CC BY
26
УДК 622.232.05 Ю.В. Турук
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ ЩИТОВЫХ МЕХАНИЗИРОВАННЫХ КРЕПЕЙ С УЧЕТОМ СИЛ ТРЕНИЯ
Семинар № 15
ТЪ мировой практике имеется большое разнообразие конструктивных схем секций механизированных крепей, но наиболее широкое применение получили однорядные (двухстоечные) и двухрядные (трех- или четырехстоечные) щитовые поддержи-вающе-оградительные механизированные крепи.
В последние годы при создании механизированных комплексов для очистных забоев определилась тенденция к переходу на секции крепи с однорядным расположением стоек. В связи с этим определение сопротивления механизированной крепи щитового типа с учетом сил трения будем вести применительно к этой схеме секций крепи.
Конструктивная схема секции крепи влияет на величину равнодействующей сопротивления секции, передаваемой её стойками кровле. Так в однорядной двухстоечной секции крепи величина, и направление равнодействующей сопротивления секции зависит от положения стоек, их наклона, момента вращения, создаваемого угловым гидроцилиндром и пространственного положения рычагов, соединяющих заднее ограждение с основанием (рис. 1).
При составлении уравнений для расчета распорного усилия секции исходят из упрощенного предположения, что оно направлено по нормали к напластованию. В действительности же указан-
ное усилие почти всегда направлено под некоторым углом к нормали.
Уравнения для определения равнодействующей сопротивления однорядной щитовой секции механизированной крепи имеет вид [1]:
EX = -2P sin y + 2T sin y3 + 2T2 sin y4 +
+FT = 0;
EY = 2P¡ cosy + 2T cosy3 + 2T2 cosy4 -
- R = 0;
Em
■■ 2 P12 eos y, - 2 Pi (пз - h) sin Yi --P214 cosy2 - P2 ( - Л3)sin Y2 + Ft^3 -
- Ra = 0;
Em(c)спраеа = 2T115 eos(P - Y3 ) +
+2T2 (/5 + /6 ) COs(p - Y4 ) -
- P2 h4 sin (y5 - p) - P2 /7 eos (y 5 - p) = 0.
где R - равнодействующая сопротивления, кН; a - координата приложения равнодействующей сопротивления R, м; 2Т1 - усилие в двух передних рычагах заднего ограждения, кН; 2Т2 - усилие в двух задних рычагах заднего ограждения, кН;
2 Р, = 2 P - сопротивление двух
стоек секции крепи, кН;
здесь Dn - диаметр поршня стойки, м; Р
- давление настройки предохранитель-
Рис. 1. Расчетная схема определения сопротивления однорядной щитовой секции механизированной крепи
ного клапана стоечного гидроблока, МПа;
Р2 =
Р -
сопротивление уг-
лового гидродомкрата, кН; здесь d п - диаметр поршня углового гидродомкрата, м; dшт - диаметр штока углового гидродомкрата, м; Р1 - давление настройки предохранительного клапана гидроблока штоковой полости углового гидродомкрата, МПа;
РТ = f ■ Я - сила трения, кН; здесь f = (0,15 - 0,4) - коэффициент трения стали о породы кровли в зависимости от влажности пород; 12 - расстояние от опор стоек до шарнира С, соединяющего перекрытие с задним ограждением, м; 14 и Ь2, 17 и Ь4 - координаты приложения сопротивления Р2 углового гидродомкрата, м; 15 - расстояние от шарнира переднего рычага до шарнира, соединяющего заднее ограждение с перекрытием, м; 16 - расстояние между шарнирами переднего и заднего рычагов, м; Ь1
- координата шарнира, соединяющего оси стоек с перекрытием относительно поверхности перекрытия, м; Ь3 - координата шарнира, соединяющего пере-
крытие с задним ограждением относительно поверхности перекрытия, м; ф -угол наклона заднего ограждения, град; Уъ у2, у5, Уз и у4 - углы наклона стоек, углового гидродомкрата, переднего и заднего рычагов соответственно, град. [1].
В качестве примера выполнен расчет равнодействующей сопротивления и координаты ее приложения струговой однорядной щитовой секции крепи КС, разработанной ОАО «ШахтНИУИ».
Расчет производился на ЭВМ. Расчетные параметры равны:
а = 0,9868 м; 2Т = -617,498 кН;
2Т2 = 579,7022 кН;
Я = 3224,79445 кН.
В представленной методике мы учитывали лишь силу трения перекрытия о породы кровли и не учитывали силы трения, возникающие в шарнирах четы-рехзвенника заднего ограждения и шарнире, соединяющем заднее ограждение с перекрытием секции щитовой крепи.
На рис. 2 представлена схема определения момента сил трения, возникающего в одном из рычагов заднего ограждения.
Смещение реакции Яп = -Т вызывается возникающим моментом сил трения.
Д = f х Я ;
где Д - смещение реакции Яп; f - коэффициент трения; Я - радиус оси шарнира
Смещение Д является плечом пары сил 2Т и Яп = -2Т, которая дает момент трения Мтр, действующий против движущего момента [2].
Мтр = Т х f х Я.
Расчетами установлено, что значение сопротивления однорядной щитовой секции крепи с учетом моментов сил
Рис. 2. Схема для определения момента сил трения в рычаге заднего ограждения
трения в шарнирах четырехзвенника заднего ограждения и шарнире, соединяющем перекрытие с задним ограждением, на 20-25 % превышает значение сопротивления, рассчитанного по представленной выше методике.
Кроме этого результаты стендовых испытаний однорядной щитовой секции крепи КС, разработанной ОАО «Шахт-НИУИ», в испытательной лаборатории ОАО «Каменский машиностроительный завод» показали, что полученное при испытании значение сопротивления секции крепи 3900 кН [3] значительно превышает полученное расчетным путем без учета моментов сил трения 3225 кН. Исходя из этого можно сделать вывод, что при определении сопротивления секции щитовой механизированной крепи необходимо учитывать силы трения, возникающие в шарнирах четырех-звенника заднего ограждения и шарнире соединяющем заднее ограждение с перекрытием секции щитовой крепи.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Турук Ю.В. Повышение эффективности струговой выемки антрацитовых пластов на основе совершенствования средств управления кровлей. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. - Новочеркасск: 2004, - 141 с.
2. Справочник машиностроителя, под ред. Е.А. Чудакова. - М.: ГНТИМЛ, 1950, -1036 с.
3. Протокол стендовых испытаний секции крепи КС 01.00.000. ОАО «Каменский машиностроительный завод». Испытательная лаборатория. - Каменск-Шахтинс-кий: 2003, - 5 с.
— Коротко об авторах ---------------------------------------------------------
Турук Ю.В. - Шахтинский институт (филиал) Южно-российского государственного технического университета (Новочеркасского политехнического института).
