Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Кузбасский государственный технический университет имени Т. Ф. Горбачева» Горный институт Кафедра строительства подземных сооружений и шахт Лабораторная работа № 7 ИЗУЧЕНИЕ ПРИБОРОВ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАБОТОСПОСОБНОСТИ И КОНТРОЛЯ НАДЕЖНОСТИ АНКЕРНОЙ КРЕПИ Выполнил: ст. гр. СГс-151 Лысачева О. С. Проверил: Будников П. М. Кемерово 2019 2 Дата выполнения: 16.10.2018 г. Цель работы – изучение конструкции, принципа работы и технической характеристики приборов для определения прочности закрепления, начального натяжения и нагрузки на анкерную крепь, а также приобретения некоторого навыка пользования этими приборами. В работе изучаются следующие контрольно-измерительные приборы конструкции КузНИУИ, получившие широкое применение на угольных шахтах Кузбасса, Восточной Сибири и Дальнего Востока: -измеритель конечного диаметра скважины ИКДС; - прибор ПКА для определения прочности закрепления анкеров в породах; - динамометр гидравлический анкерный ДГА; - ключ динамометрический КДМ-5. Измеритель конечного диаметра скважины ИКДС: состоит из шарика 1 диаметром 11,5 мм, пластинчатой пружины 2, конуса 3, лепестковой втулки 4, стержня 5, штока 6, соединительной муфты 7, стопорного винта 8, направляющей 9, лимба 10, фиксатора лимба 11 и ограничителя 12. Прибор ИКДС позволяет измерять диаметр скважин от 30 до 45 мм. Точность измерения 0,2 мм, масса прибора 3,1 кг. 1 – шарик; 2 – пружина; 3 – конус; 4 – лепестковая втулка; 5 – стержень; 6 – шток; 7 – муфта; 8 – стопорный винт; 9 – направляющая; 10 – лимб; 11 – фиксатор лимба; 12 – ограничитель Рисунок 1 – Прибор ИКДС для измерения конечного диаметра скважин Достоинства: простота в использования, транспортабельность, корректировка по длине. Недостатки: ограниченный диапазон измерения, визуальное снятие показаний. Прибор для определения прочности закрепления анкера ПКА: предназначен для определения прочности закрепления анкеров как в момент их установки, так и в процессе эксплуатации выработок. Он состоит из цилиндра 1 со шпоночной канавкой, внутри которого размещается тяговый винт 2, имею- 3 щий с одной стороны резьбу для крепления ручки 3, а с другой – резьбу для навинчивания на выступающий в выработку конец анкера. Верхняя часть цилиндра 1 выполнена в виде седла, на которое упирается шаровая опора 4. К выступу на наружной поверхности цилиндра двумя винтами 5 крепится корпус 6, который имеет кольцевую проточку для пружинного отпорного кольца 7. Последнее служит для удержания в корпусе натяжной гайки 8, упорного шарикоподшипника 9 и плунжера 10. Полость А через отверстие, закрываемое пробкой 11, заполняется индустриальным маслом и сообщается через демпферное отверстие штуцера 12 с манометром 13. Манометр крепится к штуцеру при помощи гаек 14 и 15. Для предотвращения утечки масла предусмотрены уплотнительные кольца 16, 17, 18 и прокладки 19, 20. Лабиринтные канавки 21 и уплотнительное кольцо 22 установлены с целью защиты шарикоподшипника от угольной и породной пыли. При вращении натяжной гайки 8 по часовой стрелке гаечным ключом с храповиком винт 2 со шпонкой 22, увлекая за собой конец анкера, втягивается в полость цилиндра 1 и передает осевое усилие на шарикоподшипник 9 и плунжер 10. В результате этого создается давление в полости А. Масло под давлением поступает в манометр 13 и вызывает отклонение его стрелки. По показаниям манометра и тарировочному графику определяется прочность закрепления анкера. 1 – цилиндр; 2 – тяговый винт; 3 – ручка; 4 –шаровая опора; 5 – винт; 6 – корпус; 7 – отпорное кольцо; 8 – натяжная гайка; 9 – упорный шарикоподшыпник; 10 – плунжер; 11 – пробка; 12 – штуцер; 13 – манометр; 14, 15 – гайки; 16, 17, 18 – уплотнительный кольца; 19, 20 – прокладки; 21 – лабиринтные канавки; 22 – шпонка; 23 – канал Рисунок 2 – Конструкция прибора ПКА Достоинства: высокое тяговое усилие, ручка для переноса. Недостатки: тяжелый, трудоемкий в использовании, дополнительный динамометрический ключ, тарировка перед каждым использованием, сложная конструкция. 