Wpływ cech konstrukcyjnych złącza ciernego na charakterystykę jego pracy

2

W PŁYW CECH KONSTRUKCYJNYCH ZŁĄCZA

CIERNEGO NA CHARAKTERYSTYKĘ JEGO PRACY

2.1 WSTĘP

O budow a podatna w ykonana ze stalowych profilow anych kształtow ników je st podstaw ow ym typem obudow y zabezpieczającej w yrobiska korytarzowe.

O budow a ta składa się z łukow ych konstrukcji podporow ych (zw anych odrzw iam i) oraz prostoliniow ych konstrukcji podporow ych (zw anych stojakami ciernymi), a także z elem entów w spółpracujących (wykładki, rozpory itp.). Odrzwia, w zależności od rodzaju obudowy, składają się z kilku łukow ych lub prostoliniow ych w alcow anych stalowych kształtow ników korytkow ych różnego typu połączonych strzem ionam i. Stojaki cierne m ogą w spółpracow ać z odrzw iam i lub być stosowane niezależnie jak o elem enty podporowe. Są one w ykonane z dw óch prostoliniow ych odcinków stalowego kształtow nika korytkow ego połączonych strzem ionam i [1, 3].

Podstaw ow ą częścią odrzwi obudow y podatnej i stojaków ciernych są złącza cierne.

Złącze cierne stanow ią dw a zachodzące na siebie kształtow niki połączone za pom ocą strzemion, które zapew niają odpow iednią siłę ich docisku. Siła ta je st sumą w artości sił osiow ych w śrubach lub kabłąkach strzem ion i ma bardzo istotny w pływ na param etry pracy złącza ciernego.

K onstrukcja złącza ciernego um ożliw ia w zajem ne przem ieszczanie się (zsuwy) kształtow ników odrzwi i stojaków ciernych pod w pływ em obciążenia zew nętrznego, a poprzez to zm ianę gabarytów obudow y podatnej. D o zsuw u dochodzi w m om encie przekroczenia przez obciążenie zew nętrzne nośności zsuwnej złącza ciernego. W ten sposób następuje upodatnienie złącza ciernego, a w dalszej kolejności stojaka ciernego lub odrzwi obudow y podatnej. Jeżeli spow odow ana zsuw em zm iana gabarytów obudow y m ieści się w dopuszczalnym zakresie, to obudow a ta zachow uje swoją funkcję i w dalszym ciągu zabezpiecza w yrobisko.

D o opisu pracy odrzwi obudow y podatnej, stojaków ciernych i złącza ciernego oraz w yznaczenia ich param etrów pracy w ykorzystuje się uzyskane na podstaw ie badań stanow iskow ych charakterystyki ich pracy. Przez charakterystykę pracy złącza ciernego, odrzwi obudow y podatnej oraz stojaka ciernego rozum ie się zależność pom iędzy w artością zew nętrznego ich obciążenia a czasem działania tego obciążenia lub w zględnym przem ieszczeniem kształtow ników w spółpracujących w złączu ciernym [1, 2].

Biorąc pod uw agę fakt, że o charakterze pracy stojaków ciernych i odrzwi obudowy podatnej decyduje złącze cierne, m ożna przyjąć, że praca złącza ciernego m a decydujący

w pływ na param etry pracy odrzwi, stojaków ciernych, a w dalszej kolejności całej obudow y podatnej.

A nalizując pracę złącza ciernego, m ożna stwierdzić, że je st ona oparta na w ykorzystaniu zjaw iska tarcia m iędzy w spółpracującym i w złączu kształtow nikam i. Siły tarcia m iędzy kształtow nikam i są w ynikiem działania siły docisku tych kształtow ników oraz w spółczynników tarcia statycznego i kinetycznego pom iędzy ich stykającymi się pow ierzchniam i. Siła docisku kształtow ników je st realizow ana poprzez strzem iona i zależy od w artości sił osiow ych działających w ich śrubach lub kabłąkach. W artości sił osiow ych w śrubach strzem ion lub kabłąkach są z kolei uzależnione od w artości m om entu, z jakim dokręcane są ich nakrętki oraz od w artości w spółczynników tarcia w gw incie i na pow ierzchniach oporow ych pom iędzy nakrętkam i a kołnierzam i strzem ion [4, 7].

