ОПОРНЫЙ ЭЛЕМЕНТ КАНАТНОГО АНКЕРА

Предложение относится к горной промышленности, в частности к анкерному креплению контура горных выработок.
Известен [1] опорный элемент канатного анкера, включающий муфту канатного анкера, в осевом отверстии цилиндроконического сечения которого закреплен канат посредством конической втулки. В кольцевой проточке торца муфты установлена труба, охватывающая канат. На внешней поверхности муфты выполнена резьба, на которую навинчена гайка.
Недостаток этого решения состоит в том, что для уравновешивания нагрузки со стороны клина стенки муфты утолщены. По этой причине муфта не входит в скважину диаметром 28-30 мм. Из-за этого требуется точное бурение на заданную глубину, что на практике трудновыполнимо.
Наиболее близким аналогом по технической сущности является [2] опорный элемент канатного анкера, включающий втулку с внешней резьбой и гайкой, в осевом канале которой закреплен обжимом канат. На контакте наружных прядей каната с поверхностью осевого канала размещены абразивные частицы, твердость которых превосходит твердость втулки и каната.
Недостаток данного опорного элемента состоит в том, что в процессе обжимки втулки абразивные частицы внедряются в пряди каната и создают там множество точек концентраторов напряжений, поскольку формы частиц не являются сферическими. Из-за появления концентраторов напряжений в процессе нагружения анкера снижается несущая способность канатного анкера.
Целью предполагаемого изобретения является уменьшение концентрации напряжений на канате и снижение затрат на изготовление.
Указанная цель достигается тем, что в опорном элементе канатного анкера, включающем втулку, обжимающую в осевом канале пряди канала, с наружной резьбой и гайкой, в обжимающей канат поверхности осевого канала втулки выполнены проточки, в которых помещены вставки, взаимодействующие с наружными прядями каната через образованные в них углубления при обжатии втулки вокруг каната. Проточки в обжимающей поверхности втулки выполнены до обжатия по кругу. Проточки в обжимающей поверхности втулки выполнены до обжатия по винтовой линии.
Поперечное сечение вставок может быть выполнено, например, прямоугольного сечения с выпуклой поверхностью со стороны прядей каната или трапециевидного с сопряжением граней по радиусу.
Такое решение позволяет производить обжатие втулки на ограниченном интервале по уже готовой резьбе. Остальная, не подвергшаяся обжатию, часть резьбы в дальнейшем используется для накручивания гайки.
Такое выполнение позволяет втулке работать совместно с канатом на срез при нагрузке на канат и гайку на ограниченном интервале без образования концентраторов напряжений на поверхности каната, поскольку форма прядей каната изменяется при образовании углублений плавно.
Таким образом устраняются концентраторы напряжений и упрощается технология изготовления резьбы на втулке, достигается цель уменьшение концентрации напряжений на канате и снижение затрат на изготовление.
Анализ источников информации позволяет сделать вывод о том, что данное решение обладает признаками новизны и полезности.
Сущность предложения поясняется чертежами.
На Фиг.1 представлен осевой разрез опорного элемента канатного анкера.
Канат 1 установлен в осевом канале втулки 2. В осевом канале втулки выполнены проточки 3, выполненные кольцевыми или по винтовой линии. В проточках размещены вставки 4. Вставки 4 имеют, например, прямоугольное сечение с выпуклой поверхностью со стороны контакта с канатом, или трапециевидное сечение с радиусами закругления между смежными гранями. На внешней поверхности втулки выполнена резьба, например, полукруглая, на которую навинчена гайка 5. Торец гайки, взаимодействующий с опорной шайбой 6 может выполняться полусферической формы. В торце втулки 2 выполнена кольцевая проточка, в которую установлена труба 7, охватывающая канат. Труба 7 выполняет функцию элемента жесткости при введении анкера в скважину 8 с вращением для перемешивания компонент ампул. С противоположного торца втулка может иметь шестигранное или квадратное окончание 9, служащее для передачи крутящего момента от буровой машины на анкер. При наличии шестигранного окончания устраняется операция скручивания с резьбы переходника. Шестигранное окончание может выполняться, например, ковкой, хвостовика втулки, выпрессовкой, или опрессовкой болта, установленного в осевое отверстие втулки.
Резьба на внешней поверхности втулки может изготавливаться, например, до опрессовки втулки 2 вокруг каната 1 по всей ее длине или на ограниченном интервале. Опрессовка каната осуществляется не по всей длине втулки. На противоположном конце втулки пряди каната могут, например, распираться о стенки осевого канала втулки клиновой втулкой, надетой на центральную прядь каната.
Работает опорный элемент канатного анкера следующим образом. Головной конец каната 1 закреплен в скважине 8 в устойчивой части приконтурного массива выработки. Неустойчивая часть приконтурного массива формирует нагрузку на опорную шайбу 6. Последняя передает нагрузку через гайку 5 на опорную втулку 2. Втулка 2 передает нагрузку через вставки 4, расположенные в проточках 3, на канат 1 через его углубления в которых размещены выпуклой частью вставки 4.
В процессе установки анкера путем подачи с вращением крутящий момент на канат 1 от буровой машины передается через переходник, взаимодействующий с шестигранным окончанием 9 втулки 2.
Предлагаемое решение позволяет вести обжатие втулки на ограниченном интервале по уже изготовленной до обжатия резьбе, поскольку резьбу после обжатия втулки вокруг каната изготавливать сложнее, так как перед накатыванием резьбы обжатую втулку требуется калибровать.
Такое выполнение опорного элемента, по сути, аналогично гайке, накрученной на канат, поскольку вставки, установленные в проточках втулки выпуклой поверхностью, расположены в углублениях наружных прядей каната. Твердость вставок выше твердости прядей каната и втулки. Поэтому при обжатии в прядях каната образуются углубления. При образовании углублений сечение прядей не уменьшается, а меняет форму. Вследствие этого прочность каната не меняется. Выпуклая поверхность контакта вставок аналогична круглой резьбе. Число проточек по длине втулки составляет, например, 4 штуки.
Такое выполнение позволяет втулке работать совместно с канатом на срез при нагрузке на канат и гайку на ограниченном интервале без образования концентраторов напряжений на поверхности каната, поскольку форма прядей каната изменяется при образовании углублений плавно.
Таким образом устраняются концентраторы напряжений и упрощается технология изготовления резьбы на втулке, достигается цель уменьшение концентрации напряжений на канате и снижение затрат на изготовление.
Анализ источников информации позволяет сделать вывод о том, что данное решение обладает признаками новизны и полезности.
Источники информации.
1. Патент 2281397, опубл. 10.08.2006.
2. Патент на полезную модель 91376, опубл. 10.02.2010