專利名稱：巷道金屬支架增阻式卡纜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種采礦工程支護(hù)中的巷道金屬支架卡纜，尤其是一種增阻式卡纜。
巷道金屬支架卡纜是巷道金屬支架各部件之間的聯(lián)接件。巷道中的金屬支架都是由型材部件在井下巷道中拼接起來的，兩支架部件接口處重疊起來，用卡纜緊密聯(lián)接，使支架具有抵抗巷道圍巖變形和移動的阻力，以維護(hù)足夠的工作空間。這一聯(lián)接件非常重要，它關(guān)系到整個支架的工作性能，影響到支架的工作阻力及可縮量等工作參數(shù)。
卡纜固緊支架接口抵抗圍巖壓縮的基本機(jī)理是通過卡纜的固緊，增大支架部件重疊處的正壓力，使支架部件間在圍巖作用下產(chǎn)生相對移動(或相對移動趨勢)時，具有足夠的摩擦阻力。我國現(xiàn)有的巷道金屬支架的卡纜有螺栓夾板式，雙槽夾板式、耳楔式等，這些類型的卡纜都有一些不足，首先，現(xiàn)有卡纜都是靠安裝時緊固提供一個預(yù)緊力，靠該預(yù)緊力所產(chǎn)生的支架部件間的摩擦力達(dá)到支架的所需工作阻力。這種卡纜所產(chǎn)生的支架工作阻力值是相對固定的。當(dāng)圍巖對支架的作用力達(dá)到該值時，支架接口重疊處收縮，圍巖的作用力遂減小，支架變形停止。這一過程在支架工作期間內(nèi)循環(huán)出現(xiàn)?？ɡ|產(chǎn)生的摩擦阻力在支架變形過程中有時會減少，使支架實(shí)際工作阻力降低，變形過程的收縮量增大，減小巷道的有效使用面積。當(dāng)圍巖壓力較大時，這種不良影響更加明顯。另外，現(xiàn)有的螺栓夾板式卡纜，由于井下潮濕及氧化作用，螺栓銹蝕，給支架回收增加難度，同時，安裝及拆卸都比較復(fù)雜。
為了對上述不足進(jìn)行改善，本實(shí)用新型提供了一種巷道金屬支架增阻式卡纜，它克服了現(xiàn)有卡纜的缺點(diǎn)，在安裝卡纜時可提供工作阻力，當(dāng)圍巖壓力達(dá)到該工作阻力支架收縮時，隨著變形，使工作阻力非但不減小反而能增大，且裝拆十分方便。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的由一個楔子和一個卡箍組成巷道金屬支架增阻式卡纜。
楔子是一個將長方體塊沿其長度方向的兩側(cè)面改成弧形表面，且其中一側(cè)沿長度方向具有雙斜度結(jié)構(gòu)的物體。
卡箍是形如ㄇ形槽的板，ㄇ形槽上相對兩側(cè)板之間的距離與所卡金屬支架部件重疊處的截面尺寸相匹配。相對的兩側(cè)板中一塊側(cè)板的側(cè)邊與槽底板垂線有一夾角α，另一塊側(cè)板的側(cè)邊與槽底板垂線有夾角(－α)，α角大小為1·5－5·5°。在卡箍的兩側(cè)板上分別開一大一小兩個異形孔，每孔靠所在板的兩側(cè)邊的相對孔邊為兩段直線孔邊，其中兩孔靠兩側(cè)板同側(cè)側(cè)邊的兩段直線孔邊均與槽底板的垂線平行，兩孔中與前述兩段直線孔邊相對的直線孔邊均與槽底板的垂線有一β角，β角為4－12°，每孔中所述兩相對直線孔邊的間距，隨孔向槽底延伸而漸大，兩孔在靠所在側(cè)板端邊的孔邊為一段弧形孔邊，其所對孔邊為一段直線孔邊，兩相對直線孔邊之間的距離及弧形孔邊的直徑大小與楔子的橫截面的寬度及楔子當(dāng)使用時在孔中一定量的轉(zhuǎn)動需要相適應(yīng)。兩孔中靠槽底一側(cè)的直線孔邊到槽底的距離小于金屬支架的重疊處的截面高度，兩孔中靠側(cè)板端邊的弧形孔邊到與之相對的直線孔邊的距離一大一小，形成大小兩孔，其中小孔該距離的最小值應(yīng)大于楔子在斜度變化處的截面長度，大孔該距離的最大值應(yīng)小于楔子的最大截面長度，兩孔該距離的變化規(guī)律與楔子的偏于大頭端斜度相匹配；當(dāng)卡箍的與槽底垂線夾有β角的直線孔邊在上方放置時，其側(cè)板上的兩孔中較小的孔的位置低。
