CC BY
38
© A.B. Анучин, A.B. Воробьев, 2012
А.В. Анучин, A.B. Воробьев
ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИЧЕСКОГО НАГРУЖЕНИЯ ГИДРОСТОЕК МЕХАНИЗИРОВАННЫХ КРЕПЕЙ НА КОПРЕ К-100 ФГУП СИБНИА ИМ. С.А. ЧАПЛЫГИНА
Изложена методика испытаний гидростоек секций механизированных крепей на копровом стенде. Рассмотрена конструкция специализированной оснастки для проведения испытаний, приведены описания измеряемых параметров и условия проведения испытаний.
Ключевые слова: механизированная крепь, гидростойка, испытания гидростоек крепей, копровый стенд.
В результате анализа возвращаемого силового гидрооборудования, выпускаемого ООО «Юргинский машиностроительный завод» были выявлены основные виды поломок. К ним относятся: геометрическое изменение диаметра (т.н. раздутие) цилиндра гидродомкратов; разрушение цилиндров и штоков первой ступени гидравлических стоек механизированных крепей (рис. 1, а, б); нарушение целостности защитного покрытия штоков гидроцилиндров (рис. 1, в), что приводит к образования коррозии и разрушению уплотнительных элементов.
Для изучения причин отказов гидростоек и выработки рекомендаций по повышению их надежности необходимо проведение стендовых испытаний, которые полностью моделируют работу гидравлической стойки в составе механизированной крепи в очистном забое. Задачей стендовых испытаний является получение информации о закономерностях изменения давления в поршневых полостях обеих ступеней гидростойки при различных режимах внешнего нагружения.
Испытания были проведены на двух серийно выпускаемых гидростойках МКЮ.4У.51.04.
Гидростойка представляет собой телескопический гидроцилиндр двойной гидравлической раздвижности и выполняет следующие функции:
• регулирует высоту секции крепи согласно вынимаемой мощности пласта в пределах обслуживаемого диапазона;
• создает предварительный распор крепи в кровлю;
• передает нагрузку со стороны кровли на почву пласта;
Рис. 1. Основные виды поломок гидравлических стоек
• обеспечивает податливость крепи при превышении нагрузки со стороны кровли выше заданной величины.
Гидростойка имеет две поршневые и две штоковые полости. Поршневые полости гидростойки образованы: первая — цилиндром и штоком первой ступени; вторая — штоком первой ступени и штоком второй ступени. Первая и вторая поршневые полости разделены обратным клапаном, с помощью которого обеспечивается одинаковая несущая способность гидростойки при работе обеих ступеней раздвижности. Гидравлическая схема гидростойки МКЮ. 4У.51.04 представлена на рис. 2, основные характеристики — в табл. 1.
Рис. 2. Схема гидравлическая принципиальная гидростоики МКЮ.4У.51.04
Таблица 1
Основные параметры гидростойки МКЮ.4У.51.04
Наименование параметра Значение
1. Давление в гидросистеме, МПа: 32
2. Давдение рабочей жидкости, МПа:
Штоковая полость 32
Поршневая полость:
давление предварительного распора 30
давление настройки предохранительного клапана 43
3. Габариты, мм
длина (шт-шах) 1050-2236
наружный диаметр 273
4.Масса без рабочей жидкости, кг, не более 308
Таблица 2
Основные характеристики стенда К-100
Характеристика Значение
Максимальный вес грузовой клети, т 100
Максимальное расстояние между опорной 6
плитой и днищем клети, м
Габариты стенда, мм
высота (от уровня пола) 15750
ширина 10880
длина 11880
Моделирование динамического нагружения гидростойки, соответствующего шахтным условиям, как правило, проводится на стендах, использующих в качестве нагрузки вес падающего груза. Испытания проводились на стенде К-100 ФГУП «Сиб-НИА им. С. А. Чаплыгина», г. Новосибирск. На стенде можно проводить испытания с массой сбрасываемого груза до 100 т, что позволяет создать условия нагружения, адекватные несущей способности крепи. Основные характеристики стенда приведены в табл. 2 [1].
Схема испытательного стенда с установленным специальным оборудованием показана на рис. 3. Стенд имеет металлическое основание 1 с закрепленными на нем четырьмя направляющими 2, вдоль которых перемещается грузовая клеть 3 с чугунными плитами [1, 2]. Клеть оснащена приводом с двумя силовыми гидроцилиндрами для подъема и регулирования высоты клети, а также расцепным устройством для моментального сброса клети (позиция 4).
