ЗАМКОВОЕ СОЕДИНЕНИЕ ДЛЯ ЭЛЕМЕНТОВ КРЕПИ ИЗ СПЕЦПРОФИЛЯ

Полезная модель относиться к креплению горных выработок рамными крепями из спецпрофиля.
Известны конструкции шахтных крепей, включающие элементы из спецпрофиля, соединенные внахлестку замковыми устройствами в виде скоб с гайками и плоских планок из полосы (см. Гелескул М.Н. и др. Справочник по креплении горных выработок. - «Недра». - 1972. - с.51).
В таких замках плоские планки имеют малую прочность на изгиб, а несущая способность крепей в податливом режиме при этих замках составляет 0,3÷0,4 от их несущей способности в жестком режиме.
Другим существенным недостатком таких узлов является изгиб скоб, в основном, в зоне резьбы, как при установке крепи, так и при работе крепи в режиме податливости, поскольку опорные плоскости гайки и планки не перпендикулярны оси скобы. Именно по этой причине увеличение жесткости плоских планок не позволит увеличить несущую способность крепи из-за высокой концентрации нагрузок в резьбовой части скобы.
Известно огромное количество конструкций замковых соединений с фигурной планкой, охватывающей поверхность наружного элемента крепи, что повышает прочность планки на изгиб и несущую способность крепи в податливом режиме. Однако и при таких замковых устройствах сохраняется основной недостаток: - низкая прочность скобы в зоне резьбы из-за изгиба стержня скобы как при незначительном изгибе планки, так и в большей степени из-за изгиба стержня скобы в режиме податливости.
Наиболее близкой к предлагаемой полезной модели является замковое соединение с охватывающей внешний элемент крепи планкой с овальными
отверстиями в плоскости скобы (см. авторское свидетельство SU. - №1592504. - МПК 7 Е21В 11/14).
При таком соединении увеличение стягивающих элементы крепи из спецпрофиля усилий не вызывает изгиба скобы, так как стержень скобы смещается в овальном отверстии фигурной планки.
Но при увеличении стягивающих элементов крепи усилий происходит вдавливание скобы в полку внутреннего элемента крепи и работа крепи в режиме податливости начинается при отсутствии проскальзывания как фигурной планки относительно наружного элемента крепи, так и скобы относительно внутреннего элемента крепи. При этом происходит резкое искривление оси стержня скобы в зоне резьбы, это вызывает огромную концентрацию напряжений в резьбовом соединении и разрыв скобы.
В предлагаемой полезной модели, включающей известные признаки: скобу с гайками, планку (любой формы) отмеченный недостаток (уменьшение прочности резьбового соединения) исключается за счет того, что между гайкой и планкой устанавливается шайба со сферической поверхностью со стороны планки.
Кроме того, в отверстии планки образованы фаски с образующими, касательными к сферической поверхности шайбы.
На фиг.1 показано замковое соединение при установке крепи, на фиг.2, 3 - при работе крепи в режиме податливости с планками различной формы.
Замковое соединение для элементов крепи из спецпрофиля состоит из нажимной планки 1 или 2 со стороны наружного элемента 3 из спецпрофиля, скобы 4 или 5 со стороны внутреннего элемента 6 из спецпрофиля. Между гайками 7 и планками 1 или 2 установлены шайбы 8 со сферической опорной поверхностью 9 со стороны фасок 10 или 11 отверстий 12 или 13 нажимных планок.
Замковое соединение работает следующим образом. При сжатии установленных внахлест элементов 3 и 6 из спецпрофиля нажимные планки 1 (см. фиг.1) или 2 изгибаются, оси концов скоб 4 или 5 располагаются под углом друг к другу, но это не приводит к резкому изгибу концов скоб с резьбой, так как происходит смещение сферической поверхности 9 шайб 8 по поверхности фасок 10 или 11.
При работе крепи в режиме податливости сначала происходит смещение элементов 3 и 6 относительно друг друга без скольжения контактирующих с ними звеньев замкового соединения.
При этом происходит поворот (фиг.2, 3) скоб 4 или 5 относительно нажимных планок 1 или 2 со скольжением сферических поверхностей 9 шайб 8 до срыва планки 1 или скобы 5 с места контакта с элементами 3 и 6 с их скачкообразным смещением относительно друг друга.
Таким образом разворот поверхностей нажимных планок и скоб, как при установке рам крепи, так и при работе крепи в режиме податливости
приводит кроме практически незначительных изгибных напряжений за счет сил трения сферических поверхностей шайб только к растягивающим напряжениям в резьбе гаек и концов скоб замкового соединения без опасной концентрации напряжений.
Незначительное конструктивное усложнение (установка шайб со сферической поверхностью) привело, совершенно неожиданно, к увеличению в 1,5÷2 раза несущей способности крепи в режиме податливости.