[其他]多铰摩擦可缩U型钢支架

说明书

适用于矿井，特别是煤矿矿井的巷道支护。该技术领域的已有技术，可参阅煤炭工业部情报所1983年1月出版煤炭科学研究院开采所编《巷道金属支架参考图册》，目前国外采准巷道大多采用U型钢摩擦可缩拱形支架，现在国内也大力推广。这种支架承载力大，服务年限长，是较好的支架，但是由于采用无铰接结构，弯矩大，容易损坏构件，复用率低，材料利用率不高，可缩量也不能保证。我国在推广过程中，大多还没有采用耳定位U型钢，沉缩时阻力不稳定，卡环强度不足，经常拉断，多数不采用纵向拉杆，或支架后充填不严，稳定性不好，支架效能不能充分发挥。而已有铰接结构为二种，一种为加纵梁的铰，由于纵梁易损坏，以及不能定位，故支架很容易失去稳定性；另一种为带销的铰，结构复杂，成本高。所以这二种铰接结构使用都不广泛。

鉴于上述技术存在的问题，本发明的任务是设计一种改进支架性能，提高支架稳定性和材料复用率的金属支架。

权利要求1的特征部分给出的结构特征解决了上述问题。本发明的“多铰摩擦可缩性U型钢支架”如附图所示，由3～5节不可缩构件（1）、可缩长构件（2）和可缩短构件（3）组装而成，构件由2节U型钢用耳环（7）连接以实现可缩，构件之间用圆柱形定位铰（6）铰接。圆柱形定位铰（6）包括凸铰（4）和凹铰（5）两部分，凸铰（4）和凹铰（5）分别采用金属、塑料等材料通过热压、冲压浇铸成型或注塑成型。该定位铰具有轴向和径向的定位结构，其中径向上的定位由凸、凹铰上的孤长来决定。铰上的孤长越长，当承受不均匀荷载时在不改变构件形状的情况下，自动改变支架整体几何形状范围也越大。由于有了轴向和径向的定位结构保证了支架的稳定性。U型钢的摩擦连接是为了在构件受力过大时实现可缩，以免构件损坏。为便于实现这一目的，摩擦连接处必须弯矩小而轴压力大。由于井下荷载多变，一般支架很准实现，故卡环经常拉断。本发明将可缩连接尽量靠近铰接点，在任何情况下，此处弯矩总是比较小而轴压力较大，故能顺利实现可缩。

本发明能够自动调整荷载，充分利用围岩反力，使支架受力均匀化；承载能力大，由于构件长度较短，在任何情况下，构件两端铰接处弯矩为零，大大减小了支架构件的最大弯矩，再加以上述的自动调整荷载的性能，提高了支架承载力，在相同材料下，可为一般支架的3倍以上，提高了材料利用率；可缩性能好；支架复用率高，由于构件变形减小，支架拆除后可以再次装配重复使用；稳定性好；制造简单，成本低。

图1为多铰摩擦可缩U型钢支架主视图。图2为凸铰（4）与构件焊接时的正视图。图3为凸铰（4）侧视图。图4为凹铰（5）与构件焊接时的正视图。图5为凹铰（5）侧视图。

图中给出了本发明的实施例。可缩长构件（2）和可缩短构件（3）通过耳环（7）连接，可缩连接耳环（7）尽量靠近圆柱形定位铰（6），以便顺利实现可缩。构件均为U型钢。定位铰（6）    凸铰（4）和凹铰（5）两部分组成，分别采用合金钢热压而成。图中有3处可缩连接，故需要3×4，即12个耳环（7），其摩擦阻力按设计要求调整。凸铰（4）、凹铰（5）与构件分别焊接。