Гидростойка 6 в специальной оснастке [3] размешается по центру основания стенда под клетью. На шток второй ступени гидростойки устанавливается проставка, на которую в свою очередь одевается шток 7, обеспечиваюший перемешение строго вдоль вертикальной оси без перекосов. Для ограничения продольного перемешения и создания начального распора в гидростойке на силовую трубу оснастки одеваются два полукольца 8, которые фиксируются кольцом 9. К линии «А» подключается датчик, контролируюший давление в поршневой полости первой ступени гидростойки, к линии «Б» — датчик давления в поршневой полости второй ступени.
Для предотврашения повреждения клети на ней закрепляется многослойная плита 11, которая фиксируется четырьмя болтами (позиции 12, 13). Учитывая, что при проведении испы-
Рис. 3. Схема испытательного стенда К-100 ФГУП «СнбНИА им. С. А. Чаплыгина», г. Новосибирск
Рис. 4. Схема наклейки тензодатчиков
пытаний возможно разрушение гидростойки, в конструкции предусмотрены резинотканевые кольца 10, предотвращающие удар клети об испытательную оснастку.
Специально спроектированная оснастка позволяет производить распор гидростойки с различными величинами начального давления. При проведении испытаний в качестве рабочей жидкости использовалась водная эмульсия в составе 28 % суперконцентрата гидрокор ЦВ50, 30 % воды, 44 % моноэтиленглюколя.
Объем и условия проведения испытаний гидростойки МКЮ.4У.51.04:
1. Динамическое нагружение первой стойки с предохранительным клапаном, установленным в стоечный блок, путем сброса груза массой 100 т. Высота сброса груза изменялась в пределах от 0 до 10 мм с шагом в 2 мм.
2. Динамическое нагружение первой стойки без предохранительного клапана (вместо клапана устанавливается заглушка из монтажного комплекта) путем сброса груза массой 100т.
Высота сброса груза изменялась от 0 мм с шагом 4 мм. Увеличение высоты сброса производится до разрушения какого либо элемента гидростойки.
3. При проведении испытаний стоек шток второй ступени должен быть выдвинут полностью, а шток первой ступени должен быть выдвинут с недоходом поршня до втулки на расстояние 100.. .150 мм. Данные параметры обеспечиваются геометрическими размерами технологической оснастки, используемой при проведении испытаний.
4. Перед каждым нагружением в поршневой полости стойки должно создаваться давление 30 МПа±3 МПа.
В ходе испытаний производится измерение и запись на многопроцессорный тензометрический комплекс «Динамика-1» следующих величин: Ру — вертикальная нагрузка на динамометрической плите копра; S — перемещение штока первой ступени; РК1 — давление жидкости в поршневой полости первой ступени; Oj... о9 — напряжения в конструкции гидростойки.
Нагрузка Ру измерялась с помощью динамометрической плиты и четырёх тензометрических динамометров «ТДС-60» на 60 тс. Для измерения перемещения S чтока первой ступени использовался датчик линейных перемещений типа «2.90П20» на 90 мм. Давление РК1 измерялось датчиком давления типа «ДМ 5007А У2» на 2500 кгс/см2.
- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Техническое описание и инструкция по эксплуатации копра К-100. — Новосибирск: СибНИА, 1989. — 69 с.
2. Клишин В.И. Адаптация механизированных крепей к условиям динамического нагружения. Новосибирск: Наука, 2002. — С.88-89.
3. Анучин A.B., Бурков П.В., Каримов В.Г. Моделирование динамических нагрузок гидростойки. Инновационные технологии и экономика в машиностроении: сборник трудов Международной научно-практической конференции с элементами научной школы для молодых ученых / Юргинский технологический институт. —Томск: Изд. ТПУ, 2010 — С. 506—509. .ВШЭ
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -
Анучин Александр Владимирович — инженер-конструктор второй категории ООО «Юргинский машиностроительный завод», ассистент кафедры, е-mail: anuchin_a.v@mail.ru,
Воробьев Алексей Васильевич — кандидат технических наук, доцент, е-mail: vorob@tpu.ru
Юргинский технологический институт (филиал) Томский политехнический университет.
