуток времени от нулевого значения (S = О) на осциллограмме (hatt) или от максималь- 35 ного (минимального) значения (Ь4) внутри четверти синусоиды.

Этот промежуток времени внутри первой четверти синусоиды (например, для точки 11 на фиг. 4) можно определить как 40

A5 = arCSin () (2)

2 f " S max где Si, Cm х — соответственно текущее и максимальное по амплитуде отклонения линии процесса на светочувствительной бумаге ос- 45 циллографа относительно нулевой линии, Для точки внутри второй четверти синусоиды (например, для точки 12) дополнительный промежуток времени определяется 50 из выражения

h4 = — arccoS(), (3)

1 Sj

276 Smax

Параметры скорости и ускорения перемещения кровли при осадках кровли апре- 55 деляют дифференцированием полученной зависимости перемещений кровли по времени.

Параметр реакции крепи во время резКоА осадки кровли определяется с помощью тарировочных графиков по разности ЬS эталонного и модулированного сигналов (фиг, 4) и максимальной амплитуде эталонного сигнала.

Устройство для определения параметрое резких осадок кровли включает генераторы 7, 8 электрических сигналов, преобразователь 9 реакции крепи, источник

10 питания, стереофоническую магнитную головку 6, магнитную ленту 5, размещенную в кассете на ведущей катушке 4.

При этом источник 10 питания соединен с обоими генераторами 7 и 8 (фиг. 1), выход генератора 7 соединен с одним из каналов магнитной головки 6, преобразователь 9 реакции крепи соединен с выходом генератора 8 и с другим каналом магнитной головки

6, взаимодействующей с магнитной лентой

5. Кроме того, генераторы 7 и 8 между собой гальванически развязаны.

Ведущая катушка 4 кинематически связана с гидростойкой крепи 2. Кинематическая часть устройства (фиг. 5) содержит корпус 13, в котором с помощью подшипников 14 установлена ось 15 ролика 3, и футляр

16, в котором размещены генераторы 7 и 8, источник 10 питания, л агнитная головка 6 и кассета с магнитной лентой 5 на ведущей катушке 4, Корпус 13 устройства с помощью направляющих 17 подвижно соединен с кронштейном 18, относительно которого он поджимается упорным болтом 19 к выдвижной части крепи, например, к штоку 20 гидростойки механизированной крепи.

Кронштейн 18 неподвижно крепят на цилиндре гидростойки с помощью хомута.

На оси 15 ролика 3 с помощью винта 21 укреплена шайба 22, образующая бурт, к которому пружиной 23 поджимается храповое колесо 24, взаимодействующее с подпружиненной собачкой 25.

На храповом колесе 24 неподвижно укреплен подкассетник, включающий втулку

26 с расположенными внутри нее упругим элементом 27 и валом 28 со штифтом 29, входящим в продольный паз втулки 26. Вал

28 взаимодействует с ведущей катушкой 4 и передает ей движение от движущейся кровли, Ролик 3 взаимодействует со штоком 20 вдростойки без возможности проскальзывания, При этом ось вращения ролика перпендикулярна продольной ocvi штока.

Храповое колесо 24 с собачкой 25 и пружиной

ЗО(фиг;б) образуют храповый механизм, при этом

: они установлены таким образол1, чтобы при сокра: щении гидростойки храповое колесо 24 поворачивалось относительносвоей оси вращения, а при распоре

1661417 крепи (увеличении раздвижности мдростойки)стопорилось собачкой 25 относительно корпуса 13.

Пружина 23, храповое колесо 2а и шаиба 22, образующая бурт оси 15 ролика 3, представляют фрикцион, посредством которого вращение ролика 3 передается валу 28, Таким образом, шток 20 гидростойки крепи кинематически соединен с ведущей катушкой 4 посредством храпового меха, низма и фрикциона только при сокращении гидростойки, Устройство работает следующим образом.

