Секция щитовой механизированной крепи

 

Изобретение относится к щитовым механизированным крепям очистного забоя. Цель изобретения - повышение надежности работы крепи при внезапном обрушении кровли. Секция крепи включает перекрытие 3 с козырьком, которое шарнирно связано с основанием 10 в забойной части гидростойкой , а в завальнойползуном(П)6 демпферного устройства, шарнирно закрепленным

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sa)s Е 21 D 23/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

О

28 с7

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4788413/03 (22) 05.02,90 (46) 30.03.92, Бюл. N. 12 (71) Тульский политехнический институт (72) В.Г.Сальников, В.И.Ануфриев, А.П,Баранов и Л.Г,Собина (53) 622.284(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

ЬЬ 934046, кл. Е 21 0 23/04, 1980.

Авторское свидетельство СССР

М 866219, кл. Е 21 0 23/04, 1978. Ы 1723335 А1

{54) СЕКЦИЯ ЩИТОВОЙ МЕХАНИЗИРОВАННОЙ КРЕПИ (57) Изобретение относится к щитовым механизированным крепям очистного забоя.

Цель изобретения — повышение надежности работы крепи при внезапном обрушении кровли. Секция крепи включает перекрытие

3 с козырьком, которое шарнирно связано с основанием 10 в забойной части гидростойкой, а в завальной — ползуном(П) 6 демпферного устройства, шарнирно закрепленным

1723335

30

35 на перекрытии, установленным в вертикальных направляющих коробчатого сечения, которые закреплены на основании и выполнены с вертикальным пазом 13 для размещения ограничителя 14 хода. Несущий элемент связан с П 6 П-образными скобами

23, установленными под заплечиками П 6 по внутреннему периметру вертикальных направляющих с расположением их полок параллельно внешним несущим элементам.

Конец П 6 имеет форму нажимного клина 18, установленного с возможностью взаимодействия со скольэунами 19, верхние поверхности которых расположены параллельно

Изобретение относится к подземным способам добычи полезных ископаемых и предназначено для крепления очистных забоев угольных шахт щитовыми механизиро- ванными крепями.

Цель изобретения — повышение надежности работы секции при внезапном обрушении кровли.

Секция щитовой механизированной крепи включает перекрытие с козырьком, шарнирно связанное с основанием посредством гидростойки, расположенной в забойной части, и ползуна демпферного устройства, расположенного в завальной части, Ползун демпферного устройства установлен в вертикальных направляющих, закрепленных на основании, и имеет вертикальный паз, в котором размещен ограничитель хода, Ползун, заканчивающийся нажимным клином, выполнен с заплечиками и связан с несущим элементом посредством П-образных скоб, установленных под заплечиками по внутреннему периметру вертикальных направляющих с окнами, и скольэунов. Верхние поверхности скользунов параллельны поверхностям нажимного клина, а нижние связаны с упругим элементом посредством подвижной опоры и наклонены к оси несущих элементов. Между скольэунами и П-образными пластинами расположены клиновидные пластины с плоскими элементами трения, закрепленные нижней частью в окнах вертикальных направляющих кронштейна. Дальние от центральной оси вертикальных направляющих плоскости клиновидной пластины и скобы параллельны этой оси, а ближние образуют с ней острый угол, что позволяет перемещающуюся от резкой осадки кровли ползунч поверхностям нажимного клина 18, а их нижние поверхности связаны с упругим элементом 22 через подвижную опору 21 и наклонена к оси несущих элементов и клиновидных пластин 25. Плоские элементы

26 трения закреплены нижней частью в окнах 27 вертикальных направляющих кронштейна. Дальние от центральной оси вертикальных направляющих плоскости клиновидной пластины 25 и скобы параллельны этой оси, а ближние образуют с ней острый угол. Возврат П 6 в исходное положение осуществляется за счет энергии упругого элемента 22, 6 ил. раздвигать вертикальные направляющие, причем сопротивление движению полэуна возрастает интенсивнее, чем пройденный им путь. Возврат ползуна в исходное положение происходит за счет накопленной упругим элементом энергии, освобождающейся по мере снижения динамической нагрузки на крепь и во время передвижки секции.

На фиг.1 изображена секция щитовой крепи, общий вид; на фиг.2 — разрез А — А на фигЛ „ на фиг,З вЂ” поглощающий аппарат; на фиг.4 — разрез Б-Б на фиг.3; на фиг.5— разрез В-В на фиг,З; на фиг.6 — геометрия механизма и схема действующих сил.

Секция щитовой механизированной крепи содержит козырек 1, закрепленный посредством цилиндрического пальца 2 на консольной части перекрытия 3. Перекрытие 3, выполненное в виде жесткой металлической конструкции, опирающейся в забойной части на гидростойку 4, в завальной части посредством цилиндрического шарнира 5 соединено с ползуном 6 демпферного устройства. Неподвижная часть кронштейна 7 жестко закреплена за внешние несущие элементы 8 посредством ребер

9 к основанию 10 секции крепи. Внешние несущие элементы 8 расположены таким образом, что образуют вместе с внутренними несущими элементами t1 вертикальные направляющие 12 коробчатого сечения.