該卡纜是這樣安裝的將待聯(lián)接的兩支架部件端部重疊，放入卡箍內(nèi)，其中一部件貼卡箍槽底板，另一部件與其貼緊，位于側(cè)板孔處，卡箍的安裝方向為其中與槽底垂線夾有β角的直線孔邊朝向作用于楔體的外力來的方向，楔子的小頭依次穿過大孔和小孔且使楔子的直弧形柱面與鄰的支架部件貼合，其一縱向表面與跟槽底垂線夾有β角的直線孔邊貼合，然后將楔子楔牢。
本實(shí)用新型在使用過程中變形增阻的機(jī)理是這樣的卡纜如上安裝后，在圍巖壓力達(dá)到工作阻力時在壓力作用下，隨著支架部件間產(chǎn)生相對位移－－收縮，楔體在與之相鄰的支架部件的作用力下繞其在卡箍上兩孔的弧形邊上某點(diǎn)不斷轉(zhuǎn)動，楔體縱向平面從起始時與跟槽底垂線有β夾角的直線孔邊貼合的位置轉(zhuǎn)向另一個相對的直線孔邊，由于在上述兩直線孔邊之間，金屬支架外側(cè)面與弧形孔邊之間的距離越來越小，所以隨著楔子的轉(zhuǎn)動，使支架部件間的擠壓力也不斷增加，也就實(shí)現(xiàn)了卡纜的增阻特性。
本實(shí)用新型在使用中不管壓力如何增加，也決不會發(fā)生退楔的問題，其機(jī)理是作用于楔體上的力總可以分解出一個由楔子大頭指向小頭的分力，該分力隨外力的增加而增加，故不可能使楔子退出卡箍。
本實(shí)用新型通過簡單、可靠的結(jié)構(gòu)，既能保證安裝時給支架的預(yù)緊力，而且還可以在支架承受圍巖壓力而有一定收縮量時，使預(yù)緊力增加而實(shí)現(xiàn)增阻，從而給巷道金屬支架的聯(lián)接提供了更大的可靠性，并且該卡纜的安裝和拆卸十分方便。
下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明


圖1楔子主視圖圖2
圖1的A－A剖視圖圖3卡箍主視圖圖4卡箍主視圖(剖去一側(cè)板)圖5卡箍左視圖圖6卡箍俯視圖圖7卡纜安裝示意圖圖8圖7的B－B剖視圖圖9圖7的右視
圖1、楔子1－1、半圓弧柱面1－2、半圓弧柱面2、卡箍2－1、側(cè)板2－2、側(cè)板2－1－1、側(cè)邊2－2－1、側(cè)邊2－1－2、側(cè)邊2－2－2、側(cè)邊
2－1－3、孔2－2－3、孔2－1－3－1、直線孔邊2－2－3－1、直線孔邊2－1－3－2、直線孔邊2－2－3－2、直線孔邊2－1－3－3、弧形孔邊2－2－3－3、弧形孔邊2－1－3－4、直線孔邊2－2－3－4、直線孔邊2－1－4、端邊2－2－4、端邊2－3、槽底板實(shí)施例如
圖1、2所示，楔子1是一個將長方體塊進(jìn)行如下改變后的物體沿其長度方向的兩側(cè)面改成半圓弧形柱面，其中一半圓弧柱面1－1具有雙斜度結(jié)構(gòu)，而另一半圓弧柱面1－2為直半圓弧柱面。