M ożna w ięc przyjąć, że strzem iona m ają bardzo istotny w pływ na pracę złącza ciernego. O prócz połączenia konstrukcyjnego, m ają za zadanie zapew nienie odpowiedniej siły docisku m iędzy w spółpracującym i kształtow nikam i przez cały okres pracy złącza ciernego. Siła ta decyduje o param etrach pracy złącza, a w dalszej kolejności o pracy stojaków ciernych i odrzwi. Strzem iona m ają w ięc bardzo istotny w pływ na param etry pracy tej obudowy. P raw idłow a ich konstrukcja, popraw ne w ykonanie i m ontaż m ogą w sposób istotny w płynąć na param etry pracy złączy ciernych oraz bezpieczeństw o pracy w w yrobiskach zabezpieczanych tym typem obudowy.

Z tego tez w zględu przyjęto, iż typ zastosow anych strzem ion w złączu ciernym m a istotny w pływ na postać konstrukcyjną złącza ciernego i w m oże decydow ać o param etrach jego pracy. W celu popraw y charakterystyk pracy obecnie stosowanych złączy ciernych zastosow ano także nowy elem ent konstrukcyjny w postaci klina oporow ego m ontow anego m iędzy w spółpracującym i w złączu kształtow nikam i.

W celu określenia w pływ u typu zastosow anych strzem ion oraz klina oporow ego na param etry pracy złącza ciernego przeprow adzono badania stanow iskow e złączy obciążonych statycznie oraz dynam icznie.

B adania stanow iskow e złączy ciernych poddanych statycznem u osiow em u ściskaniu przeprow adzono zgodnie z PN -91/G -15000/11, a obciążonych dynam icznie, swobodnie spadająca m asą udarow ą z uw zględnieniem PN -97/G -15533 dotyczącej badania dynam icznego stojaków ciernych [5, 6].

2.2 BADANIA ZŁĄCZY CIERNYCH OBCIĄŻONYCH STATYCZNIE

B adania złączy ciernych poddanych statycznem u osiow em u ściskaniu przeprow adzono dla złączy w ykonanych z kształtow nika V29 ze strzem ionam i typu SDO29, SKL29, KX29, K X 29W oraz dla nowej w zm ocnionej konstrukcji strzem ienia typu SDO29w.

W idok złącza ciernego ze strzem ionam i typu SD O 29w przedstaw iono na rysunku 2.1, natom iast sposób obciążenia złącza realizow any w czasie badań przedstaw iono na rysunku 2.2.

Celem badań stanow iskow ych złączy poddanych statycznem u osiow em u ściskaniu było określenie w pływ u typu zastosow anych strzem ion na param etry pracy złączy. D la każdego ze złączy ciernych przeprow adzono badania przy pięciu różnych w artościach w stępnych sił osiow ych w ich śrubach lub kabłąkach. W czasie badań w yznaczono przebiegi czasowe w artości siły (R) przenoszonej przez złącze, przem ieszczenia (z) zsuw ającego się

kształtow nika oraz w artości sił osiow ych (Q) w śrubach strzemion.

Rys. 2.1 W idok złącza c iern eg o z d w o m a strz e m io n a m i ty p u SDO29w

Rys. 2.2 Sposób m o n tażu złącza ciern eg o p rzy staty czn y m osiow ym ścisk an iu

N a rysunku 2.3 przedstaw iono przykładow e przebiegi czasow e w yznaczonych w ielkości dla złącza ciernego ze strzem ionam i typu SDO29, dla których w stępne w artości sił osiow ych w śrubach strzem ion w yniosły po 115±5 kN.

N a podstaw ie w yznaczonych przebiegów m ożna dokonać porów nania param etrów pracy badanych złączy ciernych.

N a rysunku 2.4 porów nano m aksym alne w artości siły przenoszonej przez złączę cierne (jego nośności) (Rmax), dla złączy z badanym i typam i strzem ion przy różnych sum arycznych w artościach w stępnych sił osiow ych (N) w śrubach ich strzem ion lub kabłąków.

A nalizując otrzym ane zależności m ożna stwierdzić, iż w raz ze w zrostem w artości w stępnych sił osiow ych w śrubach strzem ion zw iększają się różnice pom iędzy m aksym alnym i w artościam i sił przenoszonych przez złącza cierne w zależności od typu strzem ion zastosow anych w danym złączu.

O 250

500 750

Rys. 2.3 Czasowe p rzeb ieg i sił osiow ych w ś ru b a c h strz e m io n , siły p rz e n o sz o n e j p rz e z złącze o ra z p rz e m ie sz c z e n ia zsu w ającego się k s z ta łto w n ik a w złączu ciern y m

Rys. 2.4 Zależności m a k sy m aln ej w arto ści siły p rz e n o sz o n e j p rz e z złącze c ie rn e od su m ary czn ej w a rto ści w stęp n y ch sił osiow ych w ś ru b a c h strz e m io n

d la ró żn y ch ty p ó w strz e m io n

M ożna w ięc przyjąć, że typ zastosow anych strzem ion m a istotny w pływ na param etry pracy złącza ciernego. W zakresie przeprow adzonych badań dla w artości wstępnej siły osiowej w każdej śrubie strzem ienia wynoszącej do 90 kN różnice w w artościach przynoszonych obciążeń przez złącza są niewielkie. Przy w artościach sił osiow ych w śrubie w ynoszących 100 kN i 110 kN, zanotow ano w yraźne różnice m iędzy m aksym alnym i w artościam i sił przenoszonych przez badane złącza.

Spośród obecnie stosow anych strzem ion najw yższe w artości maksym alnej siły przenoszonej przez złącze zanotow ano dla złączy ze strzem ionam i o jarzm ach w ykonanych ze

staliwa typu KX29W , a najniższe dla złączy ze strzem ionam i typu SDO29.

B ardzo dobre w yniki zarejestrow ano dla złączy ciernych z strzem ionam i typu SDO29w.

W raz ze w zrostem w artości w stępnych sił osiow ych w śrubach tych strzem ion rośnie w artości siły przenoszonej przez złącza z tymi strzem ionam i w stosunku do pozostałych złączy. D la wstępnej w artości siły osiowej w śrubach strzem ion w ynoszącej 110 kN w zrost maksymalnej siły przenoszonej przez to złącze w stosunku do złącza ze strzem ionam i typu SDO29 w yniósł ok. 14%. Przyczyną tych w zrostów je st w zm ocnienie kołnierzy jarzm a dolnego tego strzem ienia, co istotnie popraw iło jeg o sztywność.

W przypadku złączy ze strzem ionam i typu SKL29 i K X29, w których jarzm a w ykonane są z żeliwa, uzyskane m aksym alne w artości przenoszonej przez nie siły w całym zakresie zm ian w artości w stępnych sił osiow ych w kabłąkach są bardzo zbliżone.

2.3 BADANIA ZŁĄCZY CIERNYCH OBCIĄŻONYCH DYNAMICZNIE

Z łącza cierne ze strzem ionam i typu SKL29 oraz SDO29 i K X 29W poddano także badaniom dynam icznym polegającym na osiow ym obciążeniu złącza swobodnie spadającą m asą udarową.

Rys. 2.5 W idok s ta n o w isk a do b a d a n ia złączy ciern y ch obciążonych u d a re m sw o b o d n ie sp ad ającej m asy

W idok stanow iska pom iarow e z zam ontow anym złączem ciernym przedstaw iono na rysunku 2.5 [1].

