Стенд для испытаний секций механизированной крепи Советский патент 1987 года по МПК E21D23/00 G01M19/00 

1

Изобретение относится к горной .промышленности, а именно к разработ- .ке средств испытаний и исследований работы секций, механизированной шахтной крепи в условиях, имитирующих естественные.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей стенда путем обеспечения циклических испытаний с имитацией различных

- А. .

законов распределения нормальных и сдвигающих напряжений

На фиг, 1 показан стенд для испытания секций механизированных крепей общий вид5 на фиг, 2 - разрез А--А на фигИ (кинематическая схема поворота стенда по углу наклона пласта), на фиг, 3 - кинематическая схема поворота стенда по восстанию (падению), на фиг, 4 - гидравлическая схема стенда J на фиг, 5 - блок-схема управлени реверсом стендаJ на фиг. 6 - электри . ческая схема управления реверсом стенда.

Верхняя плита 1 устанавливается на колоннах 2 с возможностью перемещения вдоль них и удерживается на консолях 3 посредством силовых гидроцилиндров 4, На нижней плоскости верхней плиты установлены шаровые опоры 5, 5 которых заделаны концы стержней 6j вторые концы стержней упираются в шаровые опоры 7j расположенные на плоскости верхней площадки 8. На нижней плоскости верхней площадики 8 укреплена съемная прокладка 9 из материала, близкого по коэффициенту трения к козффициенту трения стали по углю или вмeя aющим породам. Верхняя плита 1 и; верхняя площадка 8 соединены гидроцих(индрами 10, крепящимися к верхним и нижним onopaiM соседних стержней 6, Нижняя площадка 11, на которой укреплены ко1

лонны 2, с помощью цилиндрических шарниров 12, внешняя обойма 13 которых скреплена с нижней площадкой 11 и имеет жесткий рычаг 145 соединена с закрепленной от поворота вокруг продольной оси балкой 15. Балка 15 посредством цилиндрического шарнира 16 соединена с фундаментом Г/, поддерживается гидроцилиндром 18 подъе- ма и имеет консольный рычаг 19. Свободные .конгцз рычагов 14 и 19 соединены гидроцилиндром 20 поворота, име ющим штоковую рабочую полость 21„ Гидронасос 22 соединен посредством

10

20

15

346812 2

эластичной муфты с электродвигателем (не показаны) и имеет входной патрубок 23, соединенный с маслобаком 24. Гидросистема стенда включает редукционный клапан 25 с регулировоч ным винтом 26J воздушный радиатор (маслоохладитель) 27, щелевой маслофильтр 28, регулируемый дроссель 29 и электромагнитный 1 идрораспредели- тель 30 с катушкой. На выходе электромагнитного гидрораспределителя , (электрогидрораспределителя) 30 подключены мультипликатор 31 и силовые гидроцилиндры 4 стенда. Блок управления стендом состоит из датчиков

силы,например тензометрического динамометра 32, установленного на одном из стержней 6, датчиков дефор-. маций, например электротензометри- ческого датчика прогибов (перемещений) 33, двухкоординатного самопишущего потенциометра 34, фотореле 35 и блока управления электромагнит- 25 ным распределителем 30. Каретка 36 двухкоординатного самописца (потенциометра) 34 имеет светонепроницаемую шторку (экран) 37, перемещающуюся вместе с ней, В зависимости от требуемого режима испытания (мягкий или жесткий) на пути движения каретки устанавливаются фотосопротивления 38 и 39 и источники 40 и 41 (попарно) света с направленным лучем. Фотосопротивления 38 и 39 включены в сеточные цепи лампы-триода 42. В катодную цепь этой лампы включено управляющее (поляризованное) реле 43 и омические сопротивления 44 и 45,

Мягким режимом называется процесс циклических испытаний при неизменном значении внешней силы (нагрузки),при этом фиксируется изменение величины остаточной деформации, накапливаемой от цикла к циклу, а жестким - такой, при котором неизменной остается величина деформации в течение испытаний, а фиксируется изменение нагрузки, необходимой для поддержания этого уровня деформации.

В анодную цепь лампы 42 включены гасящие сопротивления 46 и 47. Источником тока является выпрямитель 48 .

30

35

40

45

50

Стенд работает следующим образом. 55 Верхнюю плиту П устанавливают на заданную раздвижность крепи с помощью консолей 3, перемещаемых по колоннам 2. Секцию крепи устанавливают на нижнюю площадку 11 и с помощью силовых

цилиндров 4, передающих давление через верхнюю плиту 1, стержни 6 и вернюю площадку 8, зажимают между верхней 1 и нижней площадками усилием, предотвращающим ее выпадание при наклоне стенда. Угол наклона стержней 6 устанавливают с помощью гидроцилиндров 10. Необходимый угол наклона секции по углу наклона пласта уста- навливают с помощью балки 15, поворачиваемой гидроцилиндром 18 подъема вокруг цилиндрического шарнира 16, закрепленного на фундаменте 17. Для установки угла наклона секции по падению (восстанию) пласта в штоко- вую полость 21 гидроцилиндра 20 поворота подают рабочую жидкость. Усилие передается на свободные концы рычагов 14 и 19. Рычаг 14 поворачи- вается вокруг цилиндрического шарнира 12, передавая усилие на его внешнюю обойму 13 и приводя в наклонное положение нижнюю площадку 11. Управ- |Г1ение режимом нагружения производит- ся при помощи электросхемы реверса привода испытательной установки. Команда поступает от концевых бесконтактных переключателей, входящих в состав фотореле 35 и расположенных на двухкоордин атном самописце (потенциометре) при достижении регулируемым параметром требуемой величины. Испытания могут проводиться как в мягком, так и в жестком режимах. В случае проведения испытаний в мягком режиме включается гидронасос 22, рабочая жидкость из маслобака 24 посредством трубопровода 23 подается в поршневую полость мультипликатора 31 и, вытесняясь из его штоковой полости, поступает в поршневую полость силовых гидроцилиндров 4 стенда. Последние передают усилия на верхнюю .плиту 1 и посредством стержней 6 - на площадку 8, которая создает в элементах секции напряженное состояние. Так как стержни 6 наклонены под оп- ределенньм наперед заданньм углом к площадке 8, в каждом шарнире 7 соз-; дается как нормальная к перекрытию секции, так и касательная составляющие, что соответствует работе секции крепи в шахтных условиях. При этом касательная составляющая в каждой точке пропорциональна нормальной, так как определяется углом наклона стержней 6 к верхней плите 8, а закон распределения нормальной состав12

ляющей можно формировать каким он требуется по условиям испытаний, меняя жесткость стержней 6 или просто переставляя их, так как верхние шарниры 5 и 7 унифицированы. Если касательная составляющая внешних сил меньше сил трения,возникаюпр1х на контакте прокладка 9 - верхняк крепи, проскальзывания секции не происходит, если больше - испытания ведутся с проскальзыванием, что соответствует целому ряду условий эксплуатации. Тензометрический динамометр 32 выдает электрический сигнал,пропорциональный усилию, действующему на секцию, и управляющий перемещением каретки 36 самописца (потенциометра) 34. Максимальное значение усилия выбирается по условиям испытаний и ограничивается на одной координате самописца (потенциометра) 34, положением источник 41 света и фотосопротивления 39, а минимальное значение (в том числе нулевое) - положением источника 40 света и фотосопротивления 38. В процессе формирования первого цикла в момент включения схемы реверса каретка 36 находится в крайнем, например левом по фиг. 6, положении, а шторка 37 перекрывает световой поток от источника 40 к фотосопротивлению 38. При увеличении тока на входе самописца 34, пропорционального усилению на секцию крепи, каретка 36 начинает перемещаться вправо. Когда шторка (экран) 37, расположенная на каретке 36 самописца (потенциометра) 34, закрывает от источника света 41 фо- тосопротивление 39, сеточные цепи лампы 42 обесточиваются и управляющее (поляризованное) реле 43 перепо- люсовывается. Контакты реле включены в цепь управления электрогидрорас- пределителя 30, обеспечивающего реверс мультипликатора 31 и силовьпс гидроцилиндров 4. Рабочая жидкость начинает поступать в штоковую полост мультипликатора 31 и, вытесняясь из поршневой его полости, перетекать в штоковую полость гидроцилиндра 4. Происходит разгрузка секции. Каретка 36 самописца (потенциометра) 34 начинает перемещаться в обратную сторону до тех пор, пока шторка (экран) 37 не закроет от источника 40 света фотосопротивление 38, заранее установленное на определенном значении

