Устройство для исследования образцов материалов горных пород к прессу

 

Использование: для исследования механических свойств горных пород. Сущность изобретений: устройство включает контейнер с образцом, на который разрушающее усилие передается через клин. Рабочие плоскости клина наклонены относительно, продольной и поперечной вертикальных плоскостей Образец установлен вдоль одной из стенок контейнера, а основание клина - на противоположной стенке, 5 ил,

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5П5 G 01 г(3 /08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ г, (К ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4763914/28 (22) 04.12,89 (46) 07.08,92. Бюл. N. 29 (71) Институт горного дела C0 AH СССР (72) В.И.Креймер и M.M,Mèðêèí (56) 1. Авторское свидетельство СССР

N.864047, .кл. .G 01 МЗ/08, 1981.

2.Авторское свидетельство СССР

¹ 1232992, кл. G 01 N 3/08, 1987..

Изобретение относится к средствам разрушения образцов материалов для выявления картины разрушения и предназначено преимущественно для исследованйя" свойств горных пород при их разрушении..

Изобретение касается устройств клиновой формы, которыми разрушают гребенчатый забой в виде чередующихся борозд и высту- пов, причем выступы разрушают, внедряя клин между ними и протягивая его вдоль борозд, Известно устройство для определения прочности и деформированности образца материала (11. Образец устанавливают на основание и нагружают клином. Образец имеет углубление по форме клина. По мере нагружения клина измеряют усилие, при котором разрушается образец, и перемещение клина при разрушении. Недостатком устройства является невозможность исследования разрушения образцов гребенчатой формы при одновременном внедрении и протягивании клина.

Известно устройство (прототип) для исследования разрушения материалов (2). Оно включает двухконсольный гребенчатый об„„5U„„1753343 А1

2 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ

ОБРАЗЦОВ МАТЕРИАЛОВ ГОРНЫХ ПОРОД К ПРЕССУ (57) Использование: для исследования механических свойств горных пород. Сущность изобретения: устройство включает контей нер с образцом, на который разрушающее усилие передается через клин. Рабочие плоскости клина наклонены относительнг(продольной и поперечной вертикальных плоскостей. Образец установлен вдоль одной из стенок контейнера, а основание клина — на противоположной стенке, 5 ил, разец и клин с двумя рабочимй плоскостями, симметрично наклоненными относительно его продольной вертикальной средней плоскости. Клин вводят между гребнями и, нагружая его, наблюдают картину разрушения образца. Недостатком устройства является его. ограниченная информативность из-эа несоответствия условий исследования условиям, которые возникают на забое горной выработки, где клин не только внедряют между гребнями, но и протягивают вдоль них.

Целью изобретения является приближение условий исследования к условиям забоя горных пород.

На фиг.1 изображено предлагаемое устройство, вид сверху; на фиг.2 — вид сбоку; на фиг,3 — вид спереди; на фиг.4 — испытуемый образец; н» фиг.5 — клин.

Устройство включает контейнер 1 и клин 2, Образец 3 специальной формы воспроизводит часть забоя горной выработки с прорезанными прямыми бороздами, между которыми образованы гребни. На фиг,1-3 образец изображен штрихпунктирными линиями с двумя точками. Образец формуется

1753343 из бетона или вырезается из породы и представляет собой основание-перемычку с двумя продольными прямоугольными гребнями (фиг,4). Ширина- и толщина гребней одного образца могут отличаться от размеров гребней другого образца, но расстояние между внутренними гранями гребней должно быть постоянным. На фиг,1-3 штрихпунктирными линиями показаны наибольшие и наименьшие размеры гребней, На фиг.4 наибольшие размеры гребней показаны cflRolllHblìèëèíèями, наименьшие — штрихпунктирными.

Контейнер 1 представляет собой пластины 4, 5, приваренные друг к другу и к основанию 6. Меньшая иэ стенок, отмечен" йых на фиг.2 позицией 4, выше других для удобства распора клина между этой стенкой и образцом 3 в начале работы на стейде. В оСновании 6 предусмотрены отверстия 7, облегчающие удаление образца иэ контейнера после разрушения, Имеются -акже — резьбовые отверстия и вырезы для закрепления образца в контейнере и наблюдения, . Положение, в котором" показан клин 2 на фиг.5 не рабочее, но наиболее наглядное, Клин 2 сварен из плоских 8 и изогнутых 9, 10 пластин, Пластийы 9 изогнуты в одной плоскости, пластинь1 10- в двух, Эти пластины могут быть изготовлены из отдельных сваренных плоских частей.

