затяжное устройство анкера

Формула изобретения

Затяжное устройство анкера, отличающееся тем, что гайка выполнена трехступенчатой, причем первая ступень гайки выполнена цилиндрической, вторая, нажимная, ступень гайки имеет коническую форму с углом наклона конуса, меньшим угла трения между гайкой и шайбой, а третья, затяжная, ступень гайки выполняется по форме, обеспечивающей ее затяжку необходимым инструментом, при этом шайба выполняется с плоским основанием на забой и с двухступенчатым отверстием, одна ступень которого выполняется цилиндрической, а вторая конической, конгруэнтной конической поверхности гайки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горному делу, а конкретно к анкерному креплению горных выработок.

Широко известны различные виды затяжных устройств анкерной крепи. Например [1, стр.36, рис.3.1.]. Недостатком такого затяжного устройства является возможность среза витков резьбы или ослабление затяжки гайки под действием переменных нагрузок.

Наиболее близкой к предлагаемому устройству является затяжное устройство анкера [2] по патенту РФ 2165023.

Недостатками такого затяжного устройства анкера является следующие:

во-первых, упругая сферическая шайба, которая может накапливать при затяжке гайки упругую энергию и тем гарантировать натяжение анкера, сама не гарантирована от поломки, а выход из строя шайбы неизбежно может приводить к полному ослаблению натяжения в анкерном болте, при этом он перестает быть удерживающим кровлю элементом. Выход из строя нескольких упругих шайб может привести к обрушению кровли, т.е. к серьезным авариям;

во-вторых, двухступенчатая гайка, опираясь сферической поверхностью на шайбу, не может обеспечивать соприкосновения по площадке, контакт оказывается линейчатым, что увеличивает удельное давление на шайбу и может привести к ее разрушению;

и в-третьих, в свете известного учения Н.Е. Жуковского о распределении нагрузки по виткам резьбы гайки [3, с.31.] тот вариант установки сферической гайки, что использован в [2], может привести к перегрузке одного витка резьбы гайки и стержня (до 34% от всей нагрузки) и, как следствие, ее срезу.

Задачей настоящего изобретения является исключение возможности поломки шайбы, обеспечение большей площади соприкосновения гайки и шайбы и достижение равномерного распределения нагрузки по виткам резьбы, соединяющей анкерный болт и гайку. Решение задачи достигается тем, что гайка выполняется трехступенчатой. Первая ступень гайки выполнена цилиндрической. Нажимная ступень гайки имеет коническую форму с углом наклона конуса, меньшим угла трения между гайкой и шайбой. Третья, затяжная, ступень гайки выполняется по форме, обеспечивающей ее затяжку необходимым инструментом. Шайба выполняется с плоским основанием на забой и с двухступенчатым отверстием, одна ступень которого выполняется цилиндрической, а вторая конической, конгруэнтной конической поверхности гайки.

На чертеже приведено предлагаемое затяжное устройство анкера.

Затяжное устройство анкера состоит из анкерного болта 1 с резьбовым хвостовиком 2, трехступенчатой гайки 3 и шайбы 4. Гайка 3 выполнена с цилиндрическим участком 5, коническим участком 6 и затяжным участком 7. Анкерный болт устанавливается в скважину 8, а шайба 4 опирается на забой 9.

Работает устройство следующим образом. После установки анкерного болта 1 в скважину 8 на него надевается шайба 4 с цилиндроконическим отверстием. Далее устанавливается трехступенчатая гайка 3 таким образом, чтобы конической поверхностью она взаимодействовала с конгруэнтной ей поверхностью шайбы 4, при этом за счет того, что часть гайки оказывается погруженной в цилиндрическое отверстие шайбы, произойдет существенное перераспределение нагрузки на витки гайки, что обеспечит ей повышенную прочность. В процессе затяжки гайки путем воздействия инструментом на третью ее ступень цилиндрическая часть гайки свободно входит в цилиндрическое отверстие шайбы, а затем коническая ее ступень опирается на конгруэнтный ей конический участок отверстия шайбы и происходит затяжка до необходимого усилия в анкерном болте.

Источники информации

1. Анкерная крепь: Справочник/ А.П. Широков, В.А. Лидер, М.А. Дзауров и др. - М.: Недра, 1990, 205 с.

2. Патент РФ 2165023, опубл. 10.04.2001, БИ 10.

3. Детали машин. Иванов М.Н. - М.: Высшая школа, 1998, 383 с.: ил.