RU70309U1

RU70309U1 - ANCHOR

Info

Publication number: RU70309U1
Application number: RU2007135814/22U
Authority: RU
Inventors: Павел Анатольевич Астахов; Сергей Михайлович Гнедин; Станислав Усманович Гумеров; Дмитрий Вячеславович Дмитриев; Владимир Федорович Дошко; Владимир Васильевич Марьин; Алексей Николаевич Новиков; Геннадий Григорьевич Станкой; Евгений Сергеевич Козлов
Original assignee: Научно-производственное предприятие Общество с ограниченной ответственностью "Рекстром-М"
Priority date: 2007-09-27
Filing date: 2007-09-27
Publication date: 2008-01-20

Abstract

Анкер, предназначенный для укрепления контура горных выработок, содержит выполненный из композиционных материалов трубчатый стержень (1) с профильной наружной поверхностью и расположенную в его нижней части втулку (3) с граненым нижним торцем (4). Для снижения стоимости анкера, улучшения технологичности изготовления и повышения его несущей способности трубчатый стержень (1) выполнен с однонаправленными вдоль его оси волокнами (5), его профильная наружная поверхность образована в процессе его формования путем намотки на нее в неотвержденном состоянии жгута (6) по спирали, а втулка (3) жестко соединена со стержнем (1) путем ее формования, например, намотки на его наружную профильную поверхность. Соединение стержня (1) с втулкой (3) может быть выполнено с клиновым замком, образованным путем выполнения продольных пропилов (7) на торце стержня (1) и установки в канал (2) стержня (1) конусообразной вставки (8). Стержень (1) со жгутом (6) и втулка (3) выполнены из однородных композиционных материалов. 3 з.п. ф-лы, 3 фиг. чертежей.An anchor designed to strengthen the contour of the mine workings comprises a tubular rod (1) made of composite materials with a profile outer surface and a sleeve (3) located in its lower part with a faceted lower end (4). To reduce the cost of the anchor, improve the manufacturability and increase its load-bearing capacity, the tubular rod (1) is made with fibers unidirectional along its axis (5), its profile outer surface is formed during its formation by winding on it in an uncured state of the bundle (6) spiral, and the sleeve (3) is rigidly connected to the rod (1) by forming it, for example, winding on its outer profile surface. The connection of the rod (1) with the sleeve (3) can be performed with a wedge lock formed by performing longitudinal cuts (7) at the end of the rod (1) and installing a cone-shaped insert (8) in the channel (2) of the rod (1). The rod (1) with a bundle (6) and the sleeve (3) are made of homogeneous composite materials. 3 s.p. f-ly, 3 Fig. drawings.

Description

Полезная модель относится к горнодобывающей промышленности, в частности к укреплению контура горных выработок путем установки анкеров, но может также использоваться в строительстве и других отраслях, где используются анкерные болты.The utility model relates to the mining industry, in particular to the strengthening of the mine workings by installing anchors, but can also be used in construction and other industries where anchor bolts are used.

Уже известна анкерная крепь, содержащая металлический стержень с опорным элементом и установленную на нижнем конце стержня резьбовую втулку с граненым торцем [1].Anchor support is already known, containing a metal rod with a support element and a threaded sleeve with a faceted end mounted on the lower end of the rod [1].

Известный анкер прост, но обладает низкой несущей способностью, т.к. гладкая наружная поверхность стержня ограничивает восприятие ими нагрузки от массы неустойчивости части приконтурного массива, а выполнение стержня из металла делает нецелесообразным его использование для укрепления угольных бортов выработок. Последнее объясняется тем, что при разрушении угольного борта шнеком комбайна стальной анкер не разрушается, а только деформируется и попадая на ленту конвейера может повредить ее. К тому же при взаимодействии со шнеком комбайна стальной стержень может вызвать искрообразование, что недопустимо из условий безопасности.Known anchor is simple, but has a low bearing capacity, because the smooth outer surface of the rod limits their perception of the load from the mass of instability of part of the near-edge array, and the implementation of the rod of metal makes it inappropriate to use it to strengthen the coal sides of the workings. The latter is due to the fact that when the coal side is destroyed by the screw of the combine, the steel anchor does not collapse, but only deforms and falling onto the conveyor belt can damage it. In addition, when interacting with the auger of a combine, a steel rod can cause sparking, which is unacceptable from safety conditions.

Этих недостатков лишены анкеры из композиционных материалов.These shortcomings are deprived of anchors made of composite materials.

Наиболее близким из числа известных к заявляемому анкеру является анкер, описанный в [2] и содержащий выполненный из композиционных материалов The closest known to the claimed anchor is the anchor described in [2] and containing made of composite materials

стержень трубчатой формы с профильной наружной поверхностью и расположенную в его нижней части резьбовую втулку с граненым нижним торцем.a tubular rod with a profile outer surface and a threaded sleeve with a faceted lower end located in its lower part.