Отогнутые части пластины 10 образуют рабочие поверхности 11 клина. Эти поверхностй расположень1 симметрично и наклонены относительйо"продольной вертикальной средней плоскостй 12 устройства (фиг,5). Кроме того, эти поверхности наклонены относительно поперечной вертикальной плоскости 13, Плоскость 12 проходит через центр тяжести клийа и перпендикулярна двум его опорным плоскостям, Соответственно количеству опорных плоскостей клин может занимать одно из двух рабочих положений, при каждом из которых шток пресса воздействует нэ ту или иную опорную riiioc. .oñòü.

При одном рабочем положении к;.йй об ращен вниз поверхностью 8 меньшего размера (передней на фиг,5), шток пресса воздействует на поверхность 8 большего размера, верхней поверхностью на фиг.5, образованной ребрами пластин, клин обращен с зазором к перемычке между гребнями разрушаемого образца 3, нижней поверхностью на фиг.5, образованной также ребрами пластин взаимодействует со стенкой 4 контейнера. B другом рабочем положении клин обращен вниз верхней поверхностью нэ фиг.5, шток пресса воздействует на нижнюю поверхность на фиг,5, поверхностью 8 меньшего размера клин обращен с зазором к перемычке образца, поверхностью 8 боль25 лие пресса на рабочих поверхностях 11 вертикальной составляющей, направленной вдоль гребней, и двух горизонтальных, одна из которых отжимает гребень наружу, а другая направлена к перемычке, Соотношение вели30 чин этих составляющих, создающее напряженное состояние и определяющее эффективность разрушения, и является предметом исследования.

Для упрощения изготовления и приме35 нения устройства желательно использовать оба положения клина с одним и тем же контейнером. Для этого толщина перемычек разных образцов должна быть постоянной, а высота и ширина клина должны быть оди40 наковыми. Этот размер, обозначенный буквой а И показанный на фиг.1-3, 5, в сумме с толщиной перемычки образца равен внутренней ширине контейнера.

Для повьц. ения жесткости клина пла45 стины 8 могут быть соединены ребром жесткости.

Позицией 14 (фиг.1-3) отмечены петли для подъемника, а позицией 15 (фиг.4) — точки гребней образца, с которых начинается действие сил, Устройство используют следующим образом.

Вводят в контейнер 1 испытуемый образец 3; устанавливают клин 2 в одном из двух

55 рабочих положений. Клин распирают между точками 15 гребней образца 3 и задней стенкой контейнера 1.,выполненной выше других стенок, Размещают стенд на прессе и прикладывают его усилие к клину 2. По мере возрастания усилия клин продвигается межшего размера взаимодействует со стенкой 4 контейнера, В обоих случаях клин воздействует нэ прямоугольные гребни рабочими поверхно5 стями 11, Им могут быть приданы разные углы наклона относительно вертикальных—, продольной 12 и поперечной 13 плоскостей, например 40 и 50 или 50 и 35" или иные, При переходе от одного рабочего положения к

10 другому, т.е. при повороте на 90 вокруг горизонтальйой оси, параллельной плоскости 13, а также поверхностям 8 и верхней и нижней йоверхностям клийа нэ фиг.5, углы наклона рабочих поверхностей 11 относитель15 но неподвижных координатных плоскостей 12 и 13, а также относительно горизонтальной плоскости меняются, Угол наклона к плоскости

13 становится углом йэклона к горизонтальной плоскости, а угол наклона к гЬризонтальной

20 плоскости становится углом наклона к плоскости 13. Угол наклона к плоскости 12 сохраняется, хотя меняется ориентация относительно нее, От углов наклона зависит величйны составляющих, на которые раскладывается уси1753343 ду гребнями, отжимает их от середины образца наружу и разрушает. В зависимости от условий и целей опыта разрушение может быть полным или частичным, Снимают с пресса контейнер, извлекают из него час- 5 ти разрушенного образца и наблюдают картину разрушения,,. В отличие от прототипа устройство предоставляет исследователю воэможность изучать разрушение образцов специальной 10 формы, воспроизводящей часть забоя гор1 ной выработки и в условиях, приближенных к условиям забоя горных пород.

Формула изобретения.

Устройство для исследования образцов 15 материалов горных пород к прессу, содержащее предназначенный для размещения на одной из плит пресса клин с наклонными рабочими поверхностями, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью приближения условий исследования к условиям забоя горных пород, оно снабжено контейнером, предназначенным для установки на другой плите пресса и размещения в нем образца вдоль одной из его стенок, клин установлен в контейнере основанием на противоположной стенке, а рабочие поверхности клина выполнены под углом и симметрично к плоскости, перпендикулярной опорной и проходящей через центр тяжести клина.

1753343

1753343

Рог.Ф .,.М

Фиг. 5

Составитель В,Креймер

Техред М.Моргентал Корректор А,Ворович

Редактор Т.10рчикова

Производственно-издательский комбйнат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 2762 Тираж -:: Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5