Новости

 

Испытания стенда СТД2000

13.01.2006

Рост требований к эффективности, надежности и ресурсу механизированных крепей обусловил появление европейского стандарта EN 1804:2001, регламентирующего необходимые задачи, методы и параметры испытаний секций крепи. Новый стандарт России ГОСТ Р 52152-2003, вступивший в действие с 2005 г., и проект стандарта СНГ и Украины разработаны на базе требований европейского стандарта.

Общим для всех указанных документов является весьма существенное усиление требований к надежности и ресурсу конструкции, а также - жесткая регламентация параметров испытаний секций механизированных крепей.

В качестве основных общих позиций можно выделить следующие:
  • проведение испытаний статической прочности секции и ее узлов под испытательной нагрузкой Ри =1,2 Рном, где Рном - номинальная нагрузка;
  • испытание секции под действием не только симметричного, но и асимметричного нагружения, в ходе которого в узлах секции возникают напряжения изгиба и кручения, что приводит к весьма значительному (в 3-6 раз) росту эквивалентных напряжений в ряде узлов;
  • испытание секции под действием циклических нагрузок, величина которых колеблется в диапазоне 0,25:1,05 Рном, при этом общее количество циклов нагружения может составлять 10000:30000 циклов;
  • испытание секции при одновременном действии вертикальной и горизонтальной нагрузки (составляющей 30% от вертикальной), что в ряде случаев приводит к значительному увеличению напряжений в узлах секции.
Кроме того установлены требования к рабочему сопротивлению крепей, дифференцированные по трем типам кровли и рабочей мощности пласта. В них, в соответствии с мировыми тенденциями крепестроения, существенно повышены показатели рабочего сопротивления крепи в сравнении с ранее действовавшим стандартом. C учетом вышесказанного становится очевидной актуальность наличия у фирм-производителей механизированных крепей испытательного стенда с функциональными и силовыми характеристиками, соответствующими требованиям новых европейского, российского и украинского стандартов.

Проведенный сотрудниками института <Донгипроуглемаш> анализ указанных стандартов, существующих конструкций испытательных стендов и научных исследований по данной тематике позволил установить следующее.

Сравнительная характеристика стендов для испытания механизированных крепей.

Параметр Германия "DBT" Чехия "OSTROJ" США "MRS" Польша "KOMAG" Украина "СТД"
Режим вертикального нагружения пассивное пассивное активное активное активное
Усилие вертикального нагружения, тс 2000 1360 1600 1950
Режим горизонтального нагружения пассивное пассивное активное активное активное
Усилие горизонтального нагружения, тс 600 720 450 585
Максимальная высота испытываемой сеции, м 5 4,8 6

При разработке испытательного стенда СТД была поставлена задача обеспечения работы стенда в "активном" режиме горизонтального и вертикального нагружения при испытаниях секций высотой 0,6-6,0 м, предназначенных для работы на пластах со всеми типами кровель по стандартами.

Предложено конструктивное решение стенда, базой которого является жесткая каркасная конструкция колоннады. Конструктивное исполнение колоннады стенда представляет коробчатую конструкцию, включающую основание "1" с установленными на нем в два ряда шестью колоннами "2" П-образного сечения. Колонны каждого из рядов соединены между собой посредством коробов и листов, образуя цельную металлоконструкцию, предназначенную для восприятия вертикальных и горизонтальных усилий и изгибающих моментов. Подвижное перекрытие стенда "3" размещено над основанием, а его направляющие кронштейны "4" находятся внутри каждой колонны. В направляющих кронштейнах перекрытия размещены цилиндры гидродомкратов вертикального нагружения "5", штоки которых шарнирно установлены в колоннах "2". На основании стенда располагается платформа "6", установленная на роликоопорах с возможностью перемещения по основанию и приемной площадке "7". Платформа предназначена для размещения секций крепи. На кронштейнах основания установлены гидродомкраты горизонтального нагружения "8" с возможностью силового взаимодействия с платформой "6". На приемной площадке "7" размещен гидравлический полиспастный механизм "9", перемещающий платформу в ходе установки секции в стенде и вывода ее из стенда.

