UA45296C2 - Профіль гарячекатаний для кріплення гірничих виробок - Google Patents

Abstract

Профіль гарячекатаний для кріплення гірничих виробок включає днище, симетрично зв'язані з ним похилі бічні стінки криволінійної форми, забезпечені на кінцях фланцями. На фланцях у верхніх частинах виконані западини з криволінійними опорними поверхнями, а в нижніх частинах виконані виступи з криволінійними опорними поверхнями і прилеглі до них нижні грані. Для перерозподілу металу в місцях найбільшої концентрації напружень профілю поперечний переріз днища виконаний змінної товщини, яка збільшується від площини симетрії профілю до ділянок сполучення днища з похилими бічними стінками. Нижні грані фланців сполучені з криволінійними опорними поверхнями виступів і розташовані під гострим кутом до горизонтальної площини.

Description

Опис винаходу

Винахід відноситься до гірництва, зокрема до фасонного спеціального профілю, який може бути 2 використаний для виготовлення шахтного металевого кріплення гірничих виробок.

Спеціальний жолобчастий металевий профіль частіше за все застосовують для виготовлення металевого багатоланкового арочного, піддатливого кріплення (надалі кріплення), призначеного для підтримки гірничих виробок з очікуваним зміщенням порід покрівлі і, отже, осіданням арки кріплення на 500-700мм. Необхідна піддатливість згаданого кріплення забезпечується вузлами піддатливості, утвореними шляхом з'єднання 70 суміжних ланок кріплення внапусток і фіксації їх в проектному положенні за допомогою замків. При цьому замки затягують зусиллям, при якому між сполученими внапусток ланками кріплення досягаються такі зусилля тертя, які забезпечують стабільність робочого опору кріплення в межах величини його конструктивної піддатливості.

Основними показниками профілю є лінійна маса /лінійна щільність» несуча здатність /міцність/ і технологічність виготовлення. Для досягнення високих значень згаданих показників вирішальними чинниками є 12 оптимальні конфігурація і геометричні параметри поперечного перетину профілю. Несуча здатність профілю характеризується моментами інерції перетину Іх і Їу ії моментами опору перетину МУх і УУу (при вигині) відносно горизонтальної і вертикальної нейтральних осей Х-Х і У-У. Забезпечення мінімальної лінійної маси і високої несучої здатності є основною задачею створення оптимальних конфігурації і геометричних параметрів поперечного перерізу при розробці нових профілів для кріплення гірничих виробок.

Відомий профіль гарячекатаний для кріплення гірничих виробок /"авторське свідоцтво СРСР Мо1385726 (ДСВ), Ат, МПК-4: Е21011/14, заявл. 11.08.1986/, що включає днище, симетрично зв'язані з ним похилі бічні стінки криволінійної форми, забезпечені на кінцях фланцями, на яких у верхніх частинах виконані западини з криволінійними опорними поверхнями, а в нижніх частинах виконані виступи з криволінійними опорними поверхнями і примикаючі до них нижні грані. с

Для поліпшення експлуатаційних характеристик кріплення і економії металу виступи виконані висотою, рівній Ге) глибині западин, при цьому зовнішні бічні поверхні виступів і западин мають однаковий радіус кривизни, а внутрішня бічна поверхня виступів виконана з більшим радіусом кривизни, ніж радіус кривизни внутрішньої бічної поверхні западини.

Днище має постійну товщину, як в площині симетрії профілю, так і в місцях його сполучення з бічними ее, стінками. Ге»!

Нижні грані фланців розташовані горизонтально.

Внутрішня і зовнішня поверхні днища виконані прямолінійними /плоскими/. сч

Відстань між поздовжніми вертикальними площинами, що проходять через вершини опорних поверхонь ю западин дорівнює відстані між поздовжніми вертикальними площинами, що проходять через вершини опорних

Зо поверхонь виступів. М

У прикладі конкретного виконання відомий профіль має наступні геометричні параметри.

Висота профілю дорівнює 119мм, ширина профілю - 145мм, ширина днища - 52мм, ширина фланця - 21,8мм, висота виступу і глибина западини - 5мм, ширина западини -12,5мм, ширина виступу - 9,Змм. «

Зовнішні бічні частини опорних поверхонь виступів і зовнішні бічні частини опорних поверхонь западин З описані однаковими радіусами кривизни, рівними б,5мм. с Радіус кривизни внутрішньої бічної частини опорних поверхонь виступів дорівнює 1Омм, а радіус кривизни

Із» внутрішньої бічної частини опорних поверхонь западин - б,5мм. Зазор між виступами і западинами зв'язаних внапусток профілів становить 0,35мМм.

Товщина днища на ділянках його сполучення з бічними стінками становить 12,бмм.

