Прогибомер для измерения усилий в шахтной крепи

СОЮЗ СОВЕ ТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 09) 1723321 А 1 39/00. Е 21 О 11/О 1)5 Е ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИК АВТОРСКОМУ С У ВИДЕТЕЛЬСТВ к на 1969,(21) 4827154/03(54) ПРОГИБОМЕР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УСИЛИЙ В ШАХТНОЙ КРЕПИ Изобретение относится к технике шахтных измерений и может быть использовано для шахтных инструментальных наблюдений в подземных горных выработках, в частности за взаимодействием рамной крепи с массивом горных пород.Известно устройство для измерения деформаций верхняка, состоящее из. капроновой нити, замерной линейки и двух магнитов с опорными стержнями.Недостатком такого устройства является то, что капроновую нить при каждом замере необходимо закреплять в стенках выработки, причем создать необходимое натяжение при помощи двух магнитов с опорными стержнями, что затруднительно. Данное устройство требует при каждом из-. мерении определения центра пролета выработки, куда устанавливают линейку, Контакт капроновой нити и линейки в момент замера влечет за собой возможное отклонение нити от первоначального положения. Все это снижает точность замеров и увеличива 2(57) Использование: измерение нагрузок на шахтную рамную крепь. Сущность изобретения; прогибомер содержит основание с двумя опорами на концах, измерительный стержень и отсчетное кольцо. Измерительный стержень калиброван по высоте и закреплен на отсчетном кольце. Отсчетное кольцо установлено на основании с возможностью продольного перемещения. Вдоль основания нанесена измерительная шкала, симметричная относительно начала отсче-. та, Начало отсчета помещено в центре основания. Опоры выполнены с заостренными прямолинейными и взаимно перпендикулярными кромками. 1 з.п.ф-лы, 2 ил. ет их число. Так для определения нагрузкина верхняк необходимо измерить расстоя- Сние от опорной поверхности магнита до отверстия в стержне, расстояние от нити донижней полки двутавра в середине пролета,пролет и полупролет выработки, расстояниемежду центрами магнитов. Поэтому даннымустройством производить измерения в элементах рамной крепи особенно криволинейного очертания затруднительно,ЫНаиболее близким к предлагаемому является устройство для измерения нагрузок ЬЭна лежень крепи, включающее балку с опо- фрами на концах, в центре которой вставленыизмерительный шток индикатора часовоготипа, контактирующий с измерительнымстержнем.Недостатком такого устройства является его конструктивная сложность и громоздкость, невозможность производствазамера на любых участках рамы, особеннотам, где проходят вентиляционные и водонапорные трубы, шланги, кабели. Угол уста5 1 О 15 2 О й ) относительно нии,новки опор к балке зависит от радиуса кривизны элемента рамной крепи.Сложная механическая связь индикатора деформации часового типа, штока, измерительного стержня и пружины, снижает надежность и точность работы устройства, а непосредственное измерение радиальных смещений элемента крепи(лежня) приводит к значительным относительным ошибкам при определении усилий.Целью изобретения является повышение точности измерений.Поставленная цель достигается тем, что прогибомер для измерения усилий в шахтной крепи, включающем основание с двумя опорами на концах и измерительный стержень, снабжен отсчетным кольцом, установленным на основании с возможностью продольного перемещения, измерительный стержень выполнен калиброванной высоты и закреплен на отсчетном кольце перпендикулярно к основанию, а вдоль основания нанесена измерительная шкала, которая выполнена симметричной относительно начала отсчета, расположенного в центре основания, измерительный стержень выполнен сменным, отсчетное кольцо снабжено нониусом и фиксатором в виде зажим- ного винта, а опоры основания выполнены с заостренными прямолинейными и взаимно параллельными кромками.На фиг,1 схематично показано устройство; на фиг.2 - то же, разрез.. Прогибомер для измерения усилий в шахтной крепи состоит из основания 1 с двумя опорами 2 на концах и измерительного стержня 3, калиброванного по высоте и закрепленного на отсчетном кольце 4, которое размещено на основании 1 с возможностью продольного перемещения. Основание 1 снабжено измерительной шкалой 5, симметричной относительно начала отсчета, помещенного в центре основания 1.Опоры 2 выполнены с заостренными прямолинейными и взаимно параллельными кромками.6, которыми они контактируют с элементом 7 рамной крепи. Отсчетное кольцо 4 Снабжено нониусом 8 и фиксатором в виде зажимного винта 9. Прогибомер может быть изготовлен, например, в виде легкого переносного прибора с основанием 1 из тонкой дюралевой трубы, на которой закреплено отсчетное кольцо 4 и измерительный стержень 3,Прогибомер работает следующим образом,В горной выработке, закрепленной рамной крепыш, с помощью прогибомера можно определить изгибные деформации рамной крепи и действующие в ней изгиба 25 ЗО 35 4 О 45 5 О 55 ющие моменты. На элемент 7 шахтной крепи устанавливают на кромки 6 опор 2 основание 1 прогибомера, Прогиб измеряют на участке элемента 7 между кромками 6 опор 2. Для этого отсчетное кольцо 4 вместе с измерительным стержнем 3 перемещают вдоль основания 1 от его центра вплоть до касания поверхности элемента 7 рамной крепи. Затем зажимным винтом 9 фиксируют отсчетное кольцо 4 в данном положении. Сняв шахтный прогибомер с крепи по нониусу 8 и измерительной шкале 5 считывают показания, характеризующие смещение измерительного стержня 3 относительно центра основания 1 По этим измерениям определяют изгибающий момент, действующий в элементе 7 крепи на участке между опорами 2 основания 1, по формуле.ме 2 Ь где Е 3 - изгибная жесткость элемента 7, 2 н,м,и - калиброванная высота измерительного стержня 3, м;а - половина расстояния между кромками 6 опоры.2, м;в - смещение стержня 3центра основания 1, м;Йо - начальный радиус кривизны элемента 7, м.Главной отличительной особенностью конструкции прогибомера является наличие на отсчетном кольце 4 измерительного стержня 3 калиброванной высоты, при перемещении которого вдоль измерительной базы определяют параметры изгиба элемента 7 путем измерения смещения в. Чтобы оценить ошибку такого измерения, достаточно продифференцировать исходное уравнение по в, что с учетом условий проведения измерений ва; йа даетЛМа=.+ (4 пЕОа) Ьв (1)Традиционные конструкции прогибомеров предусматривают прямое измерение стрелы прогиба по направлению радиуса изгиба (радиальные смещения), что дает ошибку определения изгибающего момента, определяемую путем вычисления производной от М по Ь при тех же геометрических соотношенияхвфа; Ьахарактеризующих условия измере что и в случае (1);ЬМь=+ (2 ЕЗ/а) ЬЬ, (2) Из полученных зависимостей (1) и (2) видно, что при равной точности измерений (например, Ьв=Л "и=+ 1 мм) линейных величин; смещения в при заданной калиброванной высоте и в предлагаемом устройстве или й при заданном смещении в, что характерно для известных устройств, получаем выигрыш в точности определения усилий в элементе крепи в я раз. 5 е -ЬМьЬМь= а/2 Ь.Если учесть, что при изготовлении устройства всегда можно обеспечить соотношение Ь/а=0,05,0,1, то точность 10 определения усилий при использовании предлагаемого прогибомера увеличиваетсяв е =5-10 раз.Благодаря тому, что измерительный стержень 3 выполнен калиброванным по 15 высоте достигается точнее определение прогиба на измеряемом его смещении в от центра основания 1. Это обеспечивают закреплением измерительного стержня 3 на отсчетном кольце 4 с нониусом и фиксато ром в виде эажимного винта 9. Последний делает удобным снятие отсчетов. То, что основание 1 снабжено измерительной шкалой 5, симметричной относительно начала отсчета, помещенного в центре основания 1, 25 облегчает фиксацию смещения в по обе стороны от центра основания 1, а это в конеч; ном счете позволяет исключить промахи в измерениях и увеличить точность определения усилий в элементах 7 шахтной крепи. 30 Выполнение измерительного стержня 3 сменным упрощает определение прогибов на элементах 7 шахтной крепи с различной кривизной и расширяет область применения прогибомера. Выполнение опор 2 осно вания 1 прогибомера с заостренными взаимно параллельными кромками 6 позволяет четко фиксировать прогибомер на эле. менте крепи при повторных периодических) измерениях, делает устройство устойчивым 40 и исключает случайные повороты вокруг оси основания 1,Таким образом предлагаемый прогибомер для измерения усилий в шахтной крепи благодаря простоте его конструкции, резко повышенной точности замеров, а также удобства и доступности.их выполнения позволит производить массовые контрольные наблюдения за эксплуатационным состоянием шахтной крепи в процессе ее сооружения и взаимодействия с окружающими породами. Это значительно повысит безопасность работ, улучшит условия поддержания им охраны горных выработок, обеспечит возможность контроля эа качество работ и длительных наблюдений за проявлениями горного. давления в выработке.Формула изобретения 1. Прогибомер для измерения усилий в шахтной крепи, включающий основание с двумя опорами на концах и измерительный стержень, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерений, он снабжен отсчетным кольцом,. установленным на основании с возможностью продольного перемещения, измерительный стержень выполнен калиброванной высоты и закреплен на отсчетном кольце перпендикулярно к основанию, а вдоль основания нанесена измерительная шкала.2. Прогибомер по п.1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что измерительная шкала выполнена симметричной относительно начала отсчета, расположенного в центре основания, измерительный стержень выполнен сменным, отсчетное кольцо снабжено нониусом и фиксатором в виде зажимного винта, а опоры основания выполнены с заостренными прямолинейными и взаимно параллельными кромками.1723321 Ри Корректор Т.Малец дактор Ю Тираж Подписноеарственного комитета по изобретениям и открытиям при Г 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 зводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина,Заказ 1052ВНИИПИ СоставителТехред М.М К.Лы ргент