В боковых стенках вертикальных направляющих 12 выполнены соосные сквозные отверстия. На одной оси с ними в подвижных частях кронштейна 7 выполнены соосные сквозные пазы 13с вертикальным расположением направляющих. В пазы вставлены цилиндрические ограничитель1723335 ные пальцы 14 с односторонней цилиндрической головкой 15, длина которых больше ширины вертикальных направляющих 12.

Количество вертикальных направляющих12 зависит от проектной несущей способности секции крепи.

На внешней боковой поверхности внутреннего несущего элемента 11 соосно с пальцем 14 закреплен отрезок трубы 16, внутренний диаметр которой больше наружного диаметра цилиндрической головки

15 пальца 14 на величину зазора, позволяющего вставить палец с головкой без трения, В стенках отрезка трубы 16 выполнены соосные отверстия, в которые вставлены стопорные элементы 17, например шплинты.

В нижней части ползуна 6 выполнен нажимной клин 18, которым ползун опирается на скользуны 19. Верхние поверхности скользунов 19 выполнены параллельными нижним поверхностям нажимного клина 18 с возможностью их взаимодействия и наклонены к оси несущих элементов на острый угол. Дальние от центральной оси вертикальных направляющих 12 плоскости скольэунов 19 наклонены к этой оси на острый угол, величину которого выбирают исходя из условия требуемой податливости. демпферного устройства.

В нижней части скользунов 19 выполнено опорное гнездо, плоская опорная поверхность 20 которого наклонена к центральной оси вертикальных направляющих

12 на тупой угол, С плоскостью 20 скользуна

19 взаимодействует подвижная опора 21.

Поджатие опоры 21 осуществлено посред-. ством упругого элемента 22, например пружины или силового гидроцилиндра, опирающихся на основание 10.

По внутреннему периметру вертикальных направляющих 12 коробчатого сечения расположены две П-образные скобы 23, прижатые плоскими частями по внутреннему периметру вертикальных направляющих. Между полками скоб 23 и удаленными от центральной оси вертикальных направляющих 12 плоскостями скользунов 19 образованы полости 24. В полостях 24 размещены неподвижные клиновидные пластины 25. Дальняя от центральной оси плоскость клиновидной пластины 25 параллельна ей, а ближняя наклонена на тот же угол, что и внешняя плоскость скользуна 19.

На боковых плоскостях неподвижной клиновидной пластины 25 закреплены плоские 5 элементы 26 трения, например металлокерамические. Элементы 26 трения вставлены . в ниши неподвижных пластин 25 и закреплены посредством винтов или сварки по контуру. Неподвижные пластины 25 закреплены нижней частью s окне 27, выполненном во внешнем несущем элементе 8. В стенках П-образных скоб 23 выполнены несквозные ниши 28, в которые входят без трения приливы 29 опоры 21. Координаты

-ниш и приливов выбраны таким, чтобы между заплечиками ползуна 6 и скобами 23 оставался зазор.

Секция механизированной крепи работает следующим образом.

В цикле поддержания кровли опускающаяся толща пород воздействует на козырек 1 секции или непосредственно на перекрытие 3, вызывая его изгиб. Нагрузка от козырька 1, передаваемая через цилиндрический палец 2, и непосредственно приложенная к перекрытию 3, распределяется в зависимости от условий контактирования между гидростойкой .4 и кронштейном 7.

Поскольку соединение. перекрытия 3 и ползуна 6 осуществляется посредством цилиндрического шарнира 5, нагрузка на кронштейн 7 передается в виде сосредоточенной силы, одна составляющая которой направлена вдоль продольной оси кронштейна 7, а вторая перпендикулярна ей. Составляющая силы, перпендикулярная вертикальной оси кронштейна 7, передается от ползуна 6 непосредственно на внеш30 ние несущие элементы 8, а также от площадок контактирования ползуна 6 со скользунами 19 через клиновидную неподви>кную пластину 25 на скобу 23 и далее на внешний несущий элемент 8, вызывая его

35 поперечный изгиб, При изгибе внешний несущий элемент 8 накапливает потенциальную энергию за счет упругой деформации.