Товщина днища в площині симетрії профілю відповідає товщині днища на ділянках його сполучення з е бічними стінками. 4! У зв'язку з тим, що відомий профіль гарячекатаний для кріплення гірничих виробок співпадає за призначенням, числом загальних ознак з профілем, що заявляється, він був вибраний як прототип винаходу, що ді заявляється. (Те) 20 Недоліками відомого профілю гарячекатаного для кріплення гірничих виробок є недосконалість його конфігурації і геометричних параметрів /днища, виступів, западин і нижніх граней/, нераціональний розподіл с металу по перетину профілю і недостатня площа контакту сполучених опорних поверхонь виступів і западин фланців профілів суміжних ланок в конструкції кріплення, що знижує несучу здатність, величину і стабілізацію піддатливості кріплення а також знижує технологічність виготовлення, як профілю, так і кріплення загалом. 25 Пояснюється це наступними причинами.

ГФ) Недосконалість конфігурації і геометричних параметрів профілю зумовлена нераціональним розподілом металу в перетині днища і викликана тим, що днище має постійну товщину, як в площині симетрії профілю, так і о в місцях його сполучення з бічними стінками. Це не забезпечує достатню міцність днища в місцях його сполучення з бічними стінками, тобто в місцях найбільшої концентрації напружень профілю при роботі його в 60 конструкції кріплення. При роботі такого профілю в конструкції кріплення в піддатливому режимі, при вигині вузлів його піддатливості під дією високих навантажень відбувається провалювання верхняка в стояку на її кінці. Це відбувається внаслідок втрати міцності і руйнування кінців стійок, зв'язаних з верхняком, що виявляється у вигляді відриву днища від бічних стінок стояка в місцях їх сполучення. Це знижує несучу здатність, як профілю, так і кріплення загалом. бо Нижні грані фланців профілю розташовані горизонтально і не беруть участь в роботі сил тертя у вузлах піддатливості кріплення, що обмежує величину і стабільність робочого опору кріплення а також межі його конструктивної піддатливості.

Радіуси кривизни внутрішніх бічних частин опорних поверхонь виступів набагато більші радіусів кривизни внутрішніх бічних частин опорних поверхонь западин фланців. Ширина западин більша ширини виступів. Тому у вузлах сполучення елементів кріплення не досягається фіксація виступів у западинах по осі Х-Х. Крім того, досягається тільки частковий контакт сполучених опорних поверхонь виступів і западин фланців. Для забезпечення величини конструктивної піддатливості кріплення і надійної фіксації сполучених профілів по осі

Х-Х проводять значне затягування замків для створення необхідних сил тертя між його сполученими 7/0 елементами. Це приводить до деформації сполучених елементів кріплення і до зниження несучої здатності, як профілю, так і кріплення загалом.

У зв'язку з тим, що радіуси кривизни опорних поверхонь виступів і западин фланців малі, то технологічно не вдається забезпечити відповідно до вимог технічних умов /наприклад ТУ 14-2-703-86/ якісне виконання форми і геометричних параметрів виступів і западин фланців в калібрах валків прокатного стану при гарячій прокатці 7/5 Цього профілю. Крім того, малі радіуси кривизни опорних поверхонь виступів і западин фланців не забезпечують надійну фіксацію зв'язаних внапусток профілів суміжних елементів кріплення по осі Х-Х, а відносно мала ширина фланців не забезпечує найкраще поєднання вагових і міцніших характеристик профілю.

Задачею винаходу є в профілі гарячекатаному для кріплення гірничих виробок шляхом удосконалення його конфігурації і геометричних параметрів /днища, виступів, западин і нижніх граней фланців/, раціонального 2о розподілу металу по перерізу профілю і збільшення площі контакту опорних поверхонь сполучених виступів і западин фланців профілів суміжних ланок в конструкції кріплення забезпечити підвищення несучої здатності, величини і стабілізації піддатливості кріплення, а також підвищення технологічності виготовлення, як профілю, так і кріплення загалом.

Поставлена задача вирішується тим, що в профілі гарячекатаному для кріплення гірничих виробок, що сч ов Включає днище, симетрично зв'язані з ним похилі бічні стінки криволінійної форми, забезпечені на кінцях фланцями, на яких у верхніх частинах виконані западини з криволінійними опорними поверхнями, а в нижніх і) частинах виконані виступи з криволінійними опорними поверхнями і примикаючі до них нижні грані, згідно з винаходом, поперечний переріз виконаний змінної товщини, яка збільшується від площини симетрії профілю до ділянок сполучення днища з похилими бічними стінками, а нижні грані фланців сполучені з криволінійними Ге зо опорними поверхнями виступів і розташовані під гострим кутом до горизонтальної площини.

Приведені ознаки, що характеризують винахід, є суттєвими оскільки в сукупності достатні для забезпечення б» працездатності і рішення поставленої технічної задачі а кожна окремо необхідна для ідентифікації і с відмінності заявленого профілю гарячекатаного для кріплення гірничих виробок від відомих в техніці аналогічних технічних рішень. о

Таким чином, приведена нова сукупність загальних (відомих) і відмінних (нових) від прототипу суттєвих «Е ознак, якими характеризується новий профіль гарячекатаний для кріплення гірничих виробок, є достатньою у всіх випадках, на які розповсюджується об'єм правового захисту, оскільки вирішує поставлену технічну задачу.

