CC BY
86
-------------------------------- © П.В. Бурков, К.В. Епифанцев,
2010
УДК 622.831.249
П.В. Бурков, К.В. Епифанцев
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ПЕРЕКРЫТИЯ МЕХАНИЗИРОВАННОЙ КРЕПИМКЮ.2Ш-26/53 ПРОИЗВОДСТВА ООО «ЮРГИНСКИЙМАШЗАОД»
ПРИ ЕЁ ИСПЫТАНИИ НА ИЗГИБ И НА ИЗГИБ С КРУЧЕНИЕМ
Исследуются проблемы напряжённо-деформированного состояния верхнего перекрытия механизированной крепи МКЮ. 2Ш-17 производства ООО «Юргин-ский машзавод». Статья содержит данные, полученные при испытании секции крепи на статическом испытательном стенде «Gluckauf».
Ключевые слова: труднообрушаемые кровли, горный удар, испытательный стенд фирмы Gluckauf, схемы испытаний, долговечность конструкций механизированных крепей.
следствие того, что в шахте по нормам сроков пользова-
Jj ния механизированная крепь при продвижении по забою в стадии нагружения - разгружения верхняка будет находиться не менее 30 000 раз до момента капитального ремонта, на испытательном стенде фирмы Gluckauf ООО «Юргинский машзавод» решается задача копирования процесса работы крепи. Проведение данных испытаний возможно также на предприятиях: «Комаг» (Польша), ДБТ (Германия), «Нива» (Белоруссия), «Дружковский завод» (ОАО «Укруглемаш», Украина), «Острой» (Чехия).
Таким образом, крепь проходит испытание на 80-процентный ресурс, включающий её нагрузку заданным давлением с амплитудой цикла от 10 до 54 МПа. Через каждые 1000 циклов проходит проверка раскерновки, а запись графиков нагружений в программе «Catman Easy» проводится через каждые 1000 циклов. Для ОАО «Шахта Заречная» (Кемеровская область) ООО «Юргинский машзавод» проводит испытания пилотной секции крепи механизированной МКЮ.2Ш-26/53 на стенде фирмы Gluckauf. Стенд сертифицирован по соответствующим нормам ЕС и DIN EN ISO 9001:2000.
При проведении испытаний пилотной секции МКЮ.2Ш-26/53 на изгиб и изгиб с кручением были применены 5 схем в соответствии с ГОСТ Р52152-2003 (рис. 1).
Рис. 1. Схемы нагружений верхнего перекрытия секции крепи
Для данных схем при работе на стенде мы использовали следующие приспособления и инструменты:
1) Упоры вида: стальной брус, сферические упоры;
2) Инструменты контроля: скобы стальные, ноутбук DELL с пакетом программ Catman Easy, преобразователь сигналов «Spider 8» в комплекте с индуктивным датчиком-щупом «Inductive Standart Wegaufnehmer» (рис. 2), прикрепляемым магнитом к верхняку крепи.
крыша стенда индуктивный датчик
Рис. 2. Профильный вид испытываемой секции с индуктивным датчиком
Таблица 1
Характеристики крепиМКЮ.2Ш-26/53
№ Значение Параметр
1 Высота секции,
Min 2,6 м
Max 5,3 м
2 Среднее давление на почву секции крепи 2,9 МПа
3 Коэффициент раздвижности 2,04
4 Рабочее давление в магистрали напора 32 МПа
5 Масса секции крепи 33500кг
6 Давление срабатывания предохранительного клапана гидростойки, номинальное 42 МПа
7 Система управления крепью Электрогидравли-ческая, САУК 138М-05, фирма «Ильма»
В процессе проведения нагружений были сняты 3 характеристики - остаточная деформация S0ct , деформация в пике нагружения Sn, давление в стойке (фактическое) Р. Результаты которых приведены в графиках (рис. 3-7). Схемы нагружений приведены на (рис 3). Для создания данной секции были применены листы проката 14ХГ2САФД ТУ 14-105-699-2002. Характеристики крепи приведены в табл. 1.
Результаты нагружений крепи были преобразованы в графики с помощью преобразователя сигналов «Spider 8» фирмы «Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH» (HBM, Германия) и пакета программ Catman Easy.
Порядок испытаний был следующим: I - 3 схема, II - 1 схема, III - 2 схема, IV- 4 схема, V- 5 схема. Испытания начались с 3 схемы нагружения (рис. 3). После каждого из десяти нагружений давление в стойке сбрасывалось до 5 МПа
Испытания начались с 3 схемы испытаний (рис. 2). После каждого из десяти нагружений давление в стойке сбрасывалось до 5 МПа. деформация в пике нагружения при завершении каждого цикла сбрасывалась до 0 мм, остаточная деформация отсутствовала S0ct = 0 мм (рис. 3). Деформация в пике нагружения от min до max составила SH = 0,3 3,3 мм.
В 1 схеме испытаний на верхнем перекрытии крепи один брусок был заменён двумя округлыми сферами (упоры сферические), которые были расположены таким образом, что появилось 3 опорных точки вместо 4 (рис. 2).
