ГЛАВА 4
Результаты испытаний гидростоек на динамические нагрузки
83
МЕТОДИКА И РЕЗУЛЬТАТЫ ЛАБОРАТОРНЫХ
И СТЕНДОВЫХ ИСПЫТАНИЙ ГИДРОСТОЕК
МЕХАНИЗИРОВАННЫХ КРЕПЕЙ
НА ДИНАМИЧЕСКИЕ НАГРУЗКИ
4.1. Описание и принцип работы динамических стендов
При создании аварийных устройств в гидростойках механизированных крепей, предназначенных для работы в условиях динамического нагружения, оценка их надежности и работоспособности предварительно осуществляется на различных стендах, способных произвести аналогичные ударные нагрузки. Для этой цели в основном применяются стенды простых конструкций, на которых в качестве ударной нагрузки используется вес падающего груза. При таком ударе в цилиндре гидростойки возникает симметричный импульс, длительность и амплитуда которого зависят от высоты сброса груза и его веса. Качественно такой импульс характерен и может быть полезен при имитировании условий нагружения гидростойки действием ударной волны в кровле и почве пласта при взрывной отбойке полезных ископаемых, например при эксплуатации механизированных крепей в условиях Чиатурского марганцевого месторождения [76].
Подобные типы стендов имитируют только передний фронт удара, активный его этап, на котором динамическая нагрузка может быть идентична шахтным условиям нагружения. Затем следует пассивный этап удара, при котором происходят "отскок" ударной массы и восстановление упругих деформаций [101]. Пассивный этап удара искажает процесс динамической нагрузки.
Стенд, установленный в отделении Центрального института по развитию горной промышленности ВНР (г.Татабанья), имеет высоту сброса 1,5 м и массу груза до 1,4 т [39]. Позднее был запущен стенд с высотой сброса 18,0 м и массой сбрасываемого груза 3,5 т, что позволяет исследовать опытные образцы реальных конструкций. Аналогичные стенды действуют в Польше в Главном институте горного дела (г. Катовице) [57] и на шахте ЗготЫгк! [79].
Динамический стенд, установленный в Государственном ведомстве по испытанию материалов ТЧогёгпет — ^ез1:Га1еп ( МРА ) в г. Дортмунде, позволяет получить энергию удара Етах = 0,4 МДж =
= 400 кНм посредством сброса массы С = 20 000 кг в пределах высоты 2 м [52].
Обеспечить максимальное приближение условий динамических нагружений на стенде возможно тогда, когда физический механизм появления ударной нагрузки близок к процессу, протекающему в кровле. Известно, что для труднообрушаемых кровель конвергенция пород пласта вызывает их деформацию и рост внутренних напряжений, которые с повышением предельных значений реализуются в виде ударных динамических нагрузок на крепь и ее гидроэлементы. Подобный физический механизм — использование энергии упругих деформаций для обеспечения динамических нагрузок — был реализован при разработке ударного стенда, изготовленного и испытанного в КузНИУИ [102].
Для испытания моделей гидростоек малых размеров может быть применен стенд КузПИ в г. Кемерово, который состоит из станины, сбрасываемого груза, стола и подъемного механизма со сбрасывающим устройством (рис. 4.1). На столе устанавливается модель гидро-
Результаты испытаний гидростоек на динамические нагрузки
85
стойки с измерительными датчиками. Гидростойка распирается на максимальный размер с помощью насосной станции через гидроблок. Испытание полноразмерных конструкций гидростоек с АУ, срабатывающими от давления, проводятся на данном стенде через промежуточный гидроцилиндр [2].
Имитация ударного нагружения весом падающего груза ограничивает длительность ударного нагружения, и снижение нагрузки на стойку может начинаться раньше, независимо от работы предохранительных устройств. Остается неясным, в результате чего падает нагрузка на стойку: из-за уменьшения ударного импульса или срабатывания предохранительного устройства. Эти два явления на обычных ударных стендах разделить нельзя. Поэтому в основном стараются задать максимальный импульс и работают на нарастающей характеристике импульса.
Стенд СТ-6ДМ Гипроуглемаша [103] был установлен на Малаховском экспериментальном заводе и обеспечивал следующие параметры нагружения в режиме заданной деформации:
1. Усилие, тс
статического нагружения ; 30-120
динамического нагружения , , 80-240
2. Энергия удара максимальная, кгс • м 45 000
3. Величина продавливания, мм
статическая 150
динамическая 4-40
4. Скорость продавливания
статическая, мм/мин 2-50
динамическая, мм/с до 250
5. Максимальный размер стойки, мм не более 3500
6. Давление воздуха от компрессора, МПа 16
7. Давление насосной станции, МПа 32
8. Высота стенда, мм 4970
Стенд СТ-6ДМ (рис. 4.2) представляет собой двухколонный пресс, смонтированный на неподвижном нижнем основании 1. На колоннах стенда смонтирована подвижная траверса 2, определяющая рабочее пространство для испытаний стойки, а в нижнем основании установлено пневмогидравлическое нагружающее устройство, обеспечивающее статическое и динамическое нагружение гидростойки. Кроме того, стенд оснащен компрессором высокого давления 3, си-лоизмерительным 4 и электрическим 5 пультами управления.
В силоизмерительный пульт управления входят: насосная станция, рассчитанная на давление до 30 МПа, и силоизмерительное
Рис. 4.2. Стенд СТ6-ДМ института Гипроуглемаш
(г. Москва). .< • • ;
1—5 см. в тексте.
устройство с самописцем. Электрический пульт предназначен для управления подвижной траверсой, компрессором и пневмоклапана-ми, работающими при динамическом нагружении стоек крепи.
Испытуемая стойка устанавливается между нижним столом 1 и верхней траверсой 2 и распирается под давлением от отдельной эмульсионной насосной станции. Усилие распора задается зарядкой перепускного клапана типа КГУ или любого другого на необходимую величину.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.