Устройство для полевых испытаний горных пород

 

Использование: испытание горных пород грунтов на прочность в скважине. Сущность изобретения: устройство содержит цилиндрический корпус 1, установленные в корпусе пуансон 7, рейку 8, кулису 9, зубчатое колесо 3, штангу 4, кинематически связанную с колесом 3 посредством дополнительного колеса 12 и передачи 13. Кулиса 9 соединяет рейку 8 с колесом 3, а пуансон 7 соосно устанавливается на рейке 8. В корпусе установлены электроманитные фиксаторы 10, 11 поворота кулисы 9 относительно корпуса и колеса 3. Груз 5 подвижно установлен на штанге 4, пружина 6 связывает груз со штангой. Для испытаний при статическом нагружении устройство снабжено винтовым приводом 14 перемещения штанги 4. При перемещениях штанги 4 под действием груза 5 колесо 3 либо перемещает рейку 8 и пуансон 7 в осевом направлении, если включен фиксатор 10, либо осуществляет повороты рейки 8, если включен фиксатор 11. 1 ил.

Изобретение относится к испытательной технике, к испытаниям горных пород, грунтов в полевых условиях.

Известно устройство для полевых испытаний горных пород, содержащее цилиндрический корпус для размещения в скважине, установленную в нем штангу, груз, подвижно установленный на штанге, пружину, связывающую груз со штангой, и пуансон, кинематически связанный со штангой.

Более близким к предлагаемому является устройство для полевых испытаний горных пород, которое содержит цилиндрический корпус для размещения в скважине, установленные в нем зубчатое колесо, штангу, кинематически связанную с колесом, груз, подвижно установленный на штанге, пружину, связывающую груз со штангой, и пуансон, связанный с колесом.

Недостаток устройства состоит в том, что нанесение циклических ударных нагрузок проводится по фиксированным направлениям и без возможности нанесения ударных нагрузок по касательной к этим направлениям. Чередование нагружения точек поверхности стенки скважины ударами по избранному направлению и по касательной к этому направлению приводит к ослаблению участка стенки в зоне силового воздействия, а значит и к изменению параметров нагружения стенки скважины.

Целью изобретения является обеспечение испытаний с нанесением ударов как по разным направлениям, так и по касательной к этим направлениям.

Цель достигается тем, что устройство снабжено рейкой, кулисой, связывающей рейку с колесом, фиксатором поворота кулисы относительно корпуса и фиксатором поворота кулисы относительно колеса, при этом пуансон соосно закреплен на рейке.

При такой конструкции устройства режим нанесения ударов зависит от фиксаторов. Если кулиса зафиксирована от поворота относительно корпуса, то рейка будет перемещаться при поворотах колеса вдоль своей оси и пуансон, по-новому установленный на рейке, будет нагружать ударами по выбранному направлению. Если кулиса зафиксирована относительно колеса, то она будет вращаться вместе с ним, а рейка и пуансон будут наносить удары по касательной к ранее выбранному направлению. Этим достигается цель.

Известно техническое решение, в котором применяют рейку, связанную с пуансоном. Отличие предлагаемого решения состоит в том, что в нем рейка связана с пуансоном через кулису и два фиксатора, а в известном решении - через колесо и направляющую. Это создает разные эффекты: возможность изменять направления нагружения - в известном решении и возможность изменять направление с нанесением ударов по касательной - в предлагаемом решении. Это доказывает существенность отличий предлагаемого решения.

На чертеже представлена схема устройства.

Устройство для полевых испытаний горных пород содержит цилиндрический корпус 1 для размещения в скважине 2, установленные в нем зубчатое колесо 3, штангу 4, кинематически связанную с колесом, груз 5, свободно установленный на штанге, пружину 6, связывающую груз со штангой, и пуансон 7, связанный с колесом.

Устройство снабