Обоснование структуры и анализ функционирования устройства для натяжения арматурных канатов
О.Е. Горлова1, А.А. Зубков2, Е.В. Колодежная3, И.М. Кутлубаев1, 2, О.Р. Панфилова1
1 Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова, г. Магнитогорск, Российская Федерация
2 ООО «УралЭнергоРесурс», г. Магнитогорск, Российская Федерация
3 ЗАО «Урал-Омега», г. Магнитогорск, Российская Федерация
Горная Промышленность №6 / 2024 стр. 162-167
Резюме: Рассмотрен вопрос создания компактного устройства для натяжения арматурных канатов. Серийно выпускаемые анкерные канаты глубокого заложения типа АК01, АКС имеют резьбовые муфты, позволяющие поджимать опорные плиты к укрепляемой поверхности или подвешивать технологическое оборудование. Расширение области применения канатных анкеров, в частности, для укрепления бортов карьеров, природных массивов, определило необходимость использования канатных анкеров большой длины и без резьбовых муфт. В этом случае взаимодействие конца канатного анкера с опорной плитой выполняется с использованием цанговой обоймы. Комплект узла крепления включает: опорную плиту, корпус для цанги, цангу. Установка канатного анкера выполняется с использованием устройства, обеспечивающего операции: захват и натяжение выступающей из шпура части канатного анкера, поджим опорной плиты, фиксацию цанги в обойме. Для выполнения данных действий создаются специальные устройства, имеющие в своем составе пневмогидравлический насос и специальный гидроцилиндр. Однако в ряде случаев необходимо иметь более простую конструкцию, имеющую небольшие размеры и не требующую использования внешних энергоносителей. В исследовании представлено компактное устройство для выполнения действий, необходимых для монтажа опорной плиты и ее закрепления на канате с использованием цанги. Особенностью рычажного механизма, применённого в устройстве, является изменяемость структурной схемы. Обоснована возможность реализации от одного ведущего звена движения двух выходных звеньев. При этом последовательно выполняются операции натяжения каната, поджима корпуса цангового зажима к опорной плите, закрепления цанги на канате. В статье представлен анализ рычажного механизма, примененного в устройстве. Определены параметры, обеспечивающие получение требуемых перемещений и усилий.
Ключевые слова: арматурный канат, устройство натяжения, рычажный механизм, силовой анализ, переменная структура, цанга
Для цитирования: Горлова О.Е., Зубков А.А., Колодежная Е.В., Кутлубаев И.М., Панфилова О.Р. Обоснование структуры и анализ функционирования устройства для натяжения арматурных канатов. Горная промышленность. 2024;(6):162–167. https://doi.org/10.30686/1609-9192-2024-6-162-167
Информация о статье
Поступила в редакцию: 24.10.2024
Поступила после рецензирования: 18.11.2024
Принята к публикации: 21.11.2024
Информация об авторах
Горлова Ольга Евгеньевна – доктор технических наук, профессор кафедры геологии, маркшейдерского дела и обогащения полезных ископаемых, Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова, г. Магнитогорск, Российская Федерация; https://orcid.org/0000-0003-1142-0652; е-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Зубков Антон Анатольевич – доктор технических наук, генеральный директор, ООО «УралЭнергоРесурс», г. Магнитогорск, Российская Федерация; https://orcid.org/0000-0002-6778-743X; е-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Колодежная Екатерина Владимировна – кандидат технических наук, инженер-исследователь ЗАО «Урал Омега», г. Магнитогорск, Российская Федерация; е-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Кутлубаев Ильдар Мухаметович – доктор технических наук, профессор кафедры горных машин и транспортно-технологических комплексов, Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова; научный консультант ООО «УралЭнергоРесурс», г. Магнитогорск, Российская Федерация; https://orcid.org/0000-0002-1761-4258; е-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Панфилова Ольга Рашидовна – кандидат технических наук, доцент кафедры горных машин и транспортно-технологических комплексов, Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова, г. Магнитогорск, Российская Федерация; е-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Список литературы
1. Мусихин В.А. Преимущества арматурного стального каната с точечным касанием проволок. Вестник ЮжноУральского государственного университета. Серия: Строительство и архитектура. 2016;16(2):11–17. https://doi.org/10.14529/build160202 Musikhin V.A. Advantages of prestressed steel strand with point contact of wires. Bulletin of the South Ural State University. Series Construction Engineering and Architecture. 2016;16(2):11–17. (In Russ.) https://doi.org/10.14529/build160202
2. Шапиро Д.М., Тютин А.П. Нелинейное деформирование и несущая способность мостовых плитно-балочных железобетонных пролётных строений. Строительная механика и конструкции. 2014;(1):78–88. Shapiro D.M., Tyutin A.P. Nonlinear deformation and bearing capacity of bridge slab-beam concrete spans. Structural Mechanics and Structures. 2014;(1):78–88. (In Russ.)