G łów nym celem badań było w yznaczenie charakterystyk dynam icznych w postaci

czasow ych przebiegów siły (R ) przenoszonej przez złącza z różnymi typam i strzemion.

N a rysunku 2.6 przedstaw iono charakterystykę dynam iczną złącza ciernego ze strzem ionam i typu K X 29W oraz czasowy przebieg przem ieszczenia (y) zsuw ającego się kształtow nika, a także sił osiow ych w śrubach strzemion. Złącze to zostało obciążone m asą udarow ą (4000 kg) spadająca z w ysokości 0,5 m. W stępne w artości sił osiowych w śrubach strzem ion w yniosły po 92,5±2,5 kN w każdej.

fl 9.1 9Z 9 ) (1.4 9 i

m i . i

Rys. 2.6 C h a ra k te ry sty k a d y n am iczn a złącza ciern eg o ze strz e m io n a m i ty p u KX29W

wn

o io Jb 4 t

ł'. Id

Rys. 2.7 Zależności m ięd zy m a k sy m a ln ą w a rto ś c ią siły p rz e n o sz o n e j p rz e z złącze (Rm a x) a w a rto ś c ią e n e rg ii u d a ru (E) d la ró żn y ch ty p ó w s trz e m io n w złączu ciern y m

N a podstaw ie przeprow adzonych badań określono w pływ typu zastosow anych strzem ion na w artość maksym alnej siły przenoszonej przez złącze cierne oraz całkow itą

w artością przem ieszczenia zsuw ającego się kształtow nika. W yznaczone zależności dla w stępnych sił osiow ych w śrubach strzem ion w ynoszących po 92,5±2,5 kN w każdej ze śrub przedstaw iono na rysunkach 2.7 i 2.8.

0(4 ---

0.1

I * * '

n,i ■

t --- ,--- ,--- ,--- ,---

4 10 20 30 40 50

Ł U

Rys. 2.8 Zależności m ięd zy całk o w itą w a rto śc ią p rz e m ie sz c z e n ia zsu w ająceg o się k s z ta łto w n ik a (y) a w a rto ś c ią e n e rg ii u d a ru (£)

dla ró żn y ch ty p ó w s trz e m io n w złączu ciern y m

Zależności te przedstaw iono w funkcji energii udaru (E) w yznaczonej z następującej zależności:

E = m • g • h (1)

gdzie:

m - w artość m asy udarow ej,

h - w ysokość, z jakiej spada m asa udarowa.

N iepełne zakresy param etrów złączy ze strzem ionam i typu SKL29 i K X 29W przedstaw ione na rysunkach 2.7 i 2.8 są w ynikiem ograniczonej liczby badań jak ie przeprow adzono dla tych złączy.

W zakresie przeprow adzonych badań m ożna stwierdzić, że im bardziej sztywna konstrukcja strzem ion zastosow anych w złączu tym w iększe w artości sił są przenoszone przez te złącza, a jednocześnie rejestrow ane są w nich m niejsze zsuwy.

Spośród badanych złączy najlepsze w yniki zanotow ano dla złączy ze strzem ionam i kabłąkowym i typu K X29W , w których jarzm o w ykonane je st ze staliwa. O prócz w yższych w artości sił przenoszonych przez złącza z tym i strzem ionam i oraz m niejszych zsuw ów zaobserw ow ano także bardziej stabilną prace śrub w czasie obciążenia.

2.4 BADANIA ZŁĄCZY CIERNYCH Z KLINEM OPOROWYM

Celem zastosow ania klina oporow ego w złączu ciernym je st zw iększenie oporów

zw iązanych z przem ieszczaniem się w spółpracujących kształtow ników . O pory te zw iązane są z procesem odkształcania się kształtow ników , strzem ion i klina, który m oże podlegać także procesow i skrawania.

N a rysunku 2.9 przedstaw iono schem at złącza ciernego z klinem oporowym. W złączu tym klin je st m ontow any m iędzy w spółpracującym i kształtow nikam i, tak aby w ypełnił w olną przestrzeń m iędzy ich denkam i [1].