С целью обеспечения необходимых прочностных параметров стенда была разработана его пространственная компьютерная модель и проведены исследования работы стенда в целом и отдельных его узлов в различных режимах нагружения. Исследования модели проводились на базе метода конечных элементов с использованием программного пакета Visual Nastran.

Работа испытательного стенда СТД осуществляется следующим образом. Секция крепи устанавливается на платформе, находящейся на приемной площадке. При этом между основанием секции и платформой при необходимости устанавливаются подкладки для реализации заданной схемы нагружения. Возможна также установка проставок на перекрытии секции для реализации соответствующих схем нагружения. При необходимости проведения замеров и регистрации действующих на секцию нагрузок (в частности - при определении сопротивления секции) устанавливаются проставки-тензоопоры.

Изменение высоты стенда производится пошагово: посредством поочередной перестановки опорных коромысел каждого из гидродомкратов вертикального нагружения с помощью рычажного механизма специальной конструкции и последующего перемещения этими гидродомкратами перекрытия стенда.

Посредством полиспастного механизма платформа с секцией устанавливается в стенде. Для осуществления двунаправленного воздействия на секцию штоки гидродомкратов горизонтального нагружения соединяются с платформой. Производится начальный вертикальный распор секции в перекрытие стенда посредством раздвижки ее гидростоек. При необходимости производится начальный горизонтальный распор секции гидродомкратами горизонтального нагружения с упором перекрытия секции в кронштейн перекрытия стенда.

Приложение активной вертикальной нагрузки на секции производится подачей рабочего давления в шесть либо четыре гидродомкрата вертикального нагружения (в зависимости от необходимого усилия). Величина активного горизонтального усилия, действующего на секцию, определяется регулируемым давлением в поршневой полости гидродомкратов горизонтального нагружения. Возможно также создание нагрузки посредством подвода необходимого рабочего давления в гидростойки секции крепи через мультипликатор (пассивный режим). Системой электрогидроуправления обеспечивается возможность создания режима циклического нагружения секции в режиме пульсирующей нагрузки, находящейся в диапазоне 0,25:1,05*Рном. В процессе нагружения осуществляется контроль деформации и усилий в узлах и элементах испытываемой секции посредством специальных датчиков.

Система электрогидроуправления стендом осуществляет управление, контроль и регистрацию результатов в ходе всех производимых операций. Информация, поступающая от датчиков, размещенных на стенде, собирается и обрабатывается промышленным компьютером с помощью специального программного и аппаратного обеспечения. Визуализация поступающей информации осуществляется на мониторе компьютера. Одной из функций системы управления является проверка соответствия ряда контрольных параметров установленным нормативам и аварийная остановка операций при возникновении недопустимых отклонений.

В число контролируемых и регистрируемых параметров входят:
  • давление в рабочих полостях гидродомкратов вертикального и горизонтального нагружения, а также гидродомкратов рычажных механизмов;
  • давление в магистралях напора и слива;
  • величина и скорость перемещения гидродомкратов вертикального нагружения;
  • величина усилий в тензоопорах;
  • показания датчиков деформации и усилий в узлах секции;
  • показания датчиков конечного положения рычажных механизмов и др.
Подводя итог вышесказанному необходимо отметить следующее:
  • Стенд СТД является в настоящее время единственным испытательным стендом на территории СНГ, позволяющим провести испытания секций механизированных крепей в полном объеме требований стандартов.
  • По совокупности функциональных и силовых характеристик, широте рабочего диапазона испытываемых секций стенд СТД превосходит существующие мировые аналоги, обеспечивая, в частности, активное вертикальное и горизонтальное нагружение секций крепи высотой 0,6:6 м с максимальным вертикальным усилием 19500кН.
  • Создание стенда СТД открывает широкие возможности для проведения научно-исследовательских и экспериментальных работ необходимых для разработки и тестирования новых конструкций механизированных крепей.
  • Стенд СТД обеспечивает возможность проведения испытаний секций крепи в максимально широком диапазоне схем и параметров нагружения с регистрацией всех показателей, необходимых для определения и подтверждения прочностных характеристик крепи, определяющих ее эксплуатационную надежность и ресурс.
  • В сентябре 2005 г. стенд СТД, разработанный институтом Донгипроуглемаш и изготовленный ОАО "Дружковский машиностроительный завод", прошел предварительные испытания и получил государственную аттестацию.


Возврат к списку