Причинно-наслідковий зв'язок між новою сукупністю суттєвих ознак винаходу, в тому числі відмінних (нових) ознак при їх взаємодії з відомими (загальними) ознаками, в забезпеченні нових технічних властивостей об'єкта « 70 винаходу, зумовлених технічною задачею, що вирішується, полягає в наступному. в с Так, виконання днища змінної товщини, яка збільшується від мінімального значення в площині симетрії профілю до максимального значення в місцях його сполучення з бічними стінками, забезпечує більш довершену ;» конфігурацію і геометричні параметри днища за рахунок раціонального перерозподілу металу з середньої зони до місць його сполучення з бічними стінками. Згаданий перерозподіл металу по перерізу днища профілю

Виконаний без збільшення його площі. Це забезпечує підвищення міцності днища в місцях його сполучення з ї5» бічними стінками, тобто в місцях найбільшої концентрації напружень профілю при роботі його в конструкції кріплення. При роботі такого профілю в конструкції кріплення в піддатливому режимі, при вигині вузлів його 1 піддатливості під дією високих навантажень не відбувається провал верхняка в стояк на Її кінці. Внаслідок ко цього забезпечується підвищення несучої здатності, як профілю, так і кріплення загалом.

Розташування нижніх граней фланців під гострим кутом до горизонтальної площини і їх сполучення з і, криволінійними поверхнями виступів по дотичних забезпечує додатковий контакт частини нижніх граней з

Ф опорними поверхнями западин профілів суміжних ланок кріплення у вузлах його піддатливості. Це забезпечує додаткову участь частини нижніх граней фланців профілю в роботі сил тертя у вузлах піддатливості кріплення, що дозволяє підвищити величину і стабільність робочого опору кріплення а також межі його конструктивної ов Піддатливості. При цьому, сполучення (по дотичних) нижніх граней з криволінійними поверхнями виступів фланців підвищує технологічність виконання такого сполучення в калібрах валків прокатного стану при гарячій

Ф) прокатці цього профілю. ка Крім того, профіль гарячекатаний для кріплення гірничих виробок має і інші відмінні від прототипу ознаки, які розвивають, доповнюють і характеризують винахід в окремих варіантах його виконання і використовуються в бо залежності від конкретних умов його виготовлення і експлуатації.

Так, в профілі гарячекатаному для кріплення гірничих виробок, згідно з винаходом, ширина профілю становить 1,24-1,30 висоти профілю.

Таке співвідношення ширини і висоти профілю у вказаному діапазоні значень визначене експериментальним шляхом і є оптимальним для цього профілю, оскільки підвищує момент інерції перерізу у і момент опору 65 перетину Ууу відносно вертикальної нейтральної осі У-Х профілю без істотної зміни його маси.

Експериментально встановлено, що вибір цього співвідношення менше нижньої межі приводить до збільшення схильності профілю до крутіння, а більше верхньої межі приводить до невиправданого збільшення маси профілю.

У профілі гарячекатаному для кріплення гірничих виробок, згідно з винаходом, товщина днища на ділянках його сполучення з похилими бічними стінками становить 0,14-0,18 висоти профілю.

Таке співвідношення товщини днища на ділянках його сполучення з похилими бічними стінками і висоти профілю визначене експериментальним шляхом і є оптимальним для цього профілю, оскільки знижує концентрацію напружень і збільшує опірність відриву днища від бічних стінок у вузлах піддатливості кріплення в процесі експлуатації. 70 Експериментально встановлено, що вибір цього співвідношення менше нижньої межі приводить до зниження міцності, а більше верхньої межі приводить до невиправданого збільшення маси профілю.

У профілі гарячекатаному для кріплення гірничих виробок, згідно з винаходом, товщина днища в площині симетрії профілю становить 0,67-0,69 товщини днища на ділянках його сполучення з похилими бічними стінками.

Таке співвідношення товщини днища в площини симетрії профілю і товщини днища на ділянках його 7/5 сполучення з похилими бічними стінками визначене експериментальним шляхом і є оптимальним для цього профілю. Таке співвідношення забезпечує раціональний розподіл металу в середній частині днища і найкраще поєднання моментів інерції перетину Їх і у Її моментів опору перетину МУх і Му відносно горизонтальної і вертикальної нейтральних осей Х-Х і У-У.

Експериментально встановлене, що вибір цього співвідношення менше нижньої межі приводить до зниження Міцнісних характеристик перетину, а більше верхньої межі приводить до невиправданого збільшення маси профілю.

У профілі гарячекатаному для кріплення гірничих виробок, згідно з винаходом, ширина днища становить 2,8-3,0 товщини днища на ділянках його сполучення з похилими бічними стінками.

Таке співвідношення ширини днища і товщина днища на ділянках його сполучення з бічними стінками у сч ов вказаному діапазоні значень визначене експериментальним шляхом і є оптимальним для цього профілю, оскільки підвищує момент інерції перерізу Іу і момент опору перерізу УУу відносно вертикальної нейтральної осі і)

У-М профілю без істотної зміни його маси.

