Устройство для регистрации механических колебаний

 

Изобретение относится к средствам и методам визуального контроля механических колебаний. Оно позволяет упростить процесс наблюдения. Для этого на колеблющемся основании помещают легкосыпучмй материал так, чтобы его поверхность была расположена под углом а р , где р угол 2 естественного откоса материала, и наблюдают зз его истечением в накопительную емкость. VCTPOUCTCO имеет корпус, разделенный на отсеки для легкосыпучего материала . Отсеки образованы вертикальной и горизонтальной перегородками. Расстояние между вертикальной и горизонтальной перегородками определяют по формуле h L-tg p , где h - величина зазора между вертикальной и горизонтальной перегородками, L- расстояние от вертикальной перегородки до свободного конца горизонтальной перегородки, , - угол естественного откоса материала. При наличии колебаний материал истекает в нижний отсек. Накопленный в нижнем отсеке материал может служить мерой контролируемых колебаний.3 ил. С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sl)s G 01 H 1/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕ НТ СССР} " Иоанн

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ пе

h < Л9 Р, К АВТОРСК0МУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4886551/28 (22) 28.11.90

{46) 07.07.93, Бюл, № 25 (71) Институт горного дела СО АН СССР (72) А.Ф.Ревуженко (56) Иориш Ю.Н. Виброметрия. — M., 1963.

Авторское свидетельство СССР

¹. 1408223, кл. 6 01 С 9/18, 1988.

Патент США ¹ 1870140, кл. 73 — 51, 1932. (54)УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ МЕХАНИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ (57) Изобретение относится к средствам и методам визуального контроля механических колебаний. Оно позволяет упростить процесс наблюдения. Для этого на колеблющемся основании помещают легкосыпучий материал так, чтобы его поверхность была расположена под углом a p, где р- угол

Изобретение относится к неэлектрическим методам наблюдения за механическими . колебаниями и может быть использовано, например, в горнодобывающей промышленности, в сейсмологии и других отраслях для визуального контроля.

Цель изобретения — упрощение конструкции.

Для достижения поставленной цели в устройстве для регистрации механических колебаний, содержащем корпус, перегородки, образующие два сообщающихся отсека, и расположенное в корпусе чувствительное к колебаниям рабочее тело, в качестве рабочего тела использован сыпучий материал, перегородки установлены взаимно перпендикулярно с зазором, выбраннымиз соотношения

„„. рЦ „„1825986 А1 естественного откоса материала, и наблюдают за его истечением в накопительную емкость. Устройство имеет корпус, разделенный на отсеки для легкосыпучего материала, Отсеки образованы вертикальной и горизонтальной перегородками. Расстояние между вертикальной и горизонтальной перегородками определяют по формуле 1 т9 р, где h — величина зазора между вертикальной и горизонтальной перегородками, L- расстояние от вертикальной перегородки до свободного конца горизонтальной перегородки,p, — угол естественного откоса материала. При наличии колебаний материал истекает в нижний отсек. Накопленный в нижнем отсеке материал может служить мерой контролируемых колебаний. 3 ил, где h — величина зазора между торцом одной перегородки и плоскостью другой;

L — расстояние от торца другой перегородки до плоскости первой; р,— угол естественного откоса сыпучего материала, Как известно, одной их характеристик сыпучего материала является угол естественного откоса, т.е. угол наклона свободйо отсыпанного материала к горизонту. Легкосыпучим материалом считается зернистый материал с частицами размером 0,5-10 мм.

Угол естественного откоса такого материала составляет 30 и менее. Если свободная поверхность сыпучего материала наклонена под углом естественного откоса, то слой материала, прилегающий к ней, находится в состоянии предельного равновесия. При этом материал внутри насыпи находится в

1825986 условиях допредепьного состояния, Предельное состояние означает. что достаточно весьма малых возмущений, чтобы начались неограниченные деформации, Наличие чувствительного,. находящегося в предельном состоянии слоя, приводит к тому, что даже небольшие возмущения вызывают течение материала. Причем количество перемещенного материала пропорционально времени действия колебаний и увеличивается с увеличением их интенсивности.