如圖3、4、5、6所示，卡箍2是一如ㄇ形槽的板，ㄇ形槽上相對兩側(cè)板2－1，2－2之間的距離與所卡金屬支架重疊處的截面尺寸相匹配，側(cè)板2－1的兩側(cè)邊2－1－1及2－1－2與槽底板2－3的垂線有一夾角α，側(cè)板2－2的兩側(cè)邊2－2－1及2－2－2與槽底板2－3的垂線有一夾角(－α)，α角的大小為2·6°。在卡箍的兩側(cè)板2－1，2－2上分別開一孔2－1－3，2－2－3，孔2－1－3靠側(cè)邊2－1－1一側(cè)的孔邊為與槽底板2－3的垂線相平行的直線孔邊2－1－3－1，孔2－1－3靠側(cè)邊2－1－2一側(cè)的孔邊為與槽底板2－3的垂線夾有β角的直線孔邊2－1－3－2，β角的大小為10°，孔2－1－3靠側(cè)板2－1的端邊2－1－4一側(cè)的孔邊為半圓弧孔邊2－1－3－3，半圓弧大小與楔子1的半圓弧柱面相匹配，孔2－1－3靠槽底板2－3一側(cè)的孔邊為一平行于槽底板的直線孔邊2－1－3－4，孔2－2－3靠側(cè)邊2－2－1一側(cè)的孔邊為與槽底板2－3的垂線相平行的直線孔邊2－2－3－1，孔2－2－3靠側(cè)邊2－2－2一側(cè)的孔邊為與槽底板2－3的垂線夾有β角的直線孔邊2－2－3－2，β角的大小為10°，孔2－2－3靠側(cè)板2－2的端邊2－2－4一側(cè)的孔邊為半圓弧孔邊2－2－3－3，半圓弧大小與楔子1的半圓弧柱面相匹配，孔2－2－3靠槽底板2－3一側(cè)的孔邊為一平行于槽底板的直孔邊2－2－3－4，兩孔2－1－3和2－2－3中的直線孔邊2－1－3－4和2－2－3－4距槽底板的距離相等，其距離小于金屬支架3、4的重疊處的截面高度?？?－1－3的半圓弧孔邊2－1－3－3到與之相對的直線孔邊2－1－3－4的距離大于孔2－2－3的半圓弧孔邊2－2－3－3到與之相對的直線孔邊2－2－3－4的距離，孔2－1－3的半圓弧邊2－1－3－3到與之相對的直線孔邊2－1－3－4的最大距離小于楔子1最大的截面長度，孔2－2－3的半圓弧孔邊2－2－3－3到與之相對的直線孔邊2－2－3－4的最小距離大于楔子1斜度變化處的截面長度，兩孔2－1－3和2－2－3中兩直線孔邊2－1－3－1與2－1－3－2及2－2－3－1與2－2－3－2之間的距離與楔子1兩縱向平面之間的距離及其在工作中所轉(zhuǎn)角度相匹配。
如圖7－8所示，用本實(shí)用新型卡纜聯(lián)接承受壓力的槽型截面金屬支架，兩金屬支架部件3、4的接頭重疊一段，將重疊段的支架部件4在內(nèi)、支架部件3在外且3在上4在下地裝入卡箍ㄇ型槽中，卡箍為側(cè)邊2－1－2和2－2－2在上位置，將楔子1從孔2－1－3向孔2－2－3地插入卡箍，楔子的1－1弧面與孔邊2－1－3－3及2－2－3－3接觸，楔子的1－2弧面與支架部件3外側(cè)面良好貼合，楔子1的縱向平面與孔邊2－1－3－2和2－2－3－2相接觸，并打緊楔子。當(dāng)支架受到壓力使支架部件3、4之間有少量收縮時，由支架部件3作用在楔子1的1－2面的向下的力使楔子1繞與孔邊2－1－3－3和孔邊2－2－3－3相接觸的C點(diǎn)旋轉(zhuǎn)，其縱向平面離開孔邊2－1－3－2和孔邊2－2－3－2，其相對的縱向平面逐漸靠近孔邊2－1－3－1和孔邊2－2－3－1，使支架部件3、4重疊部分之間的壓力越來越大，實(shí)現(xiàn)增阻，當(dāng)相對的縱向平面與孔邊2－1－3－1和孔邊2－2－3－1相接觸，則增阻過程停止。
如圖9所示，金屬支架部件3對楔子1有一向下的作用力F，F(xiàn)力可分解為兩個力，垂直指向楔子1縱向平面的力F1和從楔子大頭指向其小頭的分力F2，F(xiàn)2的大小與作用力的大小成正比。
