详情

原文传递一种用于煤层开采相似材料模拟实验的微型支架

专利名称：	一种用于煤层开采相似材料模拟实验的微型支架
摘要：	本发明公开了一种用于煤层开采相似材料模拟实验的微型支架，单个微型支架包括底座、焊接在所述底座上的方形活塞缸体、套接于所述方形活塞缸体内的方形活塞，方形活塞的顶部焊接有顶梁，所述方形活塞的底部横置一块弹簧板，弹簧板上粘贴有应变片；每个微型支架的底座和弹簧板之间配置有一个用于控制顶梁的升降的异形凸轮，每个异形凸轮安装固定在一根转轴上；相邻的两个异形凸轮的安装角度不一致。本发明可以在煤层开采相似材料模拟过程中为采空区顶板提供支撑力并监测支架所受载荷的大小，以使煤层开采相似材料模拟试验最大程度贴近于真实煤层综合机械化采煤过程，弥补以往煤层开采相似材料实验中由于缺失支架这一重要装置而产生的实验误差。
专利类型：	发明专利
申请人：	辽宁工程技术大学
发明人：	南存全;武小慧;丁维波;王礼江;吴雨笛
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T06:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T15:00:00+0805
申请号：	CN202010010748.5
公开号：	CN111157348A
代理机构：	北京华夏正合知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	陈晓宁;张丽萍
分类号：	G01N3/12;G01N3/06;G01N3/02;G01L1/22;G;G01;G01N;G01L;G01N3;G01L1;G01N3/12;G01N3/06;G01N3/02;G01L1/22
申请人地址：	123000 辽宁省阜新市细河区中华路47号
主权项：	1.一种用于煤层开采相似材料模拟实验的微型支架，其特征在于，单个微型支架包括底座(1)、焊接在所述底座(1)上的方形活塞缸体(2)、套接于所述方形活塞缸体(2)内的方形活塞(3)，所述方形活塞(3)的顶部焊接有顶梁(4)，所述方形活塞(3)的底部横置一块弹簧板(8)，所述弹簧板(8)上粘贴有应变片(9)，所述应变片(9)通过导线(11)连接于电阻应变仪(10)；每个微型支架的底座(1)和弹簧板(8)之间配置有一个用于控制顶梁(4)的升降的异形凸轮(7)，每个异形凸轮(7)安装固定在一根转轴(6)上；相邻的两个异形凸轮(7)的安装角度不一致。 2.如权利要求1所述的用于煤层开采相似材料模拟实验的微型支架，其特征在于，所述异形凸轮(7)由半圆柱体和半椭圆柱体组成，所述半圆柱体的直径等于所述半椭圆柱体的长轴长度，所述异形凸轮(7)的轴向开有圆孔，该圆孔的中心与所述半圆柱体的中心重合，该圆孔的直径与所述转轴(6)的直径相等，所述异形凸轮(7)的高度小于所述方形活塞(3)的内部尺寸。 3.如权利要求1所述的用于煤层开采相似材料模拟实验的微型支架，其特征在于，所述方形活塞缸体(2)的前后两侧设有贯通其上边缘的倒置的T形缺口，用于安装和支撑所述转轴(6)；所述方形活塞缸体(2)的左侧或右侧设有贯通其上边缘的矩形缺口，用于安置所述导线(11)。 4.如权利要求1所述的用于煤层开采相似材料模拟实验的微型支架，其特征在于，所述弹簧板(8)为U型槽状弹性钢结构，其槽底的宽度小于所述方形活塞(3)的内宽，其槽帮的高度小于所述异形凸轮(7)的高点到底座(1)的距离与所述顶梁(4)的最大下降量之差，其槽底的长度和厚度按照确定的支架所受模型顶板压力计算确定；微型支架支撑力的计算公式为：式中：Pm为模型支架最大载荷；Ph为实际采煤工作面液压支架额定工作阻力；Sh为实际采煤工作面液压支架最大控顶距；Bh为实际采煤工作面相邻液压支架中心距；γm为相似实验材料容重；γh为原型容重；αL为相似材料实验几何相似比；Sm为模拟开采最大控顶距；Bm为模拟开采微型支架邻架中心距；微型支架的顶梁(4)最大下沉量、弹簧板(8)的宽度、厚度、受力点间距的计算公式为：式中：Y为弹簧板的最大挠度，由相似材料实验几何相似比确定；L为弹簧板简支梁受力支点距离；X为弹簧板简支梁的宽度；H为弹簧板的厚度；E为弹簧板钢的弹性模量；I为弹簧板简支梁截面的惯性矩。 5.如权利要求1所述的用于煤层开采相似材料模拟实验的微型支架，其特征在于，所述顶梁(4)的下方焊接有与所述顶梁(4)倾斜设置的掩护梁(5)，所述顶梁(4)的长度比所述方形活塞(3)的宽度大，并在方形活塞(3)的左右两侧形成有伞檐。 6.如权利要求1所述的用于煤层开采相似材料模拟实验的微型支架，其特征在于，所述方形活塞缸体(2)和方形活塞(3)均为空心方形壳体，所述方形活塞缸体(2)的底部开口焊接在所述底座(1)上，其顶部为开口式；所述方形活塞(3)的顶部开口焊接于所述顶梁(4)上，其底部开口固定于所述弹簧板(8)上并套接于所述方形活塞缸体(2)内。 7.如权利要求1所述的用于煤层开采相似材料模拟实验的微型支架，其特征在于，所述方形活塞(3)的左侧或右侧设有贯通其下边缘的矩形缺口，用于安置所述导线(11)。 8.如权利要求1所述的用于煤层开采相似材料模拟实验的微型支架，其特征在于，所述转轴(6)的一侧端部连接有旋转曲柄(12)，通过转动所述旋转曲柄(12)调整支架内的异形凸轮(7)的位置。 9.如权利要求1所述的用于煤层开采相似材料模拟实验的微型支架，其特征在于，将每个微型支架进行编号，编号为奇数或偶数的支架的异形凸轮(7)的长轴在所述方形活塞(3)的侧面投影相重合，且编号为奇数的支架的异形凸轮(7)的长轴与编号为偶数的支架的异形凸轮(7)的长轴在所述方形活塞(3)的侧面投影所夹锐角为55°-65°。 10.如权利要求9所述的用于煤层开采相似材料模拟实验的微型支架，其特征在于，所述转轴(6)旋转在不同角度，可以实现支架组三种工作状态：奇数支架的顶梁(4)升起，偶数支架的顶梁(4)下降；奇数支架的顶梁(4)下降，偶数支架的顶梁(4)升起；奇数支架与偶数支架的顶梁(4)同时升起。
所属类别：	发明专利