槽式弓形梁交接處的螺栓連接夾具的製作方法

2023-06-15 21:58:26 2

專利名稱:槽式弓形梁交接處的螺栓連接夾具的製作方法
本發明是按照權利要求
1的概念，設計的一套地下坑道支護用槽式弓形樑交接處的螺栓連接裝置。
同類型的連接裝置DE-OS 28 50 350可代表目前的技術狀態。在這種裝置上使用了聯結螺栓。與螺栓軸線同心的螺栓頭部被偏心地放在夾板凸緣的末端上。對著槽式弓形樑的螺栓頭背面，一直延伸到經過螺栓軸線的縱向平面上。螺栓的下端面大部分平著壓在夾板凸緣的上表面上。從螺栓頭的下端面到背面的過渡部分為一弧形面。該弧形面以合理的形狀支承在一個與之相應的由夾板支腳到夾板凸緣的過渡部分上。由螺栓柄到螺栓頭下端面的過渡部分為一直角。對著槽式弓形樑的螺栓背面，一直延伸到與聯結螺栓頂面平行的，並經過螺栓頭下端面的一個平面上。
對上夾板，聯結螺栓和下夾板進行相互調整，以使螺栓頭部不僅在未擰緊螺母時與上夾板保持接觸狀態，而且在施加一定的預應力後，仍能平著壓住上夾板。
因此，當預應力超出規定的範圍時，特別是因巖石壓力而使負荷增加時，這種普通的螺栓聯結的弧形凸緣末端，就會朝鎖緊螺母一側彎曲。這樣，螺栓頭部與上夾板之間的接觸面便縮小了，其後果是增加了表面壓力。此外，這種提高了的表面壓力全部集中在上夾板通孔的周圍，所以通孔周圍的負荷是很高的。另外，下述情況也會導致負荷提高由於沿槽式弓形樑縱方向凸起的螺栓頭向螺栓頂方向彎曲，而使相對縮小了的接觸面不得不承受最大的壓力。這種作用在通孔邊緣的非常高的集中負荷，可以使整個裝置過早地損壞，即上夾板的通孔被拉破，或螺栓頭部穿過了通孔。
為了用最佳材料製造聯結元件，在一般情況下，針對下面帶槽的上夾板的材料所制定的尺寸，要能使整個夾具的性能真正令人滿意。由此也許還可以進一步節省上夾板的材料。從某種程度上說，上夾板的彎曲部位，即夾板橫檔與夾板支腳之間，以及夾板支腳與凸緣之間的部分，似乎是太軟了。即便就實際材料布局而言，一般來說這種結構也是比較軟的。因此，在巖石壓力下，裝置的所有部分都出現了變形，從而使得彼此連接的部分之間的距離變得更大了。這種現象可能導致坑道支護弓形支架的每個零件都提前失效。
根據上述情況，本發明製造了一種如權利要求
1的概念描述的裝置。在這種裝置的聯結螺栓上，夾板上，特別是上夾板上的應力線是諧調的。在減少了總材料消耗的情況下，這種連接夾具可以保證，由更多的槽式弓形樑組成的坑道支護弓形支架的效能更為長久。
本發明的權利要求
1中被標明號碼的部分的特徵，即為解決上述問題的方法。
在施加螺栓預應力時，螺栓與上部有槽的凸緣之間的相互作用，使支承凸緣與橫檔之間的過渡部分的上表面，能夠沿支承凸緣的弧形面滑移。這就使凸緣和夾板之間的張角一直擴大到了位於縱向槽底部的，凸緣末端的通孔稜邊上，以此形成了支承狀態。該通孔位於螺栓頭下面的螺栓柄旁邊。此時，聯結螺栓與通孔之間已不存在間隙，因而夾具更加豎固了。附加載荷不會再導致負荷/路線特徵曲線的幹擾。寧可採用斜度相當大的負荷/路線特性曲線。
由於減少了上夾板的材料消耗，所以可以使上夾板與聯結螺栓之間的全部作用力形成一條如同鋼帶一樣的應力線，因為在這種好似鋼帶的應力線中，不再需要彎曲的過渡部分。這樣，高於預應力的巖石壓力的反作用力，不再可能導致夾具的組成部分出現變形，而且還可藉此提高槽式弓形樑的緊湊性。寧可使這種緊湊性維持的長久一些，因為這樣可以使每個單獨的坑道支護弓形支架的壽命更長一些。
本發明還提高了最大承載能力。這樣便可獲得記錄下的巖石移動阻力的最小抵抗線，而且能夠保持一個抵抗不同的彎曲力疊加和巖石移動的阻力。在此保留了用於安裝坑道支護弓形支架所必需的起調和作用的彈性存儲裝置。
由於權利要求