Выполнение трубчатого стержня с наружной поверхностью в виде винтовой нарезки обеспечивает передачу на него большей нагрузки от массы приконтурного массива и более равномерное ее распределение по всей длине стержня, однако ослабляет сам стержень, вынуждая делать его больших размеров, т.е. увеличивать его массу. К этому же приводит и резьбовое соединение втулки со стержнем, поскольку для восприятия значительной доли действующей на анкер осевой нагрузки резьбовым соединением приходится значительно усиливать его, увеличивая его диаметр, что приводит к увеличению размеров и массы анкера, а следовательно к увеличению его стоимости, и к снижению технологичности.The execution of the tubular rod with the outer surface in the form of a screw thread ensures that more load is transferred to it from the mass of the edge array and its more uniform distribution along the entire length of the rod, however, it weakens the rod itself, forcing it to be made large in size, i.e. increase its mass. The threaded connection of the sleeve with the rod also leads to this, since in order to perceive a significant proportion of the axial load acting on the anchor, the threaded connection has to be significantly strengthened by increasing its diameter, which leads to an increase in the size and weight of the anchor, and therefore to an increase in its cost, and decrease in manufacturability.

Технический результат, который может быть достигнут при использовании заявляемой полезной модели заключается в снижении стоимости, улучшении технологичности изготовления анкера, повышении его несущей способности и обеспечении равнопрочности по всей его длине.The technical result that can be achieved using the inventive utility model is to reduce the cost, improve the manufacturability of the manufacture of the anchor, increase its bearing capacity and ensure equal strength along its entire length.

Указанный технический результат может быть достигнут за счет того, что в анкере, содержащем выполненный из композиционных материалов стержень трубчатой формы с профильной наружной поверхностью и расположенной в его нижней части втулкой с граненым торцем, предлагается выполнить трубчатый стержень с однонаправленными вдоль его оси волокнами, профильную наружную поверхность образовать в процессе его формования путем намотки по спирали на нее в неотвержденном состоянии жгута, а втулку жестко соединить со стержнем The specified technical result can be achieved due to the fact that in the anchor containing a tubular-shaped rod made of composite materials with a shaped outer surface and a faceted end located in its lower part, it is proposed to make a tubular rod with unidirectional fibers along its axis, a shaped outer to form a surface during its formation by winding in a spiral on it in an uncured state of the bundle, and firmly connect the sleeve to the core

путем ее формования в процессе изготовления стержня на его наружную профильную поверхность.by molding it in the manufacturing process of the rod on its outer profile surface.

Для восприятия максимальной нагрузки, приходящейся на нижний конец стержня в районе крепления втулки, между ней и стержнем может быть образован клиновый замок, для чего нижняя часть стержня может быть выполнена с расширением к торцу путем выполнения в ней продольных пропилов и установки по оси стержня в его канале конусообразной вставки с последующим формованием снаружи втулки, например, методом намотки.To absorb the maximum load falling on the lower end of the rod in the area of the sleeve attachment, a wedge lock can be formed between it and the rod, for which the lower part of the rod can be made expanding to the end face by performing longitudinal cuts in it and installing along the axis of the rod in it the channel of the conical insert with subsequent molding outside the sleeve, for example, by winding.

Для обеспечения максимальной несущей способности стержень с навитым на него жгутом и втулку предлагается выполнить из однородных композиционных материалов.To ensure maximum load-bearing capacity, the rod with a bundle wound around it and the sleeve are proposed to be made of homogeneous composite materials.

Предлагаемая конструкция анкера оптимальна для восприятия растягивающих его усилий и для равномерного по длине восприятия нагрузки от массы неустойчивой части приконтурного массива.The proposed design of the anchor is optimal for the perception of tensile forces and for a uniform load along the length of the load from the mass of the unstable part of the near-edge array.

Конструкция предлагаемого анкера проиллюстрирована на прилагаемых чертежах.The design of the proposed anchor is illustrated in the accompanying drawings.

На Фиг.1 - показана схема анкера (продольный разрез).Figure 1 - shows a diagram of the anchor (longitudinal section).

На Фиг.2 - показан узел крепления втулки на стержне анкера.Figure 2 - shows the hub mounting sleeve on the anchor rod.

На Фиг.3 - показано его поперечное сечение.Figure 3 - shows its cross section.

Анкер содержит стержень 1 с осевым каналом 2 и установленную в его нижней части втулку 3 с граненым нижним торцем 4.The anchor comprises a rod 1 with an axial channel 2 and a sleeve 3 installed in its lower part with a faceted lower end 4.

Стержень 1, как и втулка 3 может быть выполнен из композиционных материалов, при этом в качестве основы могут использоваться различные виды смол, выполняющих роль связующего, а в качестве наполнителей различные высокопрочные материалы в виде волокон, нитей и т.п. The rod 1, as well as the sleeve 3 can be made of composite materials, while different types of resins acting as a binder can be used as a base, and various high-strength materials in the form of fibers, threads, etc., can be used as fillers.

Поскольку стержень 1 рассчитан в основном на восприятие осевых растягивающих усилий, то он выполнен с однонаправленными вдоль его оси волокнами 5, что обеспечивает его максимальную прочность при работе на растяжение.Since the rod 1 is designed mainly for the perception of axial tensile forces, it is made with fibers 5 unidirectional along its axis, which ensures its maximum tensile strength.

Для обеспечения равномерного нагружения стержня 1 необходимо надежное сцепление его наружной поверхности с массой приконтурного массива, в котором замоноличен стержень посредством быстродействующих полимерных составов. Чтобы повысить усилия сцепления стержня с приконтурным массивом, на его внешней поверхности закреплен жгут 6 путем его намотки на нее по спирали в неотвержденном состоянии.To ensure uniform loading of the rod 1, it is necessary to reliably grip its outer surface with the mass of the edge array, in which the rod is monolithic by means of high-speed polymer compositions. To increase the force of adhesion of the rod to the edge array, a harness 6 is fixed on its outer surface by winding it spirally thereon in an uncured state.

Жгут 6 может быть выполнен из того же материала, что и волокна 5 стержня 1 (например, стекловолокно). В зависимости от усилия натяжения жгута 6 при его намотке наружная поверхность стержня 1 между витками жгута 6 может оставаться практически цилиндрической, а может и принимать «бочкообразную» форму. В любом случае необходимым условием является сохранение целостности и ориентации волокон 5.The tow 6 may be made of the same material as the fibers 5 of the rod 1 (for example, fiberglass). Depending on the tension force of the tow 6 when winding the outer surface of the rod 1 between the turns of the tow 6 may remain almost cylindrical, and may take a “barrel-shaped” shape. In any case, the necessary condition is the preservation of the integrity and orientation of the fibers 5.

Втулка 3 жестко крепится на наружной поверхности стержня 1 в его нижней части путем ее формования в процессе изготовления стержня 1 после намотки на The sleeve 3 is rigidly mounted on the outer surface of the rod 1 in its lower part by molding it in the manufacturing process of the rod 1 after winding on

него жгута 6, например, путем перекрестной намотки волокон, пропитанных связующим (однородным тем, что использованы для изготовления стержня 1).harness 6, for example, by cross-winding fibers impregnated with a binder (homogeneous to those used for the manufacture of rod 1).

С учетом того, что наибольшая нагрузка воспринимается втулкой 3, для надежного ее крепления на стержне может быть образован «клиновый» замок.Taking into account that the greatest load is perceived by the sleeve 3, for its reliable fastening on the rod a “wedge” lock can be formed.

Для этого в хвостовой части стержня 1 с его нижнего торца выполняются продольные пропилы 7 и внутрь стержня, в его канал 2 вставляется и фиксируется конусообразная вставка 8 (фиг.2) в некоторой степени деформируя (отгибая) пропиленные части стержня 1 (не нарушая целостность волокон 5). После этого осуществляется формование (намотка) втулки 3.For this, in the tail part of the rod 1, longitudinal cuts 7 are made from its lower end and inside the rod, a cone-shaped insert 8 is inserted and fixed into its channel 2 (figure 2), to some extent deforming (bending) the sawn parts of the rod 1 (without violating the integrity of the fibers 5). After that, molding (winding) of the sleeve 3 is carried out.

Предлагаемая конструкция анкера обеспечивает оптимальные условия работы его элементов в условиях их осевой нагрузки за счет их ориентации, надежного, прочного сцепления их между собой и с поддерживаемым массивом породы и однородности материала, из которого они изготовлены.The proposed design of the anchor provides optimal working conditions of its elements under the conditions of their axial load due to their orientation, reliable, strong adhesion between them and with the supported rock mass and uniformity of the material from which they are made.

Источники информации:Information sources:

[1] SU, А.С. №1073471, Е21Д 21/00, 1984 г.[1] SU, A.S. No. 1073471, Е21Д 21/00, 1984

[2] RU, №2280166, Е21Д 21/00, 2004 г. (прототип).[2] RU, No. 2280166, E21D 21/00, 2004 (prototype).

[3] PCT, WO 96/07015, Е21Д 20/02, 1995 г.[3] PCT, WO 96/07015, E21D 20/02, 1995.

[4] PCT, WO 00/00718, Е21Д 21/00, 2000 г.[4] PCT, WO 00/00718, E21D 21/00, 2000

[5] RU, №2292459, Е21Д 21/00, 2005 г.[5] RU, No. 2292459, E21D 21/00, 2005

[6] ЕР, №0247778, Е21Д 20/02, 1987 г.[6] EP, No. 0247778, E21D 20/02, 1987

Claims

1. An anchor containing a tubular-shaped rod made of composite materials with a profile outer surface and a sleeve with a faceted lower end located in its lower part, characterized in that the tubular rod is made with fibers unidirectional along its axis, its profile outer surface is formed in the process of molding by winding on it in an uncured state a strand in a spiral, and the sleeve is rigidly connected to the rod by molding in the manufacturing process of the rod on its outer profile surface.

2. Anchor according to claim 1, characterized in that the lower part of the rod is made with extension to its end face by performing longitudinal cuts in it and installing a cone-shaped insert along the axis of the rod, followed by molding from the outside of the sleeve.

3. Anchor according to claim 1, characterized in that the formation of the sleeve on the lower part of the rod is carried out by the method of winding.

4. Anchor according to claim 1, characterized in that the rod and sleeve are made of homogeneous composite materials.