Точность способа можно повысить, увеличивая площадь чувствительного слоя. Для этого нужно изменить положение внутри устройства вэаимогарпендикуляркых перегородок, Стабильность работы устройства, реализующего способ, во времени обеспечивается за счет эффекта самозапирания.

Это зна ит, что при отсутствии колебаний сыпучий материал находится в покое. Гечеиие его из верхнего отсека в нижний отсутс вует, Зффект самозапирания. позволяет все время (независимо от наличия колебаний) сохранять угол наклона свободной поверхности постоянным и равным или меньшим угла естественного откоса. Известно, что эффект самозапирания отсутствует у жидкостей. В этом смысле предлагаемые способ и устройство имеют преимущество перед известными, где в качестве чувстви-ельного элемента используют жидкость.

Устоойство позволяет накапливать информацию о колебательном процессе и определять его интегральную обобщеккую характеристику. Зто оказывается необходимым, например, при определении способности вибратора транспортировать горную породу. Г1редлагаемое устройство упрощает такое определение. Причем, кроме простой регистрации механических колебаний, можно гровести измерения и получить количественные характеристики вибрации.

Установление в корпусе предлагаемого устройства взаимоперпендикупярных перегородок позволяет наблюдать истечение сыпучего материала под воздействием колебаний. Дпя регистрации способа необходимо, чтобы поверхность сыпучего материала была наклонена к горизонту под углом а ð, где р, -угол естественного откоса материала, Дпя инициации течения из состояния предельного равновесия теоретически достаточно бесконечно малого возмущения (см, В.В.Соколовский. Статика сыпучей соеды. М,; Фиэматгиз. 1960). IIlpGKтически же, в силу того, что частицы имеют конечные размеры и образуют определенную упаковку, это возмущение конечно. 1Го есть состояние равновесия и течения опре5

3G

55 делены некоторым порогом. Величина этого порога определяет верхнюю границу интенсивности колебаний, которые могут регистрироваться предлагаемым устройством.

Величину указанного порога можно менять, применяя сыпучие материалы, отличающиеся величиной внутреннего трения (угла естественного откоса). Можно менять величину этого порога путем увеличения площади свободной поверхности материала. Для этого нужно уменьшить зазор h или увеличить

L.

Именно конструктивные особенности предлагаемого устройства позволяют наблюдать за истечением сыпучего материала под воздействием колебаний без применения каких-либо оптических приборов.

Сравнение заявляемого устройства с прототипом показало, что оно отличается взаимным расположением перегородок внутри корпуса, одна из которых установлена над другой и перпендикулярно ей, причем между перегородками имеется зазор, величина его выбирается из соотношения

h 5 L tg p, где L — расстояние от торца одной из перегородок до плоскости другой; p — угол естественного откоса сыпучего материала.

На фиг.1 изображено устройство для регистрации механических колебаний; на фиг.2 и 3 — рисунки, поясняющие процесс.

Устройство содержит верхний отсек 1 для легкосыпучего материала 2, нижний отсек 3, вертикальную перегородку 4, горизонтальную перегородку 5 (фиг.1).

Вертикальная перегородка 4 установлена с зазором h относительно горизонтальной перегородки 5 на расстоянии L от свободного конца перегородки 5 (фиг.2).

Способ осуществляют следующим образом.

В исследуемом горном массиве, рудоспуске, выработке, отвале создают вибрацию с целью транспортирования пустой породы, отбитой руды и т.п. Для установления оптимальных режимов работы, в частности для выбора параметров вибромашины, требуется оценить эффективность распространения вибровозбуждения в транспортируемом материале. На определенном расстоянии от вибратора устанавливают устройство для регистрации механических колебаний (фиг.1). Устройство представляет собой коробку из прозрачного материала (оргстекпа), разделенную внутренними перегородками 4 и 5 на отсеки 1 и 3. Сыпучий материал 2 помещают в верхний отсек 1.