S H a J h v i - i i i T t T K T n o n ( N ' i

Rys. 2.9 S ch em at złącza ciern eg o z k lin em op o ro w y m

Param etram i geom etrycznym i opisującym i kształt klina i m ającym i istotny w pływ na charakterystykę pracy złącza ciernego z klinem są: kąt nachylenia tworzącej klina a, w ysokość klina w początkowej jeg o części h oraz długość L (rys. 2.9). Przyjęto, że szerokość klina oporow ego będzie rów na szerokości denka kształtow nika wewnętrznego.

W złączu ciernym z klinem oporow ym następuje w zrost oporów ruchu przem ieszczającego się w czasie zsuw u górnego kształtow nika, który jest dociskany do dolnego w w yniku działania strzem ion (rys. 2.9). Początek w zrostu tych oporów następuje w m om encie rozpoczęcia kontaktu górnego kształtow nika z klinem oporowym. W tym przypadku, aby doszło do zsuwu, konieczny je st w zrost w artości zewnętrznej siły działającej na górny kształtow nik. Skutkiem tego je st w zrost w artości siły przenoszonej przez złącze cierne, czyli jego nośności.

Zastosow anie klina oporow ego pow oduje w ięc w zrost oporów w złączu, przy których m oże dojść do zsuw u oraz opory w trakcie zsuwu.

D la określenia w pływ u klina oporow ego na charakterystykę pracy złącza ciernego przeprow adzono badania złączy z klinem poddanych statycznem u osiow em u ściskaniu oraz dynam icznem u obciążeniu swobodnie spadająca m asą udarową.

N a rysunku 2.10 przedstaw iono charakterystyki pracy złączy ciernych z klinem i bez klina oporow ego obciążonych statycznie. W obu złączach w artości w stępnych sił osiow ych w śrubach strzem ion były takie same i w ynosiły po 80±5 kN w każdej ze śrub. K lin oporowy był w ykonany ze stali S 235 JR o kącie nachylenia tworzącej (a) w ynoszącym 60, początkowej w ysokości (h) równej w ysokości szczeliny m iędzy w spółpracującym i kształtow nikam i i długości (L) równej 0,2 m.

A nalizując uzyskane charakterystyki m ożna stwierdzić, że dla złącza ciernego z klinem oporow ym obciążenie przez nie przenoszone w zrasta w m iarę przem ieszczania zsuw ającego się kształtow nika. O becność klina oporow ego ogranicza m ożliw ość w ystąpienia dużych

spadków w artości siły przenoszonej przez złącze cierne (jego nośności) w czasie w ystąpienia zsuwu, co pow oduje, że nie dochodzi do nagłych zsuw ów w złączu ciernym. Proces przem ieszczania zsuw ającego się kształtow nika przebiega znacznie płynniej niż w przypadku złącza bez klina oporowego. W ielkość zsuw u je st m niejsza niż dla złącza bez klina oporow ego przez co zm niejsza się podatność złącza ciernego.

800

100 TT---

0 --- T T T---

0 200 400 600 800

czas, s

Rys. 2.10 C h arak tery sty k i p ra c y złącza ciern eg o z k lin em i b ez k lin a o p o ro w eg o

Bardzo istotny w pływ na charakterystykę pracy złącza ciernego z klinem oporowym, oprócz param etrów geom etrycznych klina, m a także m iejsce jeg o montażu.

N a rysunku 2.11 przedstaw iono charakterystykę pracy złącza ciernego z klinem oporow ym o kącie nachylenia tw orzących w ynoszącym 60, zam ontow anego w odległości 0,1m od początkowej kraw ędzi przem ieszczającego się kształtow nika.

z, m

Rys. 2.11 C h a ra k te ry sty k a p ra c y złącza ciern eg o z k lin em op o ro w y m (a = 6o)

A nalizując otrzym aną charakterystykę m ożna stwierdzić, że w początkowej fazie mamy

do czynienia z pracą złącza bez klina oporowego. Po zsuw ie o w artości ok. 0,1 m następuje zm iana charakteru pracy złącza, które zaczyna pracow ać ja k złącze z klinem oporowym.

M ożna przyjąć, że przy tak zam ontow anym klinie oporow ym uzyskana charakterystyka je st złożoną. Zastosow anie klina pow oduje, że w raz ze w zrostem zsuw u następuje zw iększenie oporów ruchu, co przekłada się na w zrost nośności złącza i zm niejszenie jeg o podatności zsuwnej.

Z łącza cierne z klinem oporow ym poddano także badaniom przy osiowym dynam icznym ich obciążeniu swobodnie spadającą m asą udarow ą [2].

B adania przeprow adzono dla złączy ciernych z klinam i o różnych w ym iarach geom etrycznych m ontow anych w różnych odległościach od kraw ędzi przem ieszczającego się w złączu kształtow nika. W w yniku przeprow adzonych badań w yznaczono charakterystyki ich pracy.

a)

b)

Rys. 2.12 C h a ra k te ry sty k i p ra c y złącza ciern eg o z klinem :

(a) i bez k lin a op orow ego, (b) p rz y o b ciążen iu m a są u d a ro w ą sp a d a ją c ą z w ysokości 0,7m

N a rysunku 2.12 przedstaw iono charakterystyki dynam iczne pracy złączy ciernych z klinem (rys. 2.12a) i bez klina oporow ego (rys. 2.12b). O ba złącza były obciążone m asą

spadającą z w ysokości 0,7 m, a w stępne w artości sił osiow ych w każdej ze śrub ich strzem ion w ynosiły po 100±5 kN. W artość kąta nachylenia tw orzących klina oporow ego w ynosiła 12o, a jeg o w ysokość w początkowej części była rów na w ysokości szczeliny między

współpracującym i kształtow nikam i.

Porów nując w yznaczone charakterystyki m ożna stwierdzić, że zastosow anie klina oporow ego pow oduje znaczny w zrost w artości siły przenoszonej przez złącze cierne. Jako że w artość tej siły odpow iada maksym alnej nośności złącza ciernego m ożna uznać, że dzięki klinowi oporow em u rośnie m aksym alna nośność złącza. N ależy także zauw ażyć różnice w samym przebiegu obu charakterystyk. W przypadku złącza z klinem oporow ym obserw ujem y w iększe tłum ienie i szybsze przejście układu w stan ustalony.

Przyczyną tego je st praca klina oporow ego pow odująca zw iększoną dyssypację energii udaru zw iązaną z odkształcaniem się klina oporow ego i jeg o skraw ania przez przem ieszczający się kształtow nik oraz zw iększonym stanem odkształcenia elem entów złącza ciernego.

PODSUMOWANIE

N a podstaw ie przeprow adzonych badań m ożna stwierdzić, że cechy konstrukcyjne złącza ciernego m ają bardzo istotny w pływ na param etry jeg o pracy, a w dalszej kolejności na pracę całej obudow y podatnej w yrobisk korytarzowych.

W zakresie badań w pływ u strzem ion na param etry pracy złącza ciernego m ożna stwierdzić, że podstaw ow ym zadaniem strzem ion je st zapew nienie optym alnych w arunków pracy dla połączenia gw intow ego w ja k najszerszym zakresie obciążeń. A by spełnić to zadanie, ich konstrukcja musi stanowić skuteczne zabezpieczenie dla śrub i kabłąków przed zginaniem w trakcie w stępnego m ontażu i w czasie pracy złącza. Stanowi to w arunek konieczny do uzyskania odpowiedniej i stabilnej siły docisku w spółpracujących w złączu ciernym kształtow ników .

