ОПОРНЫЙ ЭЛЕМЕНТ КАНАТНОГО АНКЕРА

Полезная модель относится к горной промышленности, а именно к креплению контура горных выработок с помощью канатных анкеров.
Известен канатный анкер, содержащий опорную муфту с осевым каналом, в котором с помощью клина закреплен канат, при этом муфта соединена резьбой со стержнем хвостовика анкера, на котором размещены опорная шайба и гайка (патент РФ на изобретение №2178082, кл. E21D 21/00, заявлено 10.08.1999 г., опубликовано 10.01.2002 г.).
Основным недостатком известного канатного анкера является его невысокая несущая способность и ограниченная податливость.
Наиболее близким аналогом по технической сущности является натяжное устройство канатного анкера по патенту РФ №2281397 (кл. E21D 20/00, дата подачи заявки 26.03.2004 г., дата публикации - 10.08.2006 г.) Известное натяжное устройство содержит опорный элемент в виде муфты (втулки) с осевым каналом, в котором с помощью клина закреплен канат. Осевой канал в муфте имеет коническую и цилиндрическую части с гладкой поверхностью, а муфта выполнена с кольцевой проточкой, в которой закреплена направляющая труба, охватывающая канат. Наружные пряди каната на контакте с клином и на сопряжении с центральной прядью в осевом канале зафиксированы металлизированной шпаклевкой. Данное натяжное устройство предназначено для использования в канатных анкерах с одинарной свивкой.
Недостатком известного устройства являются излишний расход металла на муфту, поскольку муфта и канат не работают совместно, допускаются смещения клиновой втулки с канатом относительно муфты. Клиновая втулка обусловливает радиальные деформации муфты. Из-за этого муфта изготавливается с более толстыми стенками, а соединение ее с канатом имеет невысокую степень надежности.
Техническим результатом полезной модели является повышение надежности соединения каната анкера с втулкой и снижение расхода металла.
Предложен опорный элемент канатного анкера, включающий втулку с осевым каналом, в которой закреплены пряди каната, гайку, размещенную на втулке с помощью резьбового соединения, и направляющую трубу, присоединенную к торцу втулки.
Отличием является то, что осевой канал втулки выполнен цилиндрическим и в поверхностях его и контактирующих с ним прядей каната размещены абразивные частицы, твердость которых превышает твердость втулки и прядей каната.
Отличием является также то, что в качестве абразивных частиц используют порошки корунда и углеродистого материала типа У8.
Другим отличием является также то, что абразивные частицы используют в виде пасты на основе бакелита, эпоксидной смолы или смолы марки СФЖ, причем для ввода абразивных частиц в контактирующие поверхности используют обжим втулки относительно прядей каната.
Цилиндрическая поверхность осевого канала втулки выполнена по профилю внешней поверхности прядей каната, что создает условия для сцепления между собой абразивных частиц, внедренных в контактирующие поверхности. Необходимым условием для повышения надежности соединения втулки с прядями каната является то, чтобы твердость абразивных частиц была больше твердости стенок втулки и прядей каната. При выполнении данного условия при обжиме втулки на прядях каната находящиеся в зоне контакта абразивные частицы вдавливаются в контактирующие поверхности, и в результате их взаимодействия обеспечивается совместная работа и деформации каната и втулки, и за счет этого создается прочное соединение втулки с прядями каната. Возможность увеличения несущей способности канатных анкеров обеспечивается концентрацией абразивных частиц и усилием обжима соединения.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где на фиг. представлен опорный элемент канатного анкера в осевом продольном разрезе.
Опорный элемент канатного анкера содержит втулку 1 с цилиндрическим осевым каналом 2, в котором закреплены пряди каната 3. На наружной поверхности втулки имеется резьба 4, на которой размещена гайка 5, установленная с возможностью опирания на полусферическую шайбу 6. К торцу втулки крепят, например, с помощью резьбового соединения направляющую трубу 7, усиливающую жесткость каната 3.
В цилиндрическом осевом канале 2 втулки на контактирующих поверхностях втулки и прядей каната размещены, например, с использованием пасты абразивные частицы 8, твердость которых превышает твердость прядей каната и втулки.
В исходном положении осевой канал 2 втулки имеет диаметр на 0,2 мм больше диаметра каната 3. После нагрева втулки до 60°С на поверхность осевого канала тонким слоем наносят пасту с абразивными частицами 8. В качестве абразивных частиц можно использовать, например, порошок корунда, углеродистого материала типа У8 или др. Твердость абразивных частиц может быть HRS=55, что превышает твердость прядей каната из стали 65Г (HRS=45) и втулки (HRS=42). Основой пасты может быть бакелит, эпоксидная смола или смола марки СФЖ. Концентрацию абразивных частиц в пасте и усилие обжима выбирают в соответствии с заданной прочностью соединения. После нанесения пасты в осевом канале размещают хвостовик каната 3 и втулку 1 обжимают вокруг каната посредством, например, гидравлического пресса.
В процессе обжима втулки 1 вокруг прядей каната 3 цилиндрическая поверхность осевого канала 2 входит в контакт с прядями каната, которые частично вдавливаются в стенки втулки, твердость которой немного меньше твердости прядей каната. Абразивные частицы вдавливаются в поверхность осевого канала втулки и частично в поверхность прядей каната, а паста при этом вдавливается в углубления между прядями и там отвердевает. В процессе обжима на внешней поверхности втулки формируется полусферического профиля несплошная резьба, которая прерывается на ленте облоя, который затем убирают фрезерованием. Таким образом, на внешней поверхности втулки формируется резьба и шестигранник. Последний необходим для создания в последующем крутящего момента на втулке для закрепления анкера ампульным способом.
Суммарное сопротивление вывинчиванию каната и сопротивление расширению втулки превышают прочность каната на разрыв. Совместная работа каната и втулки без относительных смещений обеспечивает снижение расхода металла на втулку путем уменьшения стенки ее за счет отсутствия клинового распора втулки в радиальном направлении.