4 Динамометр гидравлический анкерный ДГА: предназначен для определения нагрузки на анкерную крепь выработок во время их эксплуатации. Он может быть также использован для определения прочности закрепления анкеров. Прибор ДГА состоит из корпуса 1 и плунжера 2. Корпус имеет центральное отверстие, через которое проходит резьбовой конец анкера. Для заливки рабочей жидкости 3 (обычно индустриальное масло) в приборе имеется специальное отверстие, которое закрывается пробкой. Герметизация прибора обеспечивается уплотнительными кольцами. Прибор устанавливается на выступающий в выработку конец анкера. Давление, воспринимаемое анкером, фиксируется манометром 4 прибора. По показаниям манометра и тарировочному графику определяется величина нагрузки на анкерную крепь в любой момент эксплуатации выработки. 1 – корпус; 2 – плунжер; 3 – рабочая жидкость; 4 – манометр Рисунок 4 – Конструкция прибора ДГА Достоинства: простота конструкции, компактность, возможность определения нагрузки на анкерную крепь и прочность закрепления анкера. Недостатки: визуальное снятие показаний, дополнительные ключи при установке, тарировка перед каждым использованием. Ключ динамометрический КДМ-5: состоит из корпуса 1, внутрь которого вмонтировано отсчетное устройство, состоящее из стакана 2, стержняуказателя 3, на котором нанесены деления тарировки пружины 4, храпового механизма 5, на наружную поверхность которого надеваются сменные насадки 6 под гайки Ml6, М20 и М24, фиксируемые с помощью установочного винта 7, рукоятки 8, соединенной шарнирно при помощи пальца 9 с корпусом ключа и резиновой втулки 10 для защиты корпуса от попадания в него угольной и породной пыли, грязи. При достижении определенного крутящего момента рукоять 8 через палец 9 передает поступательное движение стакану 2, в дно которого упирается стержень-указатель 3, выходящий наружу корпуса 1 ключа. По величине выхода стержня-указателя определяется приложенный к анкеру крутящий момент. 5 1 – корпус; 2 – стакан; 3 – стержень-указатель; 4 – пружина; 5 – храповый механизм; 6 – сменная насадка под гайку; 7 – установочный винт; 8 – рукоятка; 9 – палец; 10 – резиновая втулка Рисунок 5 – Ключ динамометрический КДМ-5 Достоинства: не трудоемкий в использовании, имеет храповый механизм, может использоваться для левой и правой резьбы, разные насадки. Недостатки: тяжелый, тарировка перед каждым использованием, периодическая замена пружины. Тарировка прибора ПКА: Интервал нагрузки – 8 кН. Таблица 1 – Показания тарировки прибора ПКА При нагружении динамометра При разгрузке динамометра (прямой цикл) (обратный цикл) величина показание примечание величина показание примечание усилия манометра, усилия манометра, (нагрузки), МПа (нагрузки), МПа кН кН 8 0,98 8 1,76 16 3,23 16 3,92 24 5,19 24 5,88 32 7,45 32 7,94 40 9,12 40 9,81 48 10,78 48 11,66 56 11,76 56 12,94 64 12,84 64 14,51 72 13,92 72 15,59 80 14,906 80 16,67 6 Продолжение табл. 1 При нагружении динамометра При разгрузке динамометра (прямой цикл) (обратный цикл) величина показание примечание величина показание примечание усилия манометра, усилия манометра, (нагрузки), МПа (нагрузки), МПа кН кН 88 16,08 88 17,16 96 17,65 96 17,65 1 – прямой цикл; 2 – обратный цикл; 3 – среднее значение Рисунок 6 – График тарировки прибора ПКА Вывод: в лабораторной работе изучены конструкции, принцип и технические характеристики приборов для определения прочности закрепления (ПКА, ДГА), начального натяжения и нагрузки на анкерную крепь (КДМ-5), измерения конечного диаметра скважин (ИКДС), а также приобретения некоторого навыка пользования этими приборами. Рассмотрены достоинства и недостатки этих приборов. Проведена тарировка прибора ПКА с интервалом нагрузки 8 кН, по ее результатам построен график тарировка.