Przeprow adzone badania dowiodły, że nie w szystkie obecnie stosowane strzem iona są w stanie zapew nić praw idłow e w arunki pracy dla połączenia gw intow ego. W szczególności dotyczy to w artości sił osiow ych w śrubach strzem ion powyżej 100 kN. W pływ na to m a zarów no materiał, z jakiego w ykonane są elem enty strzem ienia, ja k i ich konstrukcja.

W zakresie przeprow adzonych badań obecnie stosowanych strzem ion i ich elem entów m ożna stwierdzić, iż najlepsze param etry pracy m ają strzem iona kabłąkow e typu KX29W . D la złączy ciernych z tymi strzem ionam i poddanych osiow em u ściskaniu oraz obciążeniu swobodnie spadającą m asą udarow ą zarejestrow ano bardzo korzystne param etry pracy.

D otyczy to zarów no param etrów w ytrzym ałościow ych, ja k i odkształceniowych.

N ieco słabsze param etry pracy zarejestrow ano dla najczęściej obecnie stosowanych strzem ion typu SDO. W szczególności dotyczy to w yższych w artości w stępnych sił osiow ych w śrubach strzem ion (powyżej 100 kN), które w yw ołują duże deform acje jarzm tych strzemion. W pływ a to negatyw nie na stan obciążenia śrub w tych strzemionach.

W przypadku strzem ion typu SKL29 i K X 29 w yznaczone param etry należy uznać za poprawne. Zagrożenie m oże stanowić sposób niszczenia tych strzemion. Zastosow anie żeliw a jak o m ateriału, z którego w ykonane są jarzm a tych strzem ion, pow oduje, że proces ten przebiega dynam icznie. B rak w yraźnych sym ptom ów deform acyjnych przy zbliżaniu się do krytycznych obciążeń skutkuje niebezpieczeństw em nagłej utraty nośności przez złącze.

Podsum ow ując te badania m ożna stwierdzić, że każdy z analizow anych typów strzem ion stosowanych w złączu ciernym m a określone w ady i zalety. W zależności od w arunków zew nętrznych, w jak ich m ają być zastosow ane te strzem iona, m ożna dobrać odpow iedni ich typ. B ardzo istotnym czynnikiem są także koszty w ykonania strzemion, które w w ielu przypadkach m ają decydujący w pływ na ich dobór.

Badaniom poddano także złącza cierne ze strzem ionam i pow stałym i w w yniku m odyfikacji strzem ienia typu SDO29, poprzez w zm ocnienie kołnierza jeg o jarzm a dolnego (SDO29w). U zyskane wyniki badań złączy ciernych z tym i strzem ionam i wykazały, iż m odyfikacja ta bardzo korzystnie w płynęła na param etry ich pracy. Podw yższenie sztywności jarzm a dolnego popraw iło param etry w ytrzym ałościow e tego strzem ienia. Szczególnie korzystne param etry zanotow ano w przypadku badania złączy ciernych ze strzem ionam i typu SDO 29w przy w yższych w artościach w stępnych sił osiow ych w śrubach strzem ion (powyżej 90 kN).

B adania złączy ciernych z klinem oporow ym i uzyskane na ich podstaw ie wyniki jednoznacznie w skazują, że zastosow anie klina, jak o dodatkow ego elem entu konstrukcyjnego w złączu ciernym w pływ a w sposób istotny na param etry jeg o pracy. Zarów no w przypadku obciążenia statycznego ja k i dynam icznego w złączach ciernych z klinem oporow ym nastąpił w zrost w artości siły przenoszonej przez nie w stosunku do złączy bez klina oporowego.

W zrost w artości sił przenoszonych przez złącze cierne z klinem oporowym, a zatem i jego nośności, przy zachow aniu podatności zsuwnej je st w ynikiem zw iększenia oporów ruchu w złączu w czasie zsuw u i należy to uznać jak o pozytyw ny efekt zastosow ania klina oporowego.