Составляющая нагрузки вдоль вертикальной оси кронштейна 7 от смещающегося вниз ползуна 6 передается на нажимной клин 18. По мере передвижения вниз нажимной клин 18 давит на скользуны 19, создавая на контакте с ними раздвигающее усилие. Поскольку угол наклона верхней площадки скользунов больше угла наклона нижней и обе площадки выполнены из одного материала, сдвигающая составляющая на верхней площадке всегда больше, чем на нижней, что предотвращает заклинивание скользунов. Раздвигающее усилие на плоской опорной поверхности 20 прижимает скользуны 19 к неподвижным клиновидным пластинам 25 с элементами 26 трения. Так как клиновидная пластина 25 не закреплена от поворота, своей второй плоской стороной с элементами 26 трения она прижимается к, неподвижным скобам 23, оставаясь в полости 24. Смещению клиновидной пластины

25 вниз препятствует прилив в нижней части. входящий с зазором в окно 27, 1723335

25 20

По мере опускания кровли и увеличения нагрузки скользуны 19 создают все большее прижимное усилие неподвижной клиновидной пластины 25 к подвижной скобе

23, увеличивая силу трения между этими элементами. Увеличение силы трения приводит к тому, что ползун 6, смещаясь вниз, встречает нарастающее сопротивление демпферного устройства и продольное усилие плавно передается на стенки вертикальных направляющих 12 и основание

10. Угол Р подбирают таким образом, чтобы при предполагаемых значениях статической нагрузки просадка ползуна 6 была меньше зазора между нижней опорной поверхностью заплечиков ползуна 6 и П-образными скобами 23.

При резких осадках кровли рабата демпферного устройства в начальной стадии происходит так же, как и при ее плавном опускании. Но поскольку величина динамических нагрузок значительно превышает величину статических, указанный зазор закрывается и заплечики ползуна 6 входят в контакт со скобами 23. Поскольку скоба 23 зажата между правым (по фиг.3) металлокерамическим элементом 26 и внешним несущим элементом 8, на обеих ее рабочих плоскостях имеются силы трения, для преодоления которых требуется дополнительная сила, направленная вдоль оси крон штейна 7. Поэтому сопроти вл ение перемещению ползуна 6 значительно возрастает, что приводит к гашению динамической нагрузки..

В цикле передвижки секций крепи давление кровли на перекрытие 3 значительно снижается. Упругий элемент 22, накопивший потенциальную энергию при сжатии, стремится разжаться, воздействуя на опору

21. Последняя приподнимает скользуны 19 и скобы 23, так как приливы 29 опоры 21 воздействуют на потолочину ниши 28, выполненной в стенках скоб 23. При этом к моменту касания приливами 29 потолочины ниши 28 заплечики ползуна 6 оказываются приподнятыми над скобами 23 на прежнюю величину. Лодьем скольэунов 19 и скоб 23 происходитдо тех пор, пока система не придет в равновесное состояние..При действии составляющих нагрузок от кровли вдоль лавы они воспринимаются ползуном 6 (для чего ему придают соответствующую боковую жесткость) и передаются через внутренние несущие элементы 11 на основание 10.

Величина хода демпферного устройства ограничивается размерами вертикального паза 13 во внутренних несущих элементах

11, При исчерпании податливости нагрузка от ползуна 6 через палец 14 передается непосредственно на стенки направляющих 12 и далее на основание 10. В режиме динамического нагружения самопроизвольное выпадение пальца 14 невозможно, так как его осевое смещение в одну сторону (вверх по фиг,2) ограничено цилиндричекой головкой

15, а в другую — стопорным элементом 17, удерживаемым в отверстиях трубы 16.

Таким образом, применение элементов трения, закрепленных на боковых поверхностях клинообразных пластин, позволяет увеличить нагрузку на крепь, что повышает ее надежность. Гашение динамических нагрузок за счет трения элементов друг о друга вызывает только износовые деформации элементов и при выходе их из строя не происходит разрушения конструкций, в том числе и опасного (за счет роста усталостных трещин), что также повышает надежность крепи.

Формула изобретения

Секция щитовой механизированной крепи, включающая перекрытие с козырьком, которое шарнирно связано с основанием в забойной части гидростойкой, а в "àâàëüíîé части — демпферным устройством, содержащим ползун, шарнирно закрепленный на перекрытии и установленный с возможностью перемещения в вертикальных направляющих коробчатого сечения, внутренние и внешние элементы которых закреплены на основании, упругий элемент, установленный на основании и связанный с ползуном, и ограничитель хода, установленный в вертикальном пазу ползуна, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности ее работы при вне запном обрушении кровли, ползун выполнен с заплечиками и нажимным клином на конце и связан с несущим элементом посредством П-образных скоб, установленных под заплечиками ползуна по внутреннему периметру вертикальных направляющих с расположением их полок параллельно

% внешним несущим элементам, выполненным с окнами, скользунов, верхние поверхности которых расположены параллельно поверхностям нажимного клина с возможностью их взаимодействия, а нижние поверхности скользунов связаны с упругим элементом посредством подвижной опоры и наклонены к оси несущих элементов и клиновидных пластин с плоскими элементами трения, закрепленных нижней частью в окнах внешних несущих элементов и установленных между скользунами и Il-образными пластинами, при этом дальние от

1723335

10 центральной оси вертикальных направляющих плоскости клинообразной пластины и скобы параллельны этой оси, а ближние к ней находятся под острым углом.

1723335

1723335

Составитель В. Пономарева

Техред М.Моргентал Корректор Т, Малец

Редактор А. Огар

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул,Гагарииа МФ

Заказ 1053 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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