3. Гречишкин П.В., Разумов Е.А., Заятдинов Д.Ф., Чугайнов С.С. Современные технологии двухуровневого анкерного крепления: перспективы применения при отработке рудных месторождений полезных ископаемых в различных горно-геологических условиях. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2016;(10):182–200. Grechishkin P.V., Razumov E.A., Zayatdinov D.F., Chugaynov S.S. Modern technologies of rock bolting and cable bolting: perspectives on implementation for different mining methods and mine conditions. Mining Informational and Analytical Bulletin. 2016;(10):182–200. (In Russ.)
4. Дудин А.А. Вахрушев Е.В., Злобин С.Е., Лапшин А.В., Дацкевич Н.Ю., Матвеев А.С., Сизинцев Д.Е. Опыт применения канатных анкеров с повышенной несущей способностью в условиях ООО «Шахта «Осинниковская». Уголь. 2020;(3):34–37. https://doi.org/10.18796/0041-5790-2020-3-34-37 Dudin A.A., Vachrushev E.V., Zlobin S.E., Lapshin A.V., Datskevich N.Yu., Matveev A.S., Sizintsev D.E. The experience of using rope anchors with increased bearing capacity in the conditions of “Osinnikovskaya” mine LLC. Ugol’. 2020;(3): 34–37. (In Russ.) https://doi.org/10.18796/0041-5790-2020-3-34-37
5. Прохоренко Е.Н., Преснов О.М. Использование анкерных устройств в строительстве гибких подпорных стен. Вестник науки. 2024;1(5):617–620. Режим доступа: https://www.вестник-науки.рф/article/14294 (дата обращения:
23.09.2024). Prokhorenko E.N., Presnov O.M. Use of anchor devices in construction of flexible retaining walls. Vestnik Nauki. 2024;1(5):617–620. (In Russ.) Available at: https://www.вестник-науки.рф/article/14294 (accessed: 23.09.2024).
6. Рыльникова М.В., Волков П.В., Агарков И.Б. Разработка технологических схем и обоснование параметров крепления восточного борта карьера «Железный» тросово-канатными анкерами на основе формирования и анализа больших данных. Горная промышленность. 2023;(6):81–88. https://doi.org/10.30686/1609-9192-2023-6-81-88 Rylnikova M.V., Volkov P.V., Agarkov I.B. Development of technological schemes and justification of parameters for bolting the eastern wall of the Zhelezny open-pit with cable and rope bolts based on collection and analysis of Big Data. Russian Mining Industry. 2023;(6):81–88. (In Russ.) https://doi.org/10.30686/1609-9192-2023-6-81-88
7. Викулов В.М. Обоснование эффективности конструкций восходящей анкерной крепи и оценка устойчивости ограждений стен глубоких котлованов. Известия высших учебных заведений. Горный журнал. 2018;(7):28–36. https://doi.org/10.21440/0536-1028-2018-7-28-36 Vikulov V.M. Substantiation of ascending anchor support effectiveness and the estimation of deep foundation pit wall barriers stability. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii. Gornyi Zhurnal. 2018;(7):28–36. (In Russ.) https://doi.org/10.21440/0536-1028-2018-7-28-36
8. Масаев Ю.А., Масаев В.Ю., Копытов А.И. Развитие и совершенствование конструкций крепей для подземных горных выработок и сооружений. Вестник научного центра по безопасности работ в угольной промышленности. 2020;(3):42–48. Masaev Yu.A., Masaev V.Yu., Kopytov A.I. Development and improvement of support structures for under-ground mine workings and structures. Bulletin of Research Center for Safety in Coal Industry (Industial Safety). 2020;(3):42–48. (In Russ.)
9. Luo T.X.H., Lai W.W.L., Giannopoulos A. Forward modelling on GPR responses of subsurface air voids. Tunnelling and Underground Space Technology. 2020;103:103521. https://doi.org/10.1016/j.tust.2020.103521
10. Ma H.-C., Tan X.-H., Qian J.-Z., Hou X.-L. Theoretical analysis of anchorage mechanism for rock bolt including local stripping bolt. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. 2019;122:104080. https://doi.org/10.1016/j.ijrmms.2019.104080
11. Ding W., Huang X., Wang Z., Chen L. Experimental study on the shear performance of a prestressed anchored jointed rocklike mass under different corrosion levels. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. 2022;158:105209. https://doi.org/10.1016/j.ijrmms.2022.105209
12. Еременко В.А., Разумов Е.А., Заятдинов Д.Ф., Позолотин А.С., Прохватилов С.А., Красилов С.Ю. Совершенствование двухуровневой технологии анкерного крепления широких сопряжений горных выработок. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2013;(5):20–29. Режим доступа: https://giab-online.ru/files/Data/2013/5/20-29_Eremenko_5_2013.pdf (дата обращения: 23.09.2024). Eremenko V.A., Razumov E.A., Zayatdinov D.F., Pozolotin A.S., Prokhvatilov S.A., Krasilov S.Yu. Improving the two-tier technology anchorage broad mate of mine workings. Mining Informational and Analytical Bulletin. 2013;(5):20–29. (In Russ.) Available at: https://giab-online.ru/files/Data/2013/5/20-29_Eremenko_5_2013.pdf (accessed: 23.09.2024).
13. Устинов А.К., Ксенафонтов А.Н., Тациенко В.П., Царев Д.В. Опытно-промышленные испытания технологии предварительного натяжения канатов трособетонной крепи в горных выработках рудника «Октябрьский». Горный журнал. 2024;(3):61–65. https://doi.org/10.17580/gzh.2024.03.08 Ustinov A.K., Ksenafontov A.N., Tatsienko V.P., Tsarev D.V. Pilot testing of pretension rock bolting technology in Oktyabrsky Mine. Gornyi Zhurnal. 2024;(3):61–65. (In Russ.) https://doi.org/10.17580/gzh.2024.03.08
14. Chen J., Liu P., Liu L., Zeng B., H Zhao., Zhang C. et al. Anchorage performance of a modified cable anchor subjected to different joint opening conditions. Construction and Building Materials. 2022;336:127558. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2022.127558
15. Zhuge P., Yu Y., Cai C.S., Zhang Z.-H., Ding Y. Mechanical behavior and optimal design method for innovative CFRP cable anchor. Journal of Composites for Construction. 2019;23(1):04018067. https://doi.org/10.1061/(ASCE)CC.1943-5614.000090
16. Fischer G., Ruiz-Tagle J., Bucher R., Luis R. Ground support installations, using a mechanised unroller and flexible hightensile strength chain link mesh. In: Wesseloo J. (ed.) Deep Mining 2017: Proceedings of the Eighth International Conference on Deep and High Stress Mining. Perth: Australian Centre for Geomechanics; 2017, pp. 773–784. https://doi.org/10.36487/ACG_rep/1704_53_Bucher
17. Жданова Ю.И. Структурный синтез антропоморфного захвата с адаптивным управлением движением выходных звеньев. Современная наука и инновации. 2020;(4):18–27. https://doi.org/10.37493/2307-910X.2020.4.2 Zhdanova Yu.I. Structural synthesis of anthropomorphic capture with adaptive motion control of output links. Modern Science and Innovations. 2020;(4):18–27. (In Russ.) https://doi.org/10.37493/2307-910X.2020.4.2
18. Богданов А.А., Горбанева А.С., Кутлубаев И.М., Панфилова О.Р. Основы расчета нагрузок на кулисные механизмы, используемые в антропоморфных роботах. Мехатроника, автоматизация, управление. 2015;16(1):28–32. Режим доступа: https://mech.novtex.ru/jour/article/view/107 (дата обращения: 23.09.2024). Bogdanov A.A., Gorbaneva A.S., Kutlubaev I.M., Panfilova O.R. The Basis of Load Analysis on Coulisse Mechanism, Applied for Anthropomorphic Robots. Mekhatronika, Avtomatizatsiya, Upravlenie. 2015;16(1):28–32. (In Russ.) Available at: https://mech.novtex.ru/jour/article/view/107 (accessed: 23.09.2024).
19. Артоболевский И.И. Теория механизмов и машин. М.: URSS; 2019. 640 с.
