RU2611660C1

RU2611660C1 - Mine monorail

Info

Publication number: RU2611660C1
Application number: RU2015145934A
Authority: RU
Inventors: Виктор Олегович Гутаревич
Original assignee: Виктор Олегович Гутаревич
Priority date: 2015-10-26
Filing date: 2015-10-26
Publication date: 2017-02-28

Abstract

FIELD: mining.

SUBSTANCE: mine monorail is comprised of rail segements attached to the suspensions of the lining excavation, each of which includes a plate with holes and bolts in such holes; on top the system is connected to the bolting excavation by means of inserts made of pliable material, while the bottom is connected to a segment of the monorail . The suspension comes with a metal plate placed on the part of the lining on the surface of the insert provided with thickness limiter compression insert placed between the metal sheet and the plate, and the section of each bolt under the plate, has at least one pair of disc springs placed inside the grummet in contact with its inner surface. Belleville springs are installed with the stiffness coefficient determined by means of a mathematical relationship.

EFFECT: reduced dynamic loads on the supports of them and increased stability of the mine.

3 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано в конструкции шахтных подвесных монорельсовых дорог, предназначенных для транспортирования грузов и людей в подземных условиях.The invention relates to mining and can be used in the construction of mine suspended monorails intended for the transportation of goods and people in underground conditions.

Известна шахтная монорельсовая дорога (DE, №10019844 А2, кл. Е01В 25/24, опубл. 29.11.2001 г.), включающая монорельс, состоящий из отрезков, соединенных между собой шарнирно с помощью захватов и упоров, прикрепленных к крепи горной выработки подвесами. Подвес содержит основание с опорной поверхностью в виде плиты с двумя ребрами, в которой выполнены два отверстия с установленными болтами для его крепления к крепи горной выработки. В нижней части ребер выполнены два отверстия для фиксирующего болта, на котором закреплен отрезок цепи со скобой для присоединения к отрезкам монорельса.Known mine monorail (DE, No. 10019844 A2, class E01B 25/24, publ. 11/29/2001), including a monorail, consisting of segments articulated by means of grips and stops attached to the supports of the mine working suspensions . The suspension contains a base with a supporting surface in the form of a plate with two ribs, in which two holes are made with bolts installed for its fastening to the mine support. In the lower part of the ribs there are two holes for the fixing bolt, on which a chain segment with a bracket is fixed for connecting to the monorail segments.

Во время движения подвижного состава возникающие динамические нагрузки воспринимает монорельс, от которого они передаются через захваты на скобу с болтом и отрезок цепи. Далее нагрузки воспринимаются подвесом с фиксирующим болтом и передаются через крепь на кровлю горной выработки.During the movement of the rolling stock, the monorail perceives the emerging dynamic loads, from which they are transmitted through the grips to the bracket with a bolt and a chain segment. Further, the loads are perceived by the suspension with a fixing bolt and transmitted through the lining to the roof of the mine.

Использование известного устройства не обеспечивает высокая устойчивость кровли горной выработки в силу воздействия на нее динамических нагрузок, которые возникают во время движения подвижного состава по монорельсу со стыками.Using the known device does not provide high stability of the roof of the mine due to the impact on it of dynamic loads that occur during the movement of rolling stock along the monorail with joints.

Наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения является шахтная монорельсовая дорога (RU, №2279550 С1, кл. E21F 13/02, В61В 13/04, опубл. 10.07.2006 г.), включающая монорельс, состоящий из отрезков двутаврового поперечного сечения, жестко прикрепленных к крепи горной выработки соединительными элементами в виде хомутов и подвесами, расположенными с шагом, превышающим шаг расстановки крепи, что обеспечивает возможность перемещения по нему подвижного состава. Каждый подвес содержит плиту с отверстиями и установленными в них болтами в виде анкеров, сверху взаимосвязанную с крепью горной выработки посредством П-образного башмака и вставки из податливого материала, а снизу жестко соединенную с верхней полкой отрезка монорельса.The closest analogue of the invention is a monorail mine (RU, No. 2279550 C1, class E21F 13/02, B61B 13/04, publ. 07/10/2006), including a monorail, consisting of segments of an I-beam cross-section, rigidly attached to support the mine working with connecting elements in the form of clamps and suspensions located with a step exceeding the pitch of the support, which makes it possible to move rolling stock along it. Each suspension contains a plate with holes and bolts installed in them in the form of anchors, interconnected from above with the support of the mine by means of a U-shaped shoe and insert made of malleable material, and from below rigidly connected to the upper shelf of the monorail segment.

Во время движения подвижного состава по монорельсу возникают динамические нагрузки, которые действуют на соединительные элементы, подвесы, анкеры и передаются через крепь на кровлю горной выработки, при этом горизонтальные нагрузки воспринимаются анкерами. Эксплуатация данного устройства приводит к снижению горизонтальных нагрузок на крепь, однако не позволяет уменьшить действие вертикальных динамических нагрузок.During the movement of the rolling stock along the monorail, dynamic loads arise that act on the connecting elements, suspensions, anchors and are transmitted through the lining to the roof of the mine, while horizontal loads are perceived by the anchors. The operation of this device leads to a decrease in horizontal loads on the lining, however, it does not reduce the effect of vertical dynamic loads.

В силу воздействия вертикальных динамических нагрузок на известное устройство не обеспечивается высокая устойчивость кровли горной выработки.Due to the impact of vertical dynamic loads on the known device is not ensured high stability of the roof of the mine.

Это обусловлено тем, что во время движения подвижного состава по монорельсу кровля горной выработки подвергается динамическим нагрузкам, которые вызываются ударами и колебаниями, возникающими в системе монорельс-крепь. Удары и колебания возникают из-за действия силовых, кинематических и параметрических возмущений. Силовые возмущения обусловлены действием приложенных внешних сил (периодических сил от дисбаланса вращающихся частей подвижного состава, сил тяги или торможения), а кинематические вызываются неровностями в стыках соединяемых отрезков монорельса, искривлением трассы движения и неровностями на поверхностях колес подвижного состава. Параметрические возмущения возникают вследствие периодического изменения жесткости монорельса по его длине из-за особенностей конструктивного выполнения подвесов и их расположения с определенным шагом.This is due to the fact that during the movement of rolling stock along the monorail, the roof of the mine is subjected to dynamic loads, which are caused by impacts and vibrations that occur in the monorail-support system. Shocks and vibrations arise due to the action of force, kinematic and parametric disturbances. Power disturbances are caused by the action of external forces (periodic forces from the imbalance of the rotating parts of the rolling stock, traction or braking forces), and the kinematic ones are caused by irregularities at the joints of the connected monorail segments, curvature of the road and irregularities on the surfaces of the wheels of the rolling stock. Parametric perturbations arise due to periodic changes in the monorail stiffness along its length due to the design features of the suspensions and their location with a certain step.

Данная конструкция монорельсовой дороги не обеспечивает снижение негативных воздействий силовых, кинематических и параметрических возмущений, поскольку монорельс связан с крепью соединительными элементами с большой жесткостью с низкими упруго-фрикционными свойствами в системе монорельс-крепь, что не позволяет снижать вертикальные динамические нагрузки путем поглощения энергии удара и рассеивания механической энергии периодических колебаний.This design of the monorail does not reduce the negative effects of power, kinematic and parametric disturbances, since the monorail is connected to the lining with connecting elements with high rigidity with low elastic-frictional properties in the monorail-lining system, which does not allow to reduce vertical dynamic loads by absorbing impact energy and dispersion of mechanical energy of periodic oscillations.

В основу изобретения поставлена задача усовершенствования шахтной монорельсовой дороги, в которой за счет конструктивных особенностей обеспечивается снижение динамических нагрузок на крепь горной выработки, что приводит к повышению устойчивости горной выработки. Ожидаемый технический результат - за счет создания упруго-фрикционных свойств в системе монорельс-крепь шахтной монорельсовой дороги обеспечивается поглощение энергии удара и рассеивание механической энергии периодических колебаний, что приводит к снижению воздействия силовых, кинематических и параметрических возмущений, возникающих во время движения подвижного состава по монорельсу.The basis of the invention is the task of improving the monorail mine, in which due to design features provides a reduction in dynamic loads on the lining of the mine, which leads to increased stability of the mine. The expected technical result is that due to the creation of elastic-frictional properties in the monorail-lining system of the mine monorail, the absorption of shock energy and the dispersion of the mechanical energy of periodic oscillations are ensured, which reduces the impact of power, kinematic and parametric disturbances arising during the movement of rolling stock along the monorail .