2的特徵，從現在起，位於支承凸緣處的螺栓頭能夠在施加預應力後，只讓位於夾板凸緣表面的支承凸緣末端與裝置接觸。因為對螺栓頭尺寸作了相應的計算，所以在施加了全部預應力後，作用力仍可集中在支承凸緣末端的平面上。藉此，作用力可以經過較長的距離，由螺栓通孔被引導到上夾板上。在進一步提高預應力，或出現超過預應力的運動負荷時，支承凸緣便會朝螺栓頂部方向變形。這樣就可以使支承凸緣下面的其它部分更接近通孔，以致完全與裝置表面貼平，此處無須對通孔提出很高要求。因為螺栓頭具有特殊形狀，所以在巖石壓力下，螺栓頭與上支架的接觸面反而更大了，這樣就大大降低了對上夾板通孔邊緣部分的要求。由於上夾板最薄弱的部位在通孔的邊緣部分上，所以當負荷降低後，可以縮小上夾板的橫截面，以便節省材料。
關於其它優越性特徵已在權利要求
3至7中作了敘述。
下面對圖紙中的發明結構示例作更為詳細的說明圖1地下坑道支護弓形支架的兩個槽式弓形交接部分和兩個螺栓連接夾具側視圖。
圖2位於槽式弓形樑端部的螺栓連接裝置的局部剖視放大圖。
圖3位於槽式弓形樑端部的連接裝置局部剖視放大圖。
圖4包括聯結螺栓的沿圖3Ⅳ-Ⅳ線的垂直橫截面局部視圖。
圖5包括聯結螺栓的沿圖2Ⅴ-Ⅴ線剖開的垂直橫截面局部視圖。
圖6聯結螺栓側視圖。
圖7圖6的聯結螺栓Ⅶ向視圖。
圖8圖6的聯結螺栓俯視圖。
圖9施加預應力時，上夾板凸緣剖面處的螺栓頭部。
圖10當巖石壓力超過預應力時，螺栓頭部與上夾板凸緣的相對位置。
在圖1至圖5中，兩個相互交接的槽式弓形樑分別用1和2標註。該弓形樑位於一個未用詳圖表示的坑道支護弓形支架上。槽式弓形樑1和2各包括支腳4，凸緣5和底板3三個部分。凸緣5是相互支撐著的。
在巖石壓力下延長了的槽式弓形樑的重疊部分1、2由連接夾具6、7卡緊。弓形樑1、2的每個端部都加裝了可攜帶的連接夾具6、7。
連接夾具6、7＊，包括一個U字形的彎曲下支板9(圖4和5)，該下夾板9支承著環形槽式弓形樑1的彎曲凸緣8;一個上夾板10，該上夾板延伸到槽式弓形樑2的凸緣5旁邊;以及上，下夾板的凸緣13，14上的通孔11，12和帶有鎖緊螺母15的聯結螺栓16。
帶有縱向槽17的U字形上夾板10的凸緣13朝橫檔18的方向彎曲(圖4和5)。夾板凸緣13和夾板20呈彎曲形狀。將夾板彎曲之後，通孔的絕大部分應位於彎曲部分19上。
如圖1至圖5所示，上夾板10上的稜面21象屋頂一樣朝下傾斜。在這一側，用於支承槽式弓形樑2的上夾板稜面21(圖1和圖2)更寬一些。前稜邊上的兩個凸起部分22頂著槽式弓形樑的凸緣5的端面23(圖2和圖5)。
下夾板被彎成U字形，其端部是凸緣14。下夾板9的加強筋24嵌入槽式弓形樑1的凸緣槽8中(圖2至圖5)。在下夾板9的支腳25處，有一個止動凸緣26(圖1，3和4)。該止動凸緣頂著環形槽式弓形樑1的支腳4的端面27。
從圖6至圖10中可進一步了解圖1的連接夾具6、7中的聯結螺栓。
以螺栓軸線28為基準的聯結螺栓16的上部為一個向一邊凸起的錘形螺栓頭29。螺栓柄30的兩側是凸緣31。在運動載荷下(圖1至圖5)，應將錘形螺栓頭對著凸緣端部放下，並保持與槽式弓形樑大致平行。
圖4至圖6表明，圓弧面32處的支承凸緣31位於夾板20與夾板凸緣13之間的過渡部分19上。夾板凸緣13朝著上夾板10的橫檔18的方向彎曲。圓弧面32向上過渡為正面33，向前過渡為螺栓頭29的頂面34(圖6)。
由圖8可以看出，沿與頂面34近似平行的縱向平面凸起的螺栓頭正面33為一圓弧面。
在與槽式弓形樑的中間縱向平面大致平行的縱平面上，支承凸緣31(尤其如圖9所示)的下端面35與螺栓軸線28形成了一個小於90°的夾角α，而與下端面35對著的上夾板10的凸緣支承面36都是與弓形樑1，2的縱方向平行的。這種設計可以使支承凸緣31在施加預應力時離開通孔11支承在上夾板10上(圖9)。當負荷提高時(圖10)，支承凸緣31沿箭頭A的方向，即朝螺栓頭部29的頂面34方向變形。這樣，下端面35與上夾板10就完全貼平了，因而單位面積壓力也減小了。
從圖6中可更清楚地看出，螺栓柄30的表面37為一個斜面，它一直延伸到正面33上。由圖6還可看到，螺栓頭部29的正面33比螺栓柄30凸出一塊。凸出的這一部分要小於螺栓柄30的半徑，最好比螺栓柄的半柄小三分之一左右。此外，在圖6中還可得知，對著槽式弓形樑1，2的螺栓柄30的側面38一直延伸到與頂面34近於平行的平面上，該平面約等於螺栓頭部29的一半高。支承凸緣的上部是一個斜面。
