Прогибомер для измерения усилий в шахтной крепи

 

Использование : измерение нагрузок на шахтную рамную крепь. Сущность изобретения : прогибомер содержит основание с двумя опорами на концах, измерительный стержень и отсчетное кольцо. Измерительный стержень калиброван по высоте и закреплен на отсчетном кольце. Отсчетное кольцо установлено на основании с возможностью продольного перемещения. Вдоль основания нанесена измерительная шкала, симметричная относительно начала отсчета . Начало отсчета помещено в центре основания . Опоры выполнены с заостренными прямолинейными и взаимно перпендикулярными кромками. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕ ТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4827154/03 (22) 21.05.90 (46) 30.03.92.Бюл. М 12 (71) Коммунарский горно-металлургический институт (72) Г.Г,Литвинский, Г.И.Гайко, И.И.Бурма и

В.И. Кулды ркаев (53) 622;831(088,8) (56) Катков Г.А.Измерение нагрузок на крепь горных выработок, М„Недра, 1969, с.46-47.

Авторское свидетельство СССР М

935617, кл, Е 21 С 39/00, 1980. (54) ПРОГИБОМЕР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УСИЛИЙ В ШАХТНОЙ КРЕПИ

Изобретение относится к.технике шахтных измерений и может быть использовано для шахтных инструментальных наблюдений в подземных горных выработках, в частности за взаимодействием рамной крепи с массивом горных пород.

Известно устройство для измерения деформаций верхняка, состоящее из. капроновой нити, замерной линейки и двух магнитов с опорными стержнями.

Недостатком такого устройства является то, что капроновую нить при каждом замере необходимо закреплять в стенках выработки, причем создать необходимое натяжение при помощи двух магнитов с опорными стержнями, что затруднительно.

Данное устройство требует при каждом из-. мерении определения центра пролета выработки, куда устанавливают линейку. Контакт капроновой нити и линейки в момент замера влечет за собой возможное отклонение нити от первоначального положения. 8се зто снижает точность замеров и увеличива„„ О. „„1723321 А1 (я) s Е 21 СЗ9/00. Е 21 0 11/00 (57) Использование: измерение нагрузок на шахтную рамную крепь. Сущность изобретения; прогибомер содержит основание с двумя опорами на концах, измерительный стержень и отсчетное кольцо. Измерительный стержень калиброван по высоте и закреплен на отсчетном кольце. Отсчетное кольцо установлено на основании с возможностью продольного перемещения. Вдоль основания нанесена измерительная шкала, симметричная относительно начала отсче- . та. Начало отсчета помещено в центре основания. Опоры выполнены с заостренными прямолинейными и взаимно перпендикулярными кромками. 1 з.п.ф-лы, 2 ил. ет их число. Так для определения нагрузки на верхняк необходимо измерить расстоя- ( ние от опорной поверхности магнита до отверстия в стержне, расстояние от нити до нижней полки двутавра в середине пролета, пролет и полупролет выработки, расстояние между центрами магнитов. Поэтому данным устройством производить измерения в элементах рамной крепи особенно криволинейного очертания затруднительно.

Од

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для измерения нагрузок M на лежень крепи, включающее балку с ono-! рами на концах, в центре которой вставлены измерительный шток индикатора часового типа, контактирующий с измерительным стержнем.

Недостатком такого устройства являетc$I его конструктивная сложность и громоздкость, невозможность производства замера на любках участках рамы, особенно там, где проходят вентиляционные и водонапорные трубы, шланги, кабели. Угол уста1723321

1G

R. ) M=E I

5G

55 новки опор к балке зависит от радиуса кривизны элемента рамной крепи.

Сложная механическая связь индикатора деформации часового типа, штока, измерительного стержня и пружины, снижает надежность и точность работы устройства, а непосредственное измерение радиальных смещений элемента крепи(лежня) приводит к значительным относительным ошибкам при определении усилий.

Целью изобретения является повышение точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что прогибомер для измерения усилий в шахтной крепи, включающем основание с двумя опорами на концах и измерительный стержень, снабжен отсчетным кольцом, установленным на основании с возможностью продольного перемещения, измерительный стержень выполнен калиброванной высоты и закреплен на отсчетном кольце перпендикулярно к основанию, а вдоль основания нанесена измерительная шкала, которая выполнена симметричной относительно начала отсчета, расположенного в центре основания, измерительный стержень выполнен сменным, отсчетное кольцо снабжено нониусом и фиксатором s виде зажимного винта, а опоры основания выполнены с заостренными прямолинейными и взаимно параллельными кромками.

На фиг.1 схематично показано устройство; на фиг.2 — то же, разрез.. Прогибомер для измерения усилий в шахтной крепи состоит из основания 1 с двумя опорами 2 на концах и измерительного стержня 3, калиброванного по высоте и закрепленного на отсчетном кольце 4, которое размещено на основании 1 с возможностью продольного перемещения.

Основание 1 снабжено измерительной шкалой 5, симметричной относительно начала отсчета, помещенного в центре основания 1.

Опоры 2 выполнены с заостренными прямолинейными и взаимно параллельными кромками.6, которыми они контактируют с элементом 7 рамной крепи. Отсчетное кольцо 4 снабжено нониусом 8 и фиксатором в виде зажимного винта 9. Прогибомер может быть изготовлен, например, в виде легкого переносного прибора с основанием

1 из тонкой дюралевой трубы, на которой закреплено отсчетное кольцо 4 и измерительный стержень 3.