Експериментально встановлено, що вибір цього співвідношення менше нижньої межі приводить до збільшення схильності профілю до крутіння, а більше верхньої межі приводить до невиправданого збільшення Ге зо маси профілю.

У профілі гарячекатаному для кріплення гірничих виробок, згідно з винаходом, внутрішня поверхня днища Ме виконана криволінійною і вгнутою, причому радіус кривизни внутрішньої поверхні днища становить 0,92-0,95 с висоти профілю.

Виконання внутрішньої поверхні днища криволінійною і вгнутою з вказаним співвідношенням радіуса о

Зв кривизни і висоти профілю вибране експериментальним шляхом і є оптимальним для цього профілю. Таке «Е співвідношення забезпечує плавний і раціональний перерозподіл металу з середньої частини днища до дільниць його сполучення з бічними стінками. Це забезпечує найкраще поєднання моментів інерції перерізу Іх і у і моментів опору перегашу МУх і МУу відносно горизонтальної і вертикальної нейтральних осей Х-Х і У-У.

Експериментально встановлено, що вибір цього співвідношення менше нижньої межі приводить до « невиправданого збільшення маси профілю, а більше верхньої межі приводить до зниження міцнісних з с характеристик профілю. . У профілі гарячекатаному для кріплення гірничих виробок, згідно з винаходом, зовнішня поверхня днища и?» виконана криволінійною і вгнутою в середній частині, причому радіус кривизни зовнішньої поверхні днища становить 0,30-0,34 висоти профілю.

Виконання зовнішньої поверхні днища криволінійною і вгнутою в середній частині з вказаним їх співвідношенням радіуса кривизни і висоти профілю вибране експериментальним шляхом і є оптимальним для цього профілю. Таке співвідношення забезпечує плавний і раціональний перерозподіл металу з середньої о частини днища до дільниць його сполучення з бічними стінками. Це забезпечує найкраще поєднання моментів ко інерції перерізу Іх і Іу і моментів опору перетину МуУх і УУу відносно горизонтальної і вертикальної нейтральних 5р осей Х-Х і У-У. ік Експериментально встановлено, що вибір цього співвідношення менше нижньої межі приводить до

Ф невиправданого збільшення маси профілю, а більше верхньої межі приводить до зниження міцносних характеристик профілю.

У профілі гарячекатаному для кріплення гірничих виробок, згідно з винаходом, глибина вгнутості зовнішньої криволінійної поверхні днища становить 0,026-0,030 висоти профілю.

Виконання глибини вгнутості зовнішньої криволінійної поверхні днища у вказаному діапазоні значень (Ф, визначене експериментальним шляхом і є оптимальним для цього профілю, оскільки забезпечує найкраще ка поєднання вагових і міцнісних характеристик днища і профілю.

Експериментально встановлено, що вибір цього співвідношення менше нижньої межі приводить до бо невиправданого збільшення маси профілю, а більше верхньої межі приводить до зниження міцнісних характеристик профілю.

У профілі гарячекатаному для кріплення гірничих виробок, згідно з винаходом, висота фланців становить 0,21-0,22 висоти профілю.

Виконання висоти фланців у вказаному діапазоні значень визначене експериментальним шляхом і є 65 оптимальним для цього профілю, оскільки забезпечує найкраще поєднання вагових і міцнісних характеристик фланців і профілю.

Експериментально встановлено, що вибір цього співвідношення менше нижньої межі приводить до зниження міцнісних характеристик фланців і профілю, а більше верхньої межі приводить до невиправданого збільшення масу фланців і профілю.

У профілі гарячекатаному для кріплення гірничих виробок, згідна з винаходом, глибина западин фланців, становить 0,17-0,19 висоти фланців.

Виконання глибини западин фланців у вказаному діапазоні значень визначене експериментальним шляхом і є оптимальним для цього профілю, оскільки забезпечує надійне зачеплення і фіксацію відносно осі Х-Х виступів фланців зовнішнього профілю у западинах фланців нижнього профілю у вузлах піддатливості кріплення. 70 Експериментально встановлено, що вибір цього співвідношення менше нижньої межі приводить до зниження надійності зачеплення виступів і западин згаданих фланців профілів, а більше верхньої межі приводить до зниження міцнісних характеристик фланців і профілю.

У профілі гарячекатаному для кріплення гірничих виробок, згідно з винаходом, горизонтальна проекція ширини фланців становить 0,20-0,22 висоти профілю.

Виконання горизонтальної проекції ширини фланців у вказаному діапазоні значень визначене експериментальним шляхом і є оптимальним для цього профілю, оскільки забезпечує найкраще поєднання вагових і міцнісних характеристик фланців і профілю.

Експериментально встановлено, що вибір цього співвідношення менше нижньої межі приводить до зниження міцнісних характеристик фланців і профілю, а більше верхньої межі приводить до невиправданого збільшення 2о маси фланців і профілю.