尤其從圖4和圖5中可以看出，施加預應力之後，聯結螺栓16和上夾板10之間的間隙消失了。如果螺栓通孔11支承住了螺栓柄30，則在擰緊螺栓鎖緊螺母后，連接夾具6，7便形成了一個剛性連接裝置。
附圖編號名稱對照表1.槽式弓形樑2.槽式弓形樑3.1和2的底部4.1和2的支腳5.1和2的凸緣6.螺栓連接裝置7.螺栓連接裝置8.1的凸緣槽9.下夾板10.上夾板11.13處的通孔12.14處的通孔13.夾板10的凸緣14.夾板9的凸緣15.鎖緊螺母16.聯結螺栓17.10的縱向槽18.10的橫檔19.13和20之間的過渡部分20.10的夾板支腳21.10的斜面22.10的凸起點23.5和2的端面24.9的加固筋條
25.9的支腳26.25處的止動凸緣27.4和1的端面28.螺栓軸線29.錘形螺栓頭30.螺栓柄31.支承凸緣32.圓弧面33.29的正面34.29的頂面35.31的下端面36.35的支承面37.29下面的部分38.30的背面∞ 傾斜角A 變形方向箭頭
權利要求
1.地下坑道中槽式弓形梁交接處螺栓連接夾具，包括一個支撐著槽式弓形梁的凸緣槽的U字形下夾板；一個端部為槽式弓形樑凸緣的，帶槽的上夾板；以及一個穿過夾板凸緣通孔，並用鎖緊螺母鎖緊的聯結螺栓。螺栓位於夾板凸緣的一端為一個與槽式弓形樑近於平行的錘形螺栓頭，該螺栓頭為一個支承凸緣，位於夾板到夾板凸緣之間的彎曲過渡部分的螺栓頭弧形面壓住了夾板凸緣，夾板凸緣的支承面與槽式弓形樑的縱向方向是平行的，地下坑道槽式弓形樑交接處的螺栓連接夾具具有下述特徵將位於凸緣(13)與槽形與夾板(10)之間的弧形過渡部分(19)處的通孔(11)，調整到聯結螺栓(16)的螺栓頭(29)及螺栓柄(30)處。在施加螺栓預應力之前，螺栓柄(30)與靠凸緣末端的通孔周圍部分之間，有一段安裝用的間隙。施加螺栓預應力之後，由於凸緣(13)沿支承凸緣(31)的弧形表面(32)相對位移，而使位於縱向槽(17)底部的凸緣通孔(11)的稜邊頂住了螺栓頭(29)下面的螺栓柄(30)的表面(37)。
2.按照權利要求
1，連接夾具特徵在於支承凸緣(31)的底面(35)與螺栓軸線(28)形成了一個小於90°的夾角，支承凸緣(31)位於槽式弓形樑(1.2)的中間，並與弓形樑的縱向平行。
3.按照權利要求
1和2，連接夾具特徵在於支承凸緣(31)僅以它的弧形面壓住由夾板(20)到向夾板橫檔(18)方向彎曲的夾板凸緣(13)的過渡部分(19)，該弧形面向上過渡到正面(33)上，向前過渡到螺栓頭(29)的頂面(34)。
4.根據權利要求
1和3，連接夾具特徵在於螺栓頭(29)的正面(33)為一沿縱長方向凸緣的圓弧面，縱長方向與頂面(34)是近似平行的。
5.根據權利要求
1至4，連接夾具特徵在於螺栓頭(29)下面的螺栓柄(30)的上端為一斜面，該斜面一直延伸到螺栓頭正面(33)處。
6.根據權利要求
1至5，連接夾具特徵在於螺栓頭部(29)的正面(33)比螺栓柄(30)凸出一部分。凸出的這一部分小於螺栓柄的半徑，最好是比螺栓柄半徑小三分之一左右。
7.根據權利要求
1至6，連接夾具特徵在於螺栓柄(30)對著槽式弓形樑(1，2)的側面(38)，一直延伸到與頂面(34)平行的平面為止，該平面大約位於螺栓頭(29)的中間部分。
專利摘要
槽式弓形梁上的連接夾具是人們所熟悉的。這種夾具帶有一個聯結螺栓，其錘形螺栓頭的一側對著凸緣末端。錘形螺栓頭是一個雙頭支承凸緣。它的圓弧形表面壓在具有相同弧度的上夾板過渡部分上。該上夾板過渡部分位於夾板支腳和夾板凸緣之間。
文檔編號E21D11/22GK85105428SQ85105428
公開日1986年12月10日 申請日期1985年7月16日
發明者博納斯·卡爾海因茨, 多曼斯基·勞撤, 科普斯·曼弗裡德, 曼納克斯·沃納, 莫巴斯·戴特圖羅斯·魯道夫 申請人:博克默伊森哈特·海因茨曼有限公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan