Электрическая модель деформации Советский патент 1988 года по МПК E21D23/00 

Ufl

т)

Изобретение относится к горному делу и предназначено для моделирования проявлений горного давления в очистных выработках. Цель изобретения - обеспечение исследования гид- рофицированной крепи горных выработок. Для этого модель имеет индуктивность 6, два резистора (Р) 4 и 5, диод 2, источник 1 постоянного тока. 4- Положительная шина последнего через диод 2, включенный в прямом направлении, подключена второму выводу конденсатора 3 и к первому выводу Р 5, к второму выводу Р 4 и к первому быводу индз ктивности 6. Ее второй вьгеод подключен к второму выводу источника 1, к второму выводу Р 5 конденсатора 3. Через Р 5 протекает электрический ток, имитирующий скорость деформации секции крепи за счет утечек рабочей жидкости. Всплеск силы тока будет ограничиваться индуктивностью 6 и сопротивлением Р 5, Величины токов и напряжений в отдельных ветвях и точках модели регистрируются осфил- лографом. Применение данной модели позволяет проектировать крепи с оптимальными кинематическими параметрами, несущей способностью и податливостью. Это повысит надежность работы крепи и обеспечит удовлетворительное состояние кровли в очистном забое. 1 ил. б и (Л оо со 4 4

«t. в

Изобретение относится к горному делу и предназначено для моделирования проявлений горного давления в очистных выработках, закрепленных гидрофицироваиными механизированным - крепями,

Целью изобретения является обеспечение исследования гидрофицированной вфепи .горных вьфаботок.

На чертеже показана электрическая модель гидрофицированной крепи.

Положительная шина источника 1 постоянного тока подключена через диод 2 к первому выводу конденсатора 3, резисторов 4 и 5 и индуктивности 6, второй вывод которой подключен к источнику 7 изменяющегося напряжения, а отрицательная шина источника постоянного тока подключена к вторым вы- водам конденсатора 3, резистора. 4 и к первому выводу газоразрядного прибора 8, второй вывод которого подключен к второму выводу резистора 5.

Резистор 5 моделирует сброс рабо- чей жидкости из цилиндра при критических .нагрузках, резистор 4 - утечки рабочей жидкости в гидросистеме крепи емкость 3 моделирует упругий отпор конструкции крепи, индуктивность 6 массу подвижных элементов крепи, а |газоразрядный прибор 8 имитирует рабо л У предохранительного клапана, диод 2 1имитирует работу гидрозамка крепи. (Постоянное напряжение, подаваемое на шевый вход модели, соответствует в |принятом масштабе начальному распору крепи, изменяющаяся нагрузка, воспри- нимаемая крепью от кровли,, моделиру- ется напряжением, которое может за- даваться по любому необходимому закону. Усилия, возникающие в элементах крепи и их перемещения, регистрируются осциллографом в виде токов или потенциалов в соответствующих ветвях или точках электрической цепи,

Устройство работает следующим образом.

На левый вход схемы подается постоянное напряжение UQ, пропорциональное усилию начального, распора секции F. В этом случае конденсатор С заряжается до напряжения UQ и величина заряда на его обкладках в принятом масштабе соответствует упругой деформации секции крепи Очевидно, что через резис тор R2 будет протекать электрический ток, иммитирующий скорость деформации секции крепи за счет утечек рабочей

жидкости. Величина сопротивления резистора R2 очень большая, поэтому то в этой цепи очень мал; в идеальном случае, когда , величина тока будет равна 0. Электрический ток через резистор R1 проходить не будет, так как напряжение Up всегода принимается меньше порога зажигания ионно го прибора Ujq,,

К зажимам правого входа схемы подключается генератор электрических импульсов U(t) (прямоугольных, пилообразных, синусоидальных и т.д.), имитирующий внешнюю нагрузку на секцию крепи со стороны кровли очистног забоя F(t), Пока амплитуда этих импульсов остается меньше U с, , будет регистрироваться увеличение заряда на конденсаторе С, увеличение тока утечки через резистор R2, падение напряжения на индуктивность L, но в цепи R1 - и Заж ток проходить не будет. Когда амплитуда U(t) достигнет значения Изчж открывается ионный прибор и величина тока в схеме резко возрастает.

Всплеск силы тока будет ограничи ваться индуктивностью L и сопротивлением R2. При снижении величины внешнего напряжения U(t) цепь с ионным прибором снова запирается, и модель приходит в исходное положение. Величины токов и напряжений в отдельных ветвях и точках электрической модели регистрируются осциллографом.

Для построения электрической модели секции гидрофицированной крепи на основе теории подобия и размерностей установлены следующие критерии подобия;

,

L K.-h J L R-q j

Kji-tH,l tM KB J I CR j

Г L1

i J L

В этих уравнениях приняты следующие обозначения и величины измерения (в системе СИ):

m - масса подвижных элементов

крепи, кг;

h - просадка (перемещение) крепи, м;

Kj - коэффициент вязкой деформации

н-с крепи,;

м

К- - коэффициент упругой деформа-

ции крепи (жесткость), -;

м

F - усилие, Н;

L - индуктивность. Г;

С - емкость, Ф;

R - активное сопротивление, Ом;

q - электрический заряд. К;

и - электрическое напряжение, В;

t - время, с.

Индексы при t н и м обозначаю время протекания процесса в натуре (в секции крепи) и на моделях,

Применение предлагаемой модели позволяет получить более достоверные результаты о взаимодействии гидрофи- цированной крепи с кровлей в различных горно-геологических условиях, проектировать крепи с оптимальными кинематическими параметрами, несущей способностью и податливостью. Это повысит надежность работы крепи и обеспечит удовлетворительное состояние кровли в очистном забое.

Формула изобретения

Электрическая модель деформации металлоконструкций содержащая источник изменяющегося напряжения, первый вывод которого подключен к первому выводу конденсатора непосредственно и через газоразрядный прибор к первому выводу первого резистора, отличающейся тем, что, с целью обеспечения исследования гидрофицированной крепи горных выработок, модель снабжена индуктивностью, вторым резистором, диодом и источником постоянного тока, положительная пхина которого чер1ез диод, включенный в прямом направлении, подключена к второму выводу конденсато- ра, первому выводу второго резистора, второму выводу первого резистора и к первому выводу ийдуктивности, второй вьгаод которой подключен к второму выводу источника изменяющегося напряжения, а отрицательная шина источника постоянного тока подключена к второму выводу второго резистора и первому вьшоду конденсатора.