У профілі гарячекатаному для кріплення гірничих виробок, згідно з винаходом, радіуси кривизни опорних поверхонь виступів фланців становлять 0,34-0,40 горизонтальної проекції ширини фланців.

Вибір співвідношення радіусів кривизни опорних поверхонь виступів фланців і горизонтальної проекції фланців у вказаному діапазоні значень визначений експериментальним шляхом і є оптимальним для цього с ов профілю. При цьому співвідношенні підвищується технологічність виготовлення їх в калібрах валків прокатного стану при гарячій прокатці, поліпшується зачеплення їх із западинами сполученого профілю у вузлах і) піддатливості кріплення і фіксація їх відносно осі Х-Х. Крім того, забезпечується найкраще поєднання вагових і міцнісних характеристик фланців і профілю.

Експериментально встановлено, що вибір цього співвідношення менше нижньої межі знижує технологічність Ге

Зо їх виготовлення при гарячій прокатці, погіршує зачеплення їх із западинами сполученого профілю у вузлах піддатливості кріплення, не забезпечує фіксацію їх по осі Х-Х і знижує міцнісні характеристики фланців і Ме профілю. с

Експериментально також встановлено, що вибір цього співвідношення більше верхньої межі невиправдано збільшує масу фланців і профілю. о

У профілі гарячекатаному для кріплення гірничих виробок, згідно з винаходом, радіуси кривизни опорних «Е поверхонь западин фланців становлять 0,96-0,98 радіусів кривизни опорних поверхонь виступів фланців.

Вибір співвідношення радіусів кривизни опорних поверхонь западин фланців і радіусів кривизни опорних поверхонь виступів фланців у вказаному діапазоні значень визначений експериментальним шляхом і є оптимальним для цього профілю. Таке співвідношення забезпечує надійне зачеплення виступів і западин « бполучених профілів у вузлах піддатливості кріплення і надійну фіксацію їх по осі Х-Х. При затягуванні замків з с вузлів піддатливості кріплення це співвідношення забезпечує також щільну посадку виступів у западинах, . збільшує площу сполучення їх криволінійних опорних поверхонь, збільшує сили тертя у вузлах піддатливості и?» кріплення, що підвищує величину піддатливості і стабільність робочого опору кріплення.

Експериментально встановлено, що вибір цього співвідношення менше нижньої межі понадміру зменшує

Ширину западин, що перешкоджає проникненню виступів у западини при затягуванні замків у вузлах їх піддатливості, погіршує зачеплення у вузлах піддатливості зв'язаних профілів кріплення і не забезпечує фіксацію їх по осі Х-Х. о Експериментально також встановлено, що вибір цього співвідношення більше верхньої межі понадміру ко збільшує ширину западин, що при затягуванні замків у вузлах піддатливості і деформації кромок западин 5р приводить до утворення бічного зазору (люфту) між криволінійними опорними поверхнями виступів і западин ік фланців. У результаті це приводить до погіршення зачеплення зв'язаних профілів у вузлах піддатливості

Ф кріплення і не забезпечує надійну фіксацію їх по осі Х-Х.

У профілі гарячекатаному для кріплення гірничих виробок, згідно з винаходом, відстань між поздовжніми вертикальними площинами, що проходять через вершини криволінійних опорних поверхонь западин фланців, дв становить 1,012-1,018 відстані між поздовжніми вертикальними площинами, що проходять через вершини криволінійних опорних поверхонь виступів фланців.

Ф) Вибір співвідношення відстаней між поздовжніми вертикальними площинами, що проходять через вершини ка криволінійних опорних поверхонь западин і виступів фланців, у вказаному діапазоні значень визначений експериментальним шляхом і є оптимальним для цього профілю. Вибране співвідношення забезпечує пружний бо натяг між виступами внутрішнього профілю і западинами зовнішнього профілю у вузлах піддатливості кріплення, що створює додаткові сили тертя між їх криволінійними опорними поверхнями і дозволяє збільшити величину і стабільність робочого опору кріплення.

Експериментально встановлено, що вибір цього співвідношення менше нижньої межі зменшує величину пружного натягу між виступами внутрішнього профілю і западинами зовнішнього профілю у вузлах піддатливості 65 кріплення, зменшує сили тертя між їх криволінійними опорними поверхнями і знижує величину і стабільність робочого опору кріплення.

Експериментально встановлено, що вибір цього співвідношення більше верхньої межі зменшує піддатливість кріплення, яке стає понадміру жорстким.

У профілі гарячекатаному для кріплення гірничих виробок, згідно з винаходом, нижні грані фланців розташовані під кутом 42-47" до горизонтальної площини.

Вибір кута розташування нижніх граней фланців до горизонтальної площини у вказаному діапазоні значень визначений експериментальним шляхом і є оптимальним для цього профілю. Таке кутове розташування нижніх граней фланців забезпечує плавне їх сполучення по дотичних з криволінійними опорними поверхнями виступів і створює додатковий контакт частини нижніх граней з опорними поверхнями западин профілів суміжних ланок 7/0 Кріплення у вузлах піддатливості. У результаті, забезпечується додаткова участь частини нижніх граней фланців в роботі сил тертя у вузлах піддатливості кріплення, що дозволяє підвищити величину і стабільність робочого опору кріплення і розширити межі її конструктивної піддатливості. Крім того, розташування нижніх граней під таким кутом забезпечує надійне зачеплення виступів і западин зв'язаних профілів у вузлах піддатливості кріплення і надійну фіксацію їх по осі Х-Х.

Експериментально встановлено, що вибір цього кута менше нижньої або більше верхньої межі значень не доцільний, оскільки при цьому зменшується площа додаткового контакту нижніх граней з криволінійними опорними поверхнями западин, що знижує сили тертя у вузлах піддатливості кріплення. Крім того, при цьому не забезпечується надійне зачеплення виступів і западин профілів у вузлах піддатливості кріплення.

У результаті це приводить до зниження величини і стабільності робочого опору кріплення і до зниження надійності фіксації профілів у вузлах піддатливості кріплення по осі Х-Х.

Надалі винахід пояснюється докладним описом варіанту його здійснення з посиланнями на прикладені креслення.

На фіг.1 зображений профіль, що заявляється, гарячекатаний для кріплення гірничих виробок.

На фіг.2 зображений виносний елемент І на фіг.1. с

На фіг.3З зображений виносний елемент І! на фіг.1.

Профіль гарячекатаний для кріплення гірничих виробок включає (фіг.1-3) днище 1, симетрично зв'язані з ним і) похилі бічні стінки 2 криволінійної форми, забезпечені на кінцях фланцями 3. На фланцях З у верхніх частинах виконані западини 4 з криволінійними опорними поверхнями, а в нижніх частинах виконані виступи 5 з криволінійними опорними поверхнями і примикаючі до них нижні грані 6. Поперечний переріз днища 1 виконаний Ге

Зо Змінної товщини, яка збільшується від площини симетрії профілю до дільниць сполучення днища 1 з похилими бічними стінками 2. Нижні грані б фланців З сполучені з криволінійними опорними поверхнями виступів 5 і Ме розташовані під гострим кутом "о" (фіг.1, З) до горизонтальної площини М. с

Бічні грані 7 фланців З розташовані паралельно нижнім частинам похилих бічних стінок 2 і зв'язані радіусами з криволінійними опорними поверхнями западин 4 і нижніми гранями фланців 3. о

Днище 1 зв'язане з похилими бічними стінками 2 зовнішніми і внутрішніми радіусами. «І

Ширина "В" профілю (фіг.1) становить 1,24-1,30 висоти "Н" профілю.

Товщина "0" днища 1 (фіг.2) на ділянках його сполучення з похилими бічними стінками 2 становить 0,14-0,18 висоти "Н" профілю.

Товщина "а" днища 1 (фіг.1) в площині У-М симетрії профілю становить 0,67-0,69 товщини "0" днища на « Ділянках його сполучення з похилими бічними стінками 2. шщ с Ширина "р" днища 1 (фіг.1) становить 2,8 3,0 товщини "0" днища на ділянках його сполучення з похилими й бічними стінками 2. «» Внутрішня поверхня днища 1 (фіг.2) виконана криволінійною і вгнутою, причому радіус "К 3" кривизни внутрішньої поверхні днища 1 становить 0,92-0,95 висоти "Н" профілю.

Зовнішня поверхня днища 1 (фіг.2) виконана криволінійною і вгнутою в середній частині, причому радіус "Ко" «їз» кривизни зовнішньої поверхні днища 1 становить 0,30-0,34 висоти "Н" профілю.

Глибина "в" вгнутості зовнішньої криволінійної поверхні днища 1 (фіг.2) становить 0,026-0,030 висоти "Н" іні профілю. ка Висота "Пед." фланців З (фіг.3) становить 0,21-0,22 висоти "Н" профілю.

Глибина "Р западин 4 фланців З (фіг.3) становить 0,17-0,19 висоти "Перл" фланців 3. о Горизонтальна проекція "Брл. ширини фланців З (фіг.3) становить 0,20-0,22 висоти "Н" профілю.

Ф Радіуси "Кз" кривизни опорних поверхонь виступів 5 фланців З (фіг.3) становлять 0,34-0,40 горизонтальної проекції "брл. ширина фланців 3.

Радіуси "К/" кривизни опорних поверхонь западин 4 фланців 5 (фіг.3) становлять 0,96-0,98 радіусів "К з" Кривизни опорних поверхонь виступів 5 фланців 3.

Відстань "Б" між поздовжніми вертикальними площинами М, що проходять через вершини криволінійних іФ) опорних поверхонь западин 4 фланців З (фіг.1), становить 1,012-1,018 відстані "ро" між поздовжніми ко вертикальними площинами К, що проходять через вершини криволінійних опорних поверхонь виступів 5 фланців 3. во Нижні грані 6 фланців З розташовані під кутом 54-42-47" до горизонтальної площини М.

Профіль виготовляють з вуглецевої сталі, наприклад, марки Ст. 5 пс і Ст. 5 сп.

Профіль, що заявляється, гарячекатаний для кріплення гірничих виробок частіше за все працює в конструкції металевого багатоланкового арочного, піддатливого кріплення, призначеного для підтримки гірничих виробок з очікуваним зміщенням порід покрівлі і, отже, осіданням арки кріплення на 500-700мм. 65 Необхідна піддатливість згаданого кріплення при роботі забезпечується вузлами піддатливості, утвореними шляхом з'єднання кінцевих частин профілів суміжних ланок (наприклад, арки і стійок) кріплення внапусток і фіксації їх в проектному положенні за допомогою замісів.

При цьому замки затягують зусиллям, при якому між сполученими внапусток ланками кріплення досягаються такі зусилля тертя, які забезпечують необхідний робочий опір кріплення в піддатливому режимі в межах величини його конструктивної піддатливості.

При з'єднанні кінцевих частин профілів суміжних ланок кріплення внапусток виступи внутрішнього профілю входять у западини зовнішнього профілю.

При цьому забезпечується пружний натяг між виступами 5 внутрішнього профілю і западинами 4 зовнішнього профілю у вузлах піддатливості кріплення, що створює додаткові сили тертя між їх криволінійними опорними 7/0 поверхнями і дозволяє збільшити величину і стабільність робочого опору кріплення.

Це досягається за рахунок того, що відстань "Б 47 між поздовжніми вертикальними площинами М, що проходять через вершини криволінійних опорних поверхонь западин 4 фланців З, більша відстані "Бо" між поздовжніми вертикальними площинами К, що проходять Через вершини криволінійних опорних поверхонь виступів 5 фланців 3.

При затягуванні замків вузлів піддатливості кріплення забезпечується також щільна посадка виступів 5 фланців З внутрішнього профілю у западинах 4 фланців З зовнішнього профілю, за рахунок чого збільшується площа сполучення їх криволінійних опорних поверхонь, збільшуються сили тертя у вузлах піддатливості кріплення, що збільшує надійність їх зачеплення і підвищує величину піддатливості і стабільність робочого опору кріплення.

Досягається це тим, що радіуси "К /" кривизни опорних поверхонь западин 4 фланців З менше радіусів "Кз" кривизни опорних поверхонь виступів 5 фланців 3.

При роботі такого профілю в конструкції кріплення в піддатливому режимі, при вигині вузлів його піддатливості під дією високих навантажень не відбувається розрив внутрішнього профілю і провалювання верхняка в стояк на її кінці завдяки посиленню дільниць сполучення днища 1 з бічними стінками 2. сч

Це досягається тим, що днище 1 виконане змінної товщини, яка збільшується від мінімального значення "а" в площині У-У симетрії профілю до максимального значення "О" в місцях його сполучення з бічними стінками 2. і)

Вдосконалена конфігурація і геометричні параметри днища 1 за рахунок раціонального перерозподілу металу з середньої зони до місць його сполучення з бічними стінками 2 забезпечують підвищення міцності днища 1 в місцях його сполучення з бічними стінками 2, тобто в місцях найбільшої концентрації напружень Ге зо профілю при роботі його в конструкції кріплення.

Потрібно зазначити, що згаданий перерозподіл металу по перетину днища 1 профілю виконаний без Ме збільшення його площі. с

Таким чином в профілі гарячекатаному для кріплення гірничих виробок, що заявляється, за рахунок удосконалення його конфігурації і геометричних параметрів /днища, виступів, западин і нижніх граней фланців/, о раціонального розподілу металу по перетину профілю і збільшення площі контакту опорних поверхонь «Е сполучених виступів і западин фланців профілів суміжних ланок в конструкції кріплення забезпечується підвищення несучої здатності, величини і стабілізації піддатливості кріплення. а також підвищення технологічності виготовлення, як профілю, так і кріплення загалом.

Приклад конкретного виконання профілю гарячекатаного для кріплення гірничих виробок. Погонна маса « профілю 21,0кг/м. Висота профілю Н-115мм. Ширина профілю В-150мм. Товщина днища на ділянках його з с сполучення з похилими бічними стінками 0-17,б6мм. Товщина днища в площині М-М симетрії профілю 12мм.

Ширина днища р-52мм. Радіус кривизни внутрішньої поверхні днища К.і-108мм. Радіус кривизни зовнішньої ;» поверхні днища Ко-35,5мм. Глибина вгнутості зовнішньої криволінійної поверхні днища 5-3,2мм. Висота фланців Нерл.-24мм. Глибина западин фланців (-4,3мм. Горизонтальна проекція фланців Бел.-22,85мм. Радіус

Кривизни опорних поверхонь виступів фланців К3-9,4мм. Радіус кривизни опорних поверхонь западин їх фланців К/-9,Омм. Відстань між поздовжніми вертикальними площинами М, що проходять через вершини опорних поверхонь западин фланців Б4--117мм. Відстань між поздовжніми вертикальними площинами К, що о проходять через вершини опорних поверхонь виступів фланців Б2-115мм. Кут нахилу нижніх граней фланців до км горизонтальної площини М «а-45". Моменти інерції перетину Іх-442,2см?, Іу-508,9см3. Моменти опору перетину сг (вигину) МУх тіп-74,2см?У, МУх пл.-101,4см?, УМу-68,2см3.