W w ielu przypadkach przy statycznym obciążeniu złącza ciernego z klinem oporowym zarejestrow ano praktycznie ciągły zsuw w złączu. Pow oduje to, że złącze cierne z klinem oporow ym w trakcie zsuw u przenosi w sposób ciągły obciążenie zew nętrzne. O graniczeniu ulegają nagłe nieprzew idyw alne duże zsuwy, w ystępujące często w złączach bez klina oporowego, w czasie których złącze praktycznie nie przenosi żadnego obciążenia.

A nalizując charakterystyki pracy złącza ciernego z klinem i bez klina należy także podkreślić, że dla złącza z klinem oporow ym obserw ujem y w iększe tłum ienie drgań całego układu. Jest to zw iązane z procesem skraw ania i odkształcania się klina oporow ego oraz odkształcania się w spółpracujących kształtow ników , strzem ion i śrub.

Procesy te pow odują zw iększanie w artości sił osiow ych w śrubach strzem ion w trakcie zsuwu. W ystępuje to w przypadku statycznego i dynam icznego obciążenia złączy, co należy uznać także za zjaw isko bardzo korzystne. R ozw iązuje bow iem problem luzow ania się śrub w czasie zsuwów, który pow oduje, że zm niejszeniu ulegają w artości sił, z jakim i dociskane są w spółpracujące kształtow niki. K onsekw encją tego je st nieprzew idyw alne zm niejszenie się nośności odrzwi obudow y podatnej i stojaków ciernych.

N a podstaw ie uzyskanych w yników m ożna stwierdzić, że przedstaw ione rozw iązania konstrukcyjne złączy ciernych stw arzają duże m ożliw ości popraw y ich param etrów , a w dalszej kolejności całej obudow y podatnej w yrobisk korytarzowych.

LITERATURA

1. B rodny J.: Identyfikacja param etrów pracy złącza ciernego stosow anego w górniczej obudow ie podatnej w yrobisk korytarzowych. M onografia nr 377/2013, Politechnika Śląska, Gliwice, 2012.

2. B rodny J.: Tests o f friction joints in m ining yielding supports under dynam ic load.

A rchives o f M ining Sciences Vol. 56 nr 3, 2011, s. 237-266.

3. Chudek M.: O budow a w yrobisk korytarzow ych, część 1. W ydaw nictw o Śląsk, K atow ice 1986.

4. D itrich M.: Podstaw y konstrukcji maszyn. W ydanie II zm ienione, tom 1,2,3, W NT, W arszaw a 1999.

5. P N -9 1 /G -15000/11, O budow a chodników odrzw iam i podatnym i z kształtow ników korytkowych. K ształtow niki korytkow e proste. Badanie złącz.

6. PN-97/G -15533. G órnicza obudow a indyw idualna. Stojaki cierne. W ym agania i badania.

7. Skoć A., Spałek J.: Podstaw y konstrukcji maszyn. Tom 2, W NT, W arszaw a 2008.

WPŁYW CECH KONSTRUKCYJNYCH ZŁĄCZA CIERNEGO NA CHARAKTERYSTYKĘ JEGO PRACY

S treszczen ie: W artykule przedstawiono wyniki badań stanowiskowych złączy ciernych stosowanych w obudowie podatnej wyrobisk korytarzowych. Celem badań było określenie wpływu cech konstrukcyjnych złącza ciernego na jego charakterystykę pracy. Badania przeprowadzono dla prostych złączy ciernych obciążonych statycznie i dynamicznie swobodnie spadająca masą udarową.

Obiektem badań były złącza cierne o różnej postaci konstrukcyjnej wynikającej z zastosowania różnych konstrukcji strzemion oraz dodatkowego elementu w postaci klina oporowego. Uzyskane wyniki wykorzystano do analizy porównawczej badanych złączy.

Słow a kluczow e: obudowa podatna, złącze cierne, strzemiona

dr hab. inż. Jarosław BRODNY, prof. Pol. Śl.

Politechnika Śląska, Wydział Górnictwa i Geologii Instytut Mechanizacji Górnictwa

ul. Akademicka 2a, 44-100 Gliwice e-mail: jaroslaw.brodny@polsl.pl