權(quán)利要求1.一種巷道金屬支架增阻式卡纜，其由卡箍和楔子組成，其特征在于(1)、楔子的兩相對的側(cè)面為弧形表面，且其中一個側(cè)面具有雙斜度結(jié)構(gòu)；(2)、卡箍是ㄇ形槽板，其中(a)、相對兩側(cè)板之間的距離與所卡金屬支架重疊處的截面尺寸相匹配；(b)、兩側(cè)板中其一的側(cè)邊與卡箍槽底板垂線夾角為α，另一塊側(cè)板的側(cè)邊與卡箍槽底板垂線夾角為(-α)；(c)、兩側(cè)板上分別開一孔，(Ⅰ)、在卡箍的兩側(cè)板上分別開的是一大一小兩個異形孔，每孔靠所在板的兩側(cè)邊的相對孔邊為兩段直線孔邊，其中兩孔靠兩側(cè)板同側(cè)側(cè)邊的兩段直線孔邊均與槽底板的垂線平行，兩孔中與前述兩段直線孔邊相對的直線孔邊均與槽底板的垂線有一β夾角，每孔中所述兩相對直線孔邊的間距，隨孔向槽底延伸而漸大，兩孔在靠所在側(cè)板端邊的孔邊為一段弧形孔邊，其所對孔邊為一段直線孔邊，兩孔該直線孔邊到槽底板的距離小于金屬支架重疊處的截面高度；(Ⅱ)、兩孔中兩相對直線孔邊之間的距離及弧形邊的直徑大小與楔子的橫截面的寬度及楔子在使用時在孔中一定角度的轉(zhuǎn)動的需要相適應(yīng)；(Ⅲ)、兩孔中靠側(cè)板端邊的弧形孔邊到與之相對的直線孔邊的距離一大一小，形成大小兩孔，其中小孔該距離的最小值應(yīng)大于楔子在斜度變化處的截面長度，大孔該距離的最大值應(yīng)小于楔子的最大截面長度，兩孔該距離的變化規(guī)律與楔子的偏于大頭端斜度相匹配；(3)、在卡箍的兩側(cè)板上的兩孔中與槽底板垂線夾有β角的直線孔邊處于上方位置時，兩孔中較小的孔位置較低。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的巷道金屬支架增阻式卡纜，其特征在于楔子是將一個長方體塊沿其長度方向的兩側(cè)面改成半圓弧柱面，且其中一側(cè)沿長度方向具有雙斜度結(jié)構(gòu)的物體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的巷道金屬支架增阻式卡纜，其特征在于卡箍的兩側(cè)板與槽底板垂線所夾α角范圍在1·5－5·5°。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的巷道金屬支架增阻式卡纜，其特征在于卡箍的兩側(cè)板上的兩孔的一條直線孔邊與槽底板垂線所夾β角的范圍在4－12°。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種巷道金屬支架增阻式卡纜，其由楔子(1)和卡箍(2)組成，將兩根金屬支架(3、4)的接頭重疊一段卡入形卡箍內(nèi)，在卡箍上兩特殊形狀的孔中插楔子，楔子的一側(cè)面抵在金屬支架上，當(dāng)壓力增加兩金屬支架有相對位移-收縮時，楔子向下轉(zhuǎn)動，給兩金屬支架的重疊處以更大的壓力而增阻。本卡纜通過簡單、可靠的結(jié)構(gòu)既能保證安裝預(yù)緊力，還能在變形中增阻，另外還能防止使用中出現(xiàn)退楔，從而給巷道金屬支架的聯(lián)接提供了更大的可靠性，并且該卡纜安裝與拆卸十分方便。
文檔編號E21D15/00GK2153636SQ9321422
公開日1994年1月19日 申請日期1993年5月31日 優(yōu)先權(quán)日1993年5月31日
發(fā)明者劉明遠(yuǎn), 蘇中孝, 王昌, 賈玉賢, 李方成, 陶連金, 李鳳儀 申請人:劉明遠(yuǎn), 蘇中孝, 王昌, 賈玉賢, 李方成, 陶連金, 李鳳儀