Профіль, що пропонується, гарячекатаний для кріплення гірничих виробок технологічний, оскільки його 4) конфігурація і геометричні параметри можуть бути забезпечені калібрами валків прокатного стану при гарячій прокатці.

Такий профіль може бути виготовлений промисловим способом на будь-якому металургійному підприємстві по виготовленню шахтних спеціальних профілів.

Ф) іме) 60 б5

І

Ю

1 у- 70 Р и: : у що.

А

З Х і Де ба т Аг

ПОМ УНН як А ниві ший :

ТП «

ФІ ч - с з ї 45 1 ко о 50 4) о 55 ко в

70 го ій

ІЛ пе нн 0

Ку с у ГУ о (се)

Ф с

Фіг. с ю « « - с з с» 1 ко со 4) (Ф) ко 6о 65 ія 5 0 нт кА рай о щі 6) ль 4 (Се) то Ф с

ІФ) « ' - й

Claims (15)

Формула винаходу и?

1. Профіль гарячекатаний для кріплення гірничих виробок, що включає днище, симетрично зв'язані з ним 45 похилі бічні стінки криволінійної форми, забезпечені на кінцях фланцями, на яких у верхніх частинах виконані ве западини з криволінійними опорними поверхнями, а в нижніх частинах виконані виступи з криволінійними сл опорними поверхнями і примикаючі до них нижні грані, який відрізняється тим, що поперечний переріз днища виконаний змінної товщини, яка збільшується від площини симетрії профілю до ділянок сполучення днища з ко похилими бічними стінками, а нижні грані фланців сполучені з криволінійними опорними поверхнями виступів і со 20 розташовані під гострим кутом до горизонтальної площини.

2. Профіль по п. 1, який відрізняється тим, що ширина профілю становить 1,24-1,30 висоти профілю. 4» З.

Профіль по п. 1, який відрізняється тим, що товщина днища на ділянках його сполучення з похилими бічними стінками становить 0,14-0,18 висоти профілю.

4. Профіль по пп. 1 і З, який відрізняється тим, що товщина днища в площині симетрії профілю становить оо 0,67-0,69 товщини днища на ділянках його сполучення з похилими бічними стінками.

о

5. Профіль по пп. 1 і З, який відрізняється тим, що ширина днища становить 2,8-3,0 товщини днища на ділянках його сполучення з похилими бічними стінками.

ю

6. Профіль по п. 1, який відрізняється тим, що внутрішня поверхня днища виконана криволінійною і угнутою, причому радіус кривизни внутрішньої поверхні днища становить 0,92-0,95 висоти профілю. 60

7. Профіль по п. 1, який відрізняється тим, що зовнішня поверхня днища виконана криволінійною і угнутою в середній частині, причому радіус кривизни зовнішньої поверхні днища становить 0,30-0,34 висоти профілю.

8. Профіль по пп. 1 і 7, який відрізняється тим, що глибина угнутості зовнішньої криволінійної поверхні днища становить 0,026-0,030 висоти профілю.

9. Профіль по п. 1, який відрізняється тим, що висота фланців становить 0,21-0,22 висоти профілю. бо

10. Профіль по пп. 1 і 9, який відрізняється тим, що глибина западин фланців, становить 0,17-0,19 висоти фланців.

11. Профіль по п. 1, який відрізняється тим, що горизонтальна проекція ширини фланців становить 0,20-0,22 висоти профілю.

12. Профіль по пп. 1 і 11, який відрізняється тим, що радіуси кривизни опорних поверхонь виступів фланців становлять 0,34-0,40 горизонтальної проекції ширини фланців.

13. Профіль по пп. 1 і 12, який відрізняється тим, що радіуси кривизни опорних поверхонь западин фланців становлять 0,96-0,98 радіусів кривизни опорних поверхонь виступів фланців.

14. Профіль по пп. 1, 12 і 13, який відрізняється тим, що відстань між подовжніми вертикальними площинами, що проходять через вершини криволінійних опорних поверхонь западин фланців, становить 1,012-1,018 відстані 7/0 Між подовжніми вертикальними площинами, що проходять через вершини криволінійних опорних поверхонь виступів фланців.

15. Профіль по п. 1, який відрізняється тим, що нижні грані фланців розташовані під кутом 42-479 до горизонтальної площини. Офіційний бюлетень "Промислоава власність". Книга 1 "Винаходи, корисні моделі, топографії інтегральних мікросхем", 2004, М 10, 15.10.2004. Державний департамент інтелектуальної власності Міністерства освіти і науки України. с щі 6) (Се) (о) с ІС) « -

с . и? щ» 1 іме) с 4) іме) 60 б5