Поставленная задача решается тем, что в шахтной монорельсовой дороге, содержащей монорельс, состоящий из отрезков, прикрепленный к крепи горной выработки подвесами, каждый из которых содержит плиту с отверстиями и установленными в них болтами, сверху взаимосвязанную с крепью горной выработки посредством вставки из податливого материала, а снизу соединенную с отрезком монорельса, согласно изобретению, подвес снабжен металлической пластиной, размещенной со стороны крепи на поверхности вставки, снабженной ограничителем сжатия вставки по толщине, размещенной между металлической пластиной и плитой, а на части каждого болта, расположенной под плитой, установлена, по меньшей мере, одна пара тарельчатых пружин, размещенных внутри втулки с контактом с ее внутренней поверхностью, причем тарельчатые пружины установлены с коэффициентом жесткости, определяемым следующей зависимостью:The problem is solved in that in a monorail mine road containing a monorail, consisting of segments, attached to the support of the mine workings with suspensions, each of which contains a plate with holes and bolts installed in them, interconnected from the support of the mine workings by inserts from ductile material, and from below connected to a piece of monorail, according to the invention, the suspension is provided with a metal plate placed on the side of the lining on the surface of the insert provided with a compression limiter of the insert the thickness placed between the metal plate and the plate, and on the part of each bolt located under the plate, at least one pair of Belleville springs placed inside the sleeve with contact with its inner surface, and Belleville springs are installed with a stiffness coefficient determined by the following dependency:

,

где Е - модуль упругости податливого материала, из которого выполнена вставка; F - площадь поперечного сечения вставки; δ - ход сжатия тарельчатых пружин; t - толщина вставки, значение которой составляет t≥2δ; h - высота ограничителя сжатия вставки по толщине, равная 0,45-0,55 толщины вставки.where E is the elastic modulus of the compliant material from which the insert is made; F is the cross-sectional area of the insert; δ is the compression stroke of the Belleville springs; t is the thickness of the insert, the value of which is t≥2δ; h is the height of the compression limiter insert thickness equal to 0.45-0.55 thickness of the insert.

Целесообразно выполнение ограничителя сжатия вставки по толщине в виде плоской шайбы, размещенной в теле вставки на каждом болте.It is advisable to perform a compression limiter of the insert in thickness in the form of a flat washer placed in the insert body on each bolt.

Целесообразно выполнение болтов с загнутым концом для крепления отрезков монорельса подвесами к арочной крепи или в виде анкеров для крепления отрезков монорельса подвесами к анкерной крепи.It is advisable to make bolts with a curved end for fastening monorail segments with suspensions to arch supports or in the form of anchors for fastening monorail segments with suspensions to anchor supports.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан общий вид шахтной монорельсовой дороги; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1; на фиг. 3 - вид Б на фиг. 1; на фиг. 4 - разрез В-В на фиг. 1.The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a general view of a monorail shaft mine; in FIG. 2 is a view A in FIG. one; in FIG. 3 is a view B in FIG. one; in FIG. 4 is a section bb in FIG. one.

Шахтная монорельсовая дорога содержит монорельс 1, состоящий из отрезков балки двутаврового поперечного сечения, прикрепленный к арочной крепи 2 горной выработки подвесами 3. Каждый подвес содержит плиту 4 с выполненными по углам отверстиями, в которых установлены болты 5, выполненные с загнутым концом для зацепления с профилем арочной крепи 2.The mine monorail contains a monorail 1, consisting of segments of a beam of an I-beam cross-section, attached to the arch support 2 of the mine working with suspensions 3. Each suspension contains a plate 4 with holes made in the corners, in which bolts 5 are installed, made with a bent end for engagement with the profile arch support 2.

На плите 4 расположена вставка 6 из податливого материала - резины, на поверхности которой со стороны крепи 2 размещена металлическая пластина 7. Вставка 6 снабжена расположенным между металлической пластиной 7 и плитой 4 ограничителем сжатия вставки по толщине, выполненным в виде плоской шайбы 8, размещенной на каждом болте 5 в теле вставки 6.On the plate 4 there is an insert 6 made of malleable material - rubber, on the surface of which a metal plate 7 is placed on the side of the lining 2. The insert 6 is provided with a thickness limiter for compression of the insert located between the metal plate 7 and the plate 4, made in the form of a flat washer 8, placed on each bolt 5 in insert body 6.