5

регулируемого параметра, в рассматриваемом варианте нагрузки на перекрытие, фиксируемой датчиком силы. В момент закрытия от-источника 40 света фотосопротивления 38 вновь происходит переполюсация поляризованного реле, управляющех о электро- гидрораспределителем 30. Далее процесс повторяется до заданного количества циклов. Необходимый режим по току и напряжениям в анодных и сеточных цепях фотореле 35 обеспечи- вается сопротивлениями 44-47 и выпр мителем 48, Остаточная деформация, характеризующая ресурс секции крепи фиксируется на второй координатной оси самописца (потенциометра) 34 в зависимости от показаний датчика 33 перемещений. Излишнее количество рабочей жидкости перепускается редукционным клапаном 25, настраиваемым на определенное давление регулировоным винтом 26, в воздушный радиатор (маслоохладитель) 27 и сливается в маслобак 24. Поступающая в электро- гидрораспределитель 30 рабочая жидкость очищается щелевым маслофильтром 28. Скорость нагружения крепи определяется регулируемым дросселем 29 и может при необходимости меняться. В случае проведения испытаний в жестком режиме датчики силы 32 и перемещений 33 меняют местами на вхо прибора,- а для шкал его меняют масштабы.

Формула изобретен ия

Стенд для испытаний секций механизированной крепи, включающий нижнюю площадку, механизм поворота которой содержит шарнир, связанный посредст- вом рычагов с гидроцилиндром повороИ

ми, рабочие полости которых сообп1ены с напорной магистралью, связанные между собой гидроцилиндром верхнюю площадку и верхнюю плиту, последняя из которых закреплена на штоках силовых гидроцилиндров, датчики силы и датчики деформаций элементов испытываемой крепи, отличающий- с я тем, что, С целью расширения его функциональных возможностей путем обеспечения циклических испытаний с имитацией различных законов распределения нормальных и сдвигающих напряжений, связь верхней плиты с верхней площадкой выполнена из стержней, установленных параллельно друг другу и шарнирно закрепленных одними концами ни нижней плоскости верхней плиты, а другими - на верхней площадке, и гидроцилиндров, закрепленных на верхних и нижних концах соседних стержней, при этом рабочие полости силовых гидроцилиндров сообщены с

напорной магистралью посредством мультипликатора и электромагнитного гидрораспределителя с катушкой, подключенной к источнику тока посредством управляющего реле, связанного с

датчиками силы, установленными на одном из стержней, и датчиками деформации, а механизм поворота нижней площадки выполнен из цилиндрических шарниров с рычагом и балки с

консольным рычагом свободный конец которого связан с концом рычага цилиндрического шарнира гидроцилиндром поворота, имеющего рабочую штоковую полость, при этом балка установлена

с возможностью поворота в вертикальной плоскости, параллельной оси цилиндрического шарнира, посредством гидроцилиндров подъема. I

{PiLZ.2

j

LJ-4

22 23

2

26

25 27

Фаг.Ч

Изобретение относится к испытательной технике, предназначенной для горной промышленности. Цель - расширение функциональных возможностей стенда путем обеспечения циклических испытаний с имитацией различных законов распределения нормальных и сдвигающих напряжений. Для этого связь .верхней плиты 1 с верхней площадкой (П) 8 выполнена из стержней 6 и гидроцилиндров 10. Стержни 6 установле - ны параллельно друг другу и щарнирно закреплены своими концами на верхней плите 1 и верхней П 8. Рабочие полости гидроцилиндров 10 сообщены с напорной магистралью посредством мультипликатора и электромагнитного гидрораспределителя с катушкой. Последняя подключена к источнику.тока посредством управляющего реле,связанного с датчиками силы, установленными на одном из стержней, и датчиками деформации. Механизм поворота нижней П 11, на которой укреплены колонны 2, выполнен из цилиндрических шарниров 12. Внешняя обойма шарниров 12 скреплена с нижней П 11 и имеет рычаг 14. От поворота вокруг продольной оси П 11 соединена балкой. Балка имеет консольный рычаг, который посредством гидроцилиндра поворота соединен с рычагом 14. Необходимый угол наклона секции по углу наклона пласта уста- навли вается с помощью балки, поворачиваемой гидроцилиндром подъема. 6 ил. & (Л ОО 4 05 00 to /v/v/ / 3

Перемещение

О о о

-5

3i

72

V

45

F

146

s/

..-

rHD40

36

Составитель В.Пономарева Редактор А.Ворович Техред А.Кравчук Корректор М.Шароши

в-- --.-ивв.и--и---.-..р

Заказ 5106/33 Тираж 452Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектнаяj 4

-Ф

w

-/Я.

J

(ра.6