Khả năng mang tải của khớp ma sát là lực ma sát chống lại sự dịch chuyển tương đối giữa hai đoạn thép mẫu thử nghiệm dưới tác động của ngoại lực.
Để hai đoạn vì chống có thể trượt được thì điều kiện cần là: P ≥ T = N. (3.1) Trong đó:
P – Ngoại lực tác động, kN;
T – Lực ma sát giữa hai đoạn thép SVP mẫu, tại thời điểm xảy ra sự trượt đầu tiên, kN;
- Hệ số ma sát. Giữa thép với thép, lấy = 0,15.
N – Lực ép chặt hai đoạn thép SVP. Giá trị N bằng tổng giá trị các lực dọc trong bu lông gông, kN.
Để nối hai đoạn thép mẫu, sử dụng hai bộ gơng. Khi đó giá trị N=4.Fo
Fo – Lực kéo sinh ra trong 1 bu lông gông ở trạng thái nhất định của lực siết đai ốc, kN.
Fo = ftb.Abn (3.2)
Ftb- Cường độ tính tốn chịu kéo của bu lơng gơng, kN/cm2; Abn- Diện tích tiết diện thực của thân bu lông, cm2.
Abn lấy theo bảng 3.11 (theo TCVN 5575:2012: kết cấu thép).
Bảng 3.11: Diện tích thực của thân bu lơng theo loại vì chống [16]
TT Loại vì chống Đƣờng kính bu lơng gơng (mm) Diện tích tiết diện thực (cm2) 1 SVP 17 20 2,45 2 SVP 22 24 3,52 3 SVP 27 24 3,52 4 SVP 33 27 4,59
Sau khi thay số vào cơng thức (3.2) ta có khả năng mang tải của khớp ma sát (ứng với giá trị Tmax) và được thể hiện như trong bảng 3.12.
Bảng 3.12: Khả năng mang tải của khớp ma sát
trong vì chống thép hình vịm [16]
TT Loại vì chống
Đƣờng kính bu
lơng gơng (mm) Loại đai ốc
Khả năng mang tải của khớp ma sát (kN)
1 SVP 17 20 M20 80
2 SVP 22 24 M24 115
3 SVP 27 24 M24 115
3.2.2. Phương tiện kiểm định khớp ma sát
Theo bảng 3.14, để kiểm định được khớp ma sát phù hợp với điều kiện các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh, thiết bị gia tải phải tạo được lực tối thiểu 150 kN lên khớp ma sát. Tuy nhiên, sau khi tham khảo các thiết bị kiểm định của Nga và Trung Quốc, cũng như để phục vụ cho mục đích nghiên cứu phát triển các loại hình khớp ma sát sau này, báo cáo lựa chọn thiết bị kiểm định dạng đứng, có khả năng tạo áp lực gia tải không nhỏ hơn 600 kN.
Mặt khác, với các vì chống thép hình vịm linh hoạt hiện đang sử dụng tại Quảng Ninh, độ linh hoạt về kích thước theo phương thẳng đứng từ 100÷320mm. Do đó, hành trình của thiết bị gia tải phải đạt tối thiểu 320mm và có thể tự động vẽ đường đặc tính lực chống làm việc và độ dịch chuyển trượt của mẫu thử nghiệm. Sai lệch đọc số của máy nén không quá 1%.
Một hệ thống đo đạc được thiết lập với mục đích kiểm định. Hệ thống này cho phép thay đổi giá trị tải trọng tác dụng lên cột chống và lên khớp ma sát. Nó có thể đo được giá trị lực dọc trục trong bu lông gông và sự dịch chuyển (linh hoạt) của khớp ma sát, tốc độ và gia tốc đoạn vì chống mẫu.
Hệ thống đo đạc bao gồm 6 bộ cảm biến. Bộ cảm biến số (1) được sử dụng để ghi giá trị ngoại lực tác động trực tiếp lên đoạn vì chống thí nghiệm và khớp ma sát. Cảm biến (2) đặt ở chân mẫu đoạn thép mẫu. 4 bộ cảm biến còn lại để ghi lại giá trị lực dọc trong bu lông gông. Tất cả dữ liệu sẽ được chuyển đến hệ thống ghi và đo đạc (4).
Sự thay đổi giá trị lực bên dưới khớp ma sát sẽ được ghi lại bằng bộ cảm biến (2) theo thời gian. Giá trị này thực chất là phản lực R của bề mặt.
Lực dọc trong các bu lông gông được đo liên tục bằng cách sử dụng các bộ cảm biến như trong hình 3.12. Nó rất quan trọng trong việc giám sát sự thay đổi lực cũng như quá trình làm việc của khớp ma sát.