Рис 3. График нагружений по схеме 3
Рис. 4. График нагружений по схеме 1
Рис. 5. График нагружений по схеме 2
Рис. 6. График нагружений по схеме 4
Рис. 7. График нагружений по схеме 5
На графике данной схемы нагружения появилась остаточная деформация и развилась S0ct = 0_1,7 мм. Деформация в пике нагружения от min до max составила SH = 2,1.. .25,3 мм (рис. 4).
После окончания работы по данной схеме круглые сферы переставили местами, и таким образом перешли ко 2 схеме испытаний. В данном случае на графике (рис. 5) остаточная деформация составила S0ct = 0_1,5 мм. Деформация в пике нагружения от min
до max составляла SH = 2,1___25,3 мм. Таким образом, мы можем
видеть существенное отличие результатов испытаний (деформации в пике нагружения, остаточная деформация) 3 схемы по сравнению со схемами 1 и 2.
Таблица 2
Максимальные и минимальные значения результатов нагружений
Схемы испытания Остаточная деформация Деформация в пике нагружения Давление, МПа
Міп SосT, мм Р, МПа Мax Sост, мм Р, МПа Min Sп, мм Р, МПа Max Sп, мм Р, МПа
3 0 16,8 0 54 0,3 16,8 3,3 54 0,5-54
2 0,1 33,9 1,7 53,9 2,1 16,9 25,3 53,9 0,5-54
1 0,1 34,1 1,5 54,1 2,3 16,8 25,7 54,1 0,5-54
4 0,1 17,1 1,4 54,1 7,5 17,1 29,7 54,1 0,5-54
5 0,1 39 0,4 54 1,2 16,9 22,3 54 0,5-54
Рис. 8. Расчёт на статическую прочность по методу конечных элементов верхнего перекрытия механизированной крепи МКЮ.2Ш—26/53 при выполнении 1 схемы нагружения
Графики результатов по 4 и 5 схемам испытаний (рис. 6 и рис. 7) свидетельствуют, что нагрузкам подвергалась завальная часть крепи (рис. 3). Для удобства полученные минимумы и максимумы были сведены в табл. 2.
В колонке остаточной деформации и деформации в пике нагружения приведены значения фактического давления Р, при котором было зафиксировано соответствующее значение деформации.
На основании данного анализа было принято, что при стендовых испытаниях на изгиб и кручение (рис 2, схемы 3,1) новой конструкции механизированной крепи МКЮ.2Ш-26/53 основными являются схемы 1, 2 и 4. в секции под действием не только симметричного, но и асимметричного нагружения, в ходе которого в узлах секции возникают напряжения изгиба и кручения, приводит к весьма значительному (в 3-6 раз) росту эквивалентных напряжений в ряде узлов (рис. 8).
По данному расчёту можно определить наиболее «опасные» участки конструкции (указано стрелкой). Напряжение сконцентрировано на листе, а также частично - на прогоне, к которому лист приварен.
Практическая значимость работы заключается в получении оценок прочности, долговечности, живучести рамных конструкций механизированных крепей с учетом эксплуатационных условий, анализе опасности эксплуатационных дефектов, та как пластическая деформация металлов и сплавов как тел поликри-сталлических, имеет некоторые особенности по сравнению с пластической деформацией монокристалла. Деформация поли-кристаллического тела складывается из деформации отдельных зерен и деформации в приграничных объемах. Отдельные зерна деформируются скольжением и двойникованием, однако взаимная связь зерен и их множественность в поликристалле вносят свои особенности в механизм деформации.
Полученные результаты свидетельствуют о необходимости разработки методики оценки напряжённо-деформиро-аного состояния, долговечности и живучести рам, разработке рекомендаций по учету показателей долговечности и живучести при определении структуры механизированного комплекса.
------------------------------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Мышляев Б.К. Перспективные направления создания новой техники/ Б.К.Мышляев// Горный журнал. - 2003. - № 3. - С.60-66.
2. Сысоев Н.И. Обоснование и выбор рациональных параметров механизмов связи щитовых механизированных крепей для тонких пластов/ Н.И. Сысоев, А.А.Аверкин// Горное оборудование и электротехника.-2007. - № 8. - С.5-9.
3. Мышляев Б.К. Производство современной очистной техники - основа развития подземной добычи угля в РФ/ Б.К. Мышляев, С.В. Титов, И.В. Титов// Уголь. - 2007. - №1. - С. 11-15.
4. Таразанов И.В. Итоги работы угольной промышленности России за январь-март 2007 года/ И.В.Таразанов//Уголь. - 2007. - №6 - С. 37-43.
5. Малышев Ю.Н. Развитие горнодобывающей индустрии - залог успешной работы экономики России/ Ю.Р.Малышев // Горная промышленность. -2007. - № 1. - С. 70-75.
6. Клишин В.И. Метод направленного гидроразрыва труднообрушающихся кровель для управления горным давлением в угольных шахтах/ Клишин В.И., Никольский А.М., Опрук Г.Ю., Неверов А.А., Неверов С.А. // Уголь. - 2008. -№11. - С.12-16.
7. Ремезов А. В., Панфилова Д. В. Распределение нагрузок на крепь по длине очистного забоя // Уголь. - 2008. - №11. - С. 10-11.
— Коротко об авторах -------------------------------------------------
Бурков П.В. - кандидат технических наук, доцент,
Епифанцев К.В. - студент
Юргинский технологический институт (филиал) Томского политехнического университета epifancew@mail.ru