П рогибомер работает следующим образом.

В горной выработке, закрепленной рамной крепыш, с помощью прогибомера можно определить изгибные деформации рамной крепи и действующие в ней изгибающие моменты. На элемент 7 шахтной крепи устанавливают на кромки 6 опор 2 основание 1 прогибомера, Прогиб измеряют на участке элемента 7 между кромками 6 опор

2. Для этого отсчетное кольцо 4 вместе с измерительным стержнем 3 перемещают вдоль основания 1 от его центра вплоть до касания поверхности элемента. 7 рамной крепи. Затем зажимным винтом 9 фиксируют отсчетное кольцо 4 в данном положении.

Сняв шахтный прогибомер с крепи по нониусу 8 и измерительной шкале 5 считывают показания, характеризующие смещение измерительного стержня 3 относительно центра основания 1..По этим измерениям определяют изгибающий момент, действующий в элементе 7 крепи на участке между опорами 2 основания 1, по формуле. где EJ — изгибная жесткость элемента 7, н, м

h — калиброванная высота измерительного стержня 3, м; а — половина расстояния между кромками 6 опоры.2, м; в — смещение стержня 3 относительно центра основания 1, м;

Ro — начальный радиус кривизны элемента 7, м.

Главной отличительной особенностью конструкции прогибомера является наличие на отсчетном кольце-4 измерительного стержня 3 калиброванной высоты, при перемещении которого вдоль измерительной базы определяют параметры изгиба элемента 7 путем измерения смещения в. Чтобы оценить ошибку такого измерения, достаточно продифференцировать исходное уравнение по в, что с учетом условий проведения измеренийв «a;h «а дает

ЛМа=+ (4heJ/аз) Лв (1)

Традиционные конструкции прогибомеров предусматривают прямое измерение стрелы прогиба по направлению радиуса изгиба (радиальные смещения), что дает ошибку определения изгибающего момента, определяемую путем вычисления производной от М no h при тех же геометрических соотношениях в «à h «а, характеризующих условия измерений, что и в.случае" (1);

h, Mh= + (2 E J /а ) Л h, (2)

Из полученных зависимостей (1) и (2) видно, что при равной точности измерений (например, Лв=ЛЬ=+ 1 мм) линейных величин: смещения в при заданной калиброван172332 1 ной высоте h в предлагаемом устройстве или h при заданном смещении в, что характерно для известных устройств, получаем выигрыш в точности определения усилий в элементе крепи в я раз. 5 е -ЛМь/b Мь=а/2 h.

Если учесть, что при изготовлении устройства всегда можно обеспечить соотношение h/à=0,05,...0,1, то точность 10 определения усилий при использовании предлагаемого прогибомера увеличивается в е =5-10раз.

Благодаря тому, что измерительный стержень 3 выполнен калиброванным по 15 высоте достигается точнее определение прогиба на измеряемом его смещении в от центра основания 1. Это обеспечивают закреплением измерительного стержня 3 на отсчетном кольце 4 с нониусом и фиксато- 20 р0М в виде эажимного винта 9. Последний делает удобным снятие отсчетов. То, что основание 1 снабжено измерительной шкалой

5, симметричной относительно начала отсчета, помещенного в центре основания 1, 25 облегчает фиксацию смещения в по обе стороны от центра основания 1, а это в конеч-. ном счете позволяет исключить промахи в измерениях и увеличить точность определения усилий в элементах 7 шахтной крепи. 30

Выполнение измерительного стержня 3 сменным упрощает определение прогибов на элементах 7 шахтной крепи с различной кривизной и расширяет область применения прогибомера. Выполнение опор 2 осно- 35 вания 1 прогибомера с заостренными взаимно параллельными кромками 6 позволяет четко фиксировать прогибомер на элементе крепи при повторных (периодических) измерениях, делает устройство устойчивым 40 и исключает случайные повороты вокруг оси основания 1.

Таким образом предлагаемый прогибомер для измерения усилий в шахтной крепи благодаря простоте его конструкции, резко повышенной точности замеров, а также удобства и доступности.их выполнения позволит производить массовые контрольные наблюдения за эксплуатационным состоянием шахтной крепи в процессе ее сооружения и взаимодействия с окружающими породами. Это значительно повысит безопасность работ, улучшит условия поддержания им охраны горных выработок, обеспечит возможность контроля эа качест-. во работ и длительных наблюдений за проявлениями горного. давления в выработке.

- Формула изобретения

1. Прогибомер для измерения усилий в шахтной крепи, включающий основание с двумя опорами на концах и измерительный стержень, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, он снабжен отсчетным кольцом,. установленным на основании с возможностью продольного перемещения, измерительный стержень выполнен калиброванной высоты и закреплен на отсчетном кольце перпендикулярно к основанию, а вдоль основания нанесена измерительная шкала.

2. Прогибомер по п.1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что измерительная шкала выполнена симметричной относительно начала отсчета, расположенного в центре основания, измерительный стержень выполнен сменным, отсчетное кольцо снабжено нониусом и фиксатором в виде зажимного винта, а опоры основания выполнены с заостренными прямолинейными и взаимно параллельными кромками.

1723321

Составитель К.Лыков

Техред М.Моргентал

Редактор Ю.Середа

Корректор Т.Малец

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

Заказ 1052 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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