При опускании в горной выработке кровли 1 {фиг. 1) последняя воздействует на крепь и вызывает ее сокращение. В этом случае шток 20 гидростойки приводит во вращение ролик 3 и упруго поджатое пружиной 23 к шайбе 22 храповое колесо 24, Собачка 25 не препятствует вращению храпового колеса 24 и проскальзывает относительно него. Передаваемый момент от ролика к храповому колесу регулируется пружиной

23, Далее вращение от храпового колеса 24 посредством втулки 26, штифта 29 и вала 28 передается на ведущую катушку 4, которая перемещает магнитную ленту 5 относительно магнитной головки 6, Усилие прижатия ролика 3 к штоку 20 регулируется упорным болтом 19.

На стереофоническую магнитную головку б постоянно подаются два высокочастотных электрических сигнала заданной формы и постоянной частоты, На один канал стереоголовки подается эталонный сигнал от генератора 7, а на другой канал — основной сигнал от генератора 8. Амплитуда данного сигнала модулируется пропорционально реакции крепи с помощью преобразователя

9, выполненного в виде датчика давления и соединенного с поршневой полостью гидростойки крепи. Эталонный и основной сигналы записывают на магнитную ленту 5.

При распоре крепи в горной выработке шток 20 выдвигается из цилиндра и вращает ролик 3 в противоположном направлении. В этом случае храповое колесо 24 стопорится собачкой 25 относительно корпуса 13, а ось

15 ролик 3 проворачивается по плоскостям трения фрикциона, при этом ведущая катушка 4 не вращается, Изобретение обеспечивает при каждой осадке кровли рациональную протяжку магнитной ленты относительно магнитной головки, что позволяет надежно и достоверно записать и определить непрерывно изменяющиеся параметры резкой осадки кровли без предварительной настройки. Кроме того, изобретение позволяют осуществить запись параметров последующих осадок

10 включающий запись на носителе информа15 ции основного электрического сигнала, 20

55 кровли, количество между ними циклов по выемке угля (шаг обрушения кровли) и величину статического опускания кровли в период между передвижками крепи (разгрузками гидростоек), что позволяет увеличить надежность и достоверность определения параметров резких осадок кровли, повысить информативность полученных записей и уменьшить трудоемкость при обслуживании и снятии замеров.

Формула изобретения

1, Способ определения параметров резких осадок кровли в горной выработке, пропорционального реакции крепи, после дующую визуализацию записи и ее расшифровку, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности определения параметров, в качестве носителя информации используют магнитную ленту, размещенную на ведущей катушке, и дополнительно записывают одновременно с основным эталонный сигнал постоянной амплитуды той же формы и частоты, а амплитуду основного сигнала модулируют пропорционально реакции крепи, причем угловое перемещение ведущей катушки при записи задают пропорциональным перемещению кровли, а вращение ведущей катушки при визуализации записи производят с постоянной угловой скоростью.

2. Устройство для определения параметров резких осадок кровли в горной выработке, включающее корпус, источник питания, преобразовательреакции крепи, выполненный в виде датчика для измерения давления в поршневой полости гидростойки крепи, и носитель информации, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности, оно снабжено двумя гальванически развязанными генераторами электрических сигналов, стереофонической магнитной головкой, кассетой с ведущей катушкой, роликом, храповым механизмом, фрикционом и подкассетником, при этом выход первого генератора соединен с одним каналом магнитной головки, а выход второго генератора через преобразователь реакции крепи — с вторым каналом, носитель информации в виде магнитной ленты размещен в кассете и намотан на ведущую катушку, при этом расположенные на одной оси подкассетник, фрикцион, храповый ме ханизм и ролик предназначенй для создания кинематической связи с гидростойкой крепи.

3, Устройство по и. 2, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что храповой механизм выполнен в виде храпового колеса с подпружиненной

1661417

10 собачкой, закрепленной на корпусе, а фрикцион выполнен в виде бурта, установленного на оси ролика и подпружиненного относительно храпового колеса.

1661417

1661417

Составитель К.Лыков

Техред M.Моргентал Корректор И.Муска

Редактор А.шандор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2107 Тираж 307 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5