Вертикальную 4 и горизонтальную 5 перегородки устанавливают так, чтобы свободная

1825986 поверхность сыпучего материала 2 составлялэ с горизонтом угол а. В силу известно.го эффекта самозапирания свободная поверхность материала будет проходить через точки А и B (фиг.2). Изменяя взаимное располо>кение внутренних перегородок 4 и

5, т,е, меняя h — зазор между перегородкой

4 и перегородкой 5 и L — расстояние от перегородки 4 до свободного конца перегородки 5, можно менять угол а, Если этот угол меньше угла естественного откоса, то материал будет находиться в допредельнам состоянии. Однако частицы, расположенные на поверхности АВ, находятся под действием постоянной скатывающей силы тст

При отсутствии колебаний силы тг» недостаточно, чтобы преодолеть порог чувствительности, и материал находится в покое, При наличии колебаний сила т> преодолевает этот порог, и начинается течение, Уменьшение величины угла а от величины угла рдо 5 — 7 позволяет варьировать порог чувствительности способа. Этого можно достигнуть, уменьшая зазор h или увеличивая длину L. Можно также устанавливать все устройство под определенным углом к горизонту (фиг,З), тогда г =p — д, При фиксированном угле наклона свободной поверхности лекосыпучего материала к горизонту чувствительность способа можно увеличить путем увеличения площади свободной поверхности легкосыпучего материала. Это. однако, может привести к необходимости увеличить габариты устройства.

Оптимальный вариант размеров и взаиморасположение элементов устройства вь.бирается в каждом конкретном случае.

Однако в любом случае должно выполняться требование наклона свободной поверхности материала к горизонту под углом не больше, чем угол естественного откоса, Тогда на основании наблюдений за поверхностью сыпучего материала можно определить ин енсивйасть переданных вибраций.

Следует отл ежить, что предлагаемый способ не позволйрт непосредственно измерить параметры вибрации(амплитуду, частату и 1.ф. Он апр .дел яет,.;|11тегрэльHQB значение вибраций, т.B. способность колебаний транспортирават1- сь:пучий материал, Б ряде случаев зтp явг-.ется конечной цель;О ис<-.ледаваний. В даугих Bny lBA>, когда и Обхадимо изм pvTb конкрет1-:ые параметры, нужна coeöèíèòü предлагаемый способ с известными.

В институте горного дело СО AH СССР проводились опыты по регистрации механических колеааний. Устройство дпя регистрации представляло собой прямоугольную коробку из оргстекла. Внутри нее были установлены две перегородки, укрепленные в корпусе так, что их можно было перемещать, вертикальную — в вертикальной плоскости, а горизонтальную — в горизонтальной. Через отверстие в верхней крышке засыпали кварцевый песок, который наполнял верхний Отсек. Размеры коробки: высота 200 мм, 20 ширина BG мм, глубина 40 мм. "àññòîÿíèå h и длину изменяли. Устройство устанавливали на некотором расстоянии от вибраторэ, Опыты показали, что предлагаемые способ и устройс-во отличаются достаточной чувствитепьность1о и значительно упроща1от наблюдение за колебательным процессам, Формула изобретения

Устройство дпя регистрации механических колебаний, содер>кащее корпус, перегородки, образующие два сообщающихся отсека, и расположенное в корпусе чувгтBHтельное к колебаниям рабочее тело, о т и и

: а ю щ ее с я iBp4, -1то. с цепью упрощения, в качсстве рабачега TBlB использован сь;пучий материал, перегородки установлены взаимна перпендикулярна с зазорам, выбаэнным из соотношеnNA

40 h Ltg p, где h — величина зазора между торцом одной перегородки и плоскостью другой перегородки;

L — расстояние от торца другой перегородки до плоскости первой перегородки; р угол естественного откоса сыпучего материала, 1825986

Фиг.I

Фиг.2

Составитель A.Ðåâóæâíêî

Техред M. Моргентал Корректор M,Ïåòðîåà

Редактор С.Кулакова

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

Заказ 2315 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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