На части каждого болта 5, расположенной под плитой 4, установлены по две пары тарельчатых пружин 9, при этом количество пар тарельчатых пружин устанавливается в зависимости от требуемых упруго-фрикционных свойств подвеса 3. Тарельчатые пружины 9 установлены с коэффициентом жесткости, определяемым зависимостью:On the part of each bolt 5, located under the plate 4, two pairs of Belleville springs 9 are installed, while the number of pairs of Belleville springs is set depending on the required elastic-friction properties of the suspension 3. Belleville springs 9 are installed with a stiffness coefficient determined by the dependence:

,

где Е - модуль упругости податливого материала, из которого выполнена вставка 6; F - площадь поперечного сечения вставки 6; δ - ход сжатия тарельчатых пружин 9; t - толщина вставки 6, значение которой составляет t≥2δ; h - высота ограничителя сжатия в виде плоской шайбы 8, равная 0,45-0,55 толщины вставки 6. Между парами тарельчатых пружин 9 размещены плоские шайбы 10. Тарельчатые пружины 9 и шайбы 10 размещены внутри втулки 11 с контактом с ее внутренней поверхностью и зафиксированы гайками 12.where E is the elastic modulus of the compliant material from which insert 6 is made; F is the cross-sectional area of the insert 6; δ is the compression stroke of the Belleville springs 9; t is the thickness of the insert 6, the value of which is t≥2δ; h is the height of the compression limiter in the form of a flat washer 8, equal to 0.45-0.55 of the thickness of the insert 6. Between the pairs of Belleville springs 9 are placed flat washers 10. The Belleville springs 9 and washers 10 are placed inside the sleeve 11 with contact with its inner surface and fixed with nuts 12.

Снизу плиты 4 расположены два ребра 13 с отверстиями с размещенным в них фиксирующим болтом 14 с гайкой 15, на котором закреплена круглозвенная цепь 16 со скобой 17. Каждый конец отрезка монорельса 1 имеет проушины 18, прикрепленные к верхней полке 19 отрезка монорельса 1 сварным соединением. На одном конце отрезка монорельса 1 под его нижней полкой 20 прикреплен ключ 21, размещенный в замке 22, выполненном под нижней полкой 20 другого стыкуемого отрезка монорельса 1. Проушины 18 соседних отрезков монорельса 1 зафиксированы при помощи пальца 23 и скобы 17.At the bottom of the plate 4 there are two ribs 13 with holes with a fixing bolt 14 with a nut 15 placed on them, on which the round link chain 16 with the bracket 17 is fixed. Each end of the monorail section 1 has eyes 18 attached to the upper shelf 19 of the monorail section 1 by a welded joint. At one end of the monorail segment 1, a key 21 is attached under its lower shelf 20, located in the lock 22, made under the lower shelf 20 of the other joined monorail segment 1. The eyes 18 of the adjacent monorail segments 1 are fixed with a finger 23 and a bracket 17.

В случае крепления отрезков монорельса подвесами к анкерной крепи болты выполнены в виде прямых анкеров.In the case of fastening segments of the monorail with suspensions to the anchor support, the bolts are made in the form of direct anchors.

Шахтная монорельсовая дорога работает следующим образом.Mine monorail works as follows.

Во время движения подвижного состава (на фиг. не показан) по нижним полкам 20 монорельса 1 возникают вертикальные динамические нагрузки в виде ударов и периодических колебаний, обусловленные силовыми, кинематическими и параметрическими возмущениями, которые воспринимаются монорельсом 1 и через его верхние полки 19 передаются проушинам 18. При этом установленный в замке 22 ключ 21 обеспечивает надежную фиксацию стыкуемых отрезков монорельса 1. От проушин 18 вертикальные динамические нагрузки воспринимаются пальцем 23 и скобой 17, от которой они передаются на цепь 16 и далее через фиксирующий болт 14 с гайкой 15 передаются на ребра 13 плиты 4 подвеса 3. Передаваемые на подвес 3 нагрузки воспринимаются тарельчатыми пружинами 9, которые поглощают энергию удара, что снижает их действие на гайки 12 болтов 5, а следовательно, уменьшает нагрузку на крепь 2, повышая устойчивость кровли горной выработки. Кроме того, при действии ударов и периодических колебаний тарельчатые пружины 9 упруго деформируются и одновременно смещаются вместе с шайбами 10 вдоль продольной оси втулки 11.During the movement of the rolling stock (not shown in Fig.) Along the lower shelves 20 of the monorail 1, vertical dynamic loads occur in the form of impacts and periodic vibrations due to power, kinematic and parametric disturbances, which are perceived by the monorail 1 and transmitted through its upper shelves 19 to the eyes 18 . Moreover, the key 21 installed in the lock 22 provides reliable fixation of the joined sections of the monorail 1. From the eyes 18, the vertical dynamic loads are perceived by the finger 23 and the bracket 17, from which they transferred to the chain 16 and then through the fixing bolt 14 with nut 15 are transferred to the ribs 13 of the plate 4 of the suspension 3. The loads transferred to the suspension 3 are perceived by disk springs 9, which absorb shock energy, which reduces their effect on the nuts 12 of the bolts 5, and therefore reduces the load on the lining 2, increasing the stability of the roof of the mine. In addition, under the action of shocks and periodic vibrations, the disk springs 9 are elastically deformed and simultaneously displaced together with the washers 10 along the longitudinal axis of the sleeve 11.

Возникающие во время смещения силы трения, действующие между тарельчатыми пружинами 9 и шайбами 10, а также между внутренней поверхностью втулки 11 и наружными поверхностями шайб 10, приводят к рассеиванию механической энергии и гашению периодических колебаний. При этом сжатие тарельчатых пружин 9 приводит к смещению подвеса 3 с плоской шайбой 8, что уменьшает степень сжатия вставки 6. Благодаря тому, что вставка 6 находится между опорной поверхностью подвеса 3 и металлической пластиной 7, изменение степени сжатия позволяет использовать внутреннее трение податливого материала вставки 6, поглощая энергию удара и рассеивая механическую энергию колебаний, что снижает действие вертикальных динамических нагрузок в системе монорельс-крепь.The frictional forces arising during the displacement, acting between the disk springs 9 and the washers 10, as well as between the inner surface of the sleeve 11 and the outer surfaces of the washers 10, lead to the dissipation of mechanical energy and the damping of periodic oscillations. In this case, the compression of the disk springs 9 leads to the displacement of the suspension 3 with a flat washer 8, which reduces the compression ratio of the insert 6. Due to the fact that the insert 6 is between the supporting surface of the suspension 3 and the metal plate 7, the change in the compression ratio allows the internal friction of the flexible material of the insert 6, absorbing impact energy and dissipating the mechanical energy of vibrations, which reduces the effect of vertical dynamic loads in the monorail-support system.

Таким образом, за счет создания упруго-фрикционных свойств в системе монорельс-крепь обеспечивается поглощение энергии удара и рассеивание механической энергии периодических колебаний, что уменьшает воздействие силовых, кинематических и параметрических возмущений, возникающих во время движения подвижного состава по монорельсу, снижает динамические нагрузки на крепь горной выработки, повышая устойчивость горной выработки.Thus, due to the creation of elastic-frictional properties in the monorail-lining system, impact energy is absorbed and the mechanical energy of periodic oscillations is dissipated, which reduces the effect of force, kinematic and parametric disturbances that occur during rolling stock movement along the monorail, and reduces dynamic loads on the lining mining, increasing the stability of mining.

Claims

1. The mine monorail containing a monorail, consisting of segments, attached to the lining of the mine workings with suspensions, each of which contains a plate with holes and bolts installed in them, interconnected from the support of the mine workings by means of an insert from ductile material, and connected from the bottom to a segment monorail, characterized in that the suspension is equipped with a metal plate placed on the side of the lining on the surface of the insert, equipped with a compression limiter of the insert in thickness, located between the metal Coy plate and the plate, and a portion of each bolt, is located under the plate, set, at least one pair of disc springs placed inside the sleeve to contact with its inner surface, wherein the Belleville springs are mounted stiffness coefficient determined by the following relationship:

,

where E is the elastic modulus of the compliant material from which the insert is made; F is the cross-sectional area of the insert; δ is the compression stroke of the Belleville springs; t is the thickness of the insert, the value of which is t≥2δ; h is the height of the compression limiter insert thickness equal to 0.45-0.55 thickness of the insert.

2. Mine monorail according to claim 1, characterized in that the compression limiter of the insert in thickness is made in the form of a flat washer placed in the insert body on each bolt.

3. Mine monorail according to claim 1, characterized in that the bolts are made with a bent end for fastening the monorail segments with suspensions to the arch support or in the form of anchors for fastening monorail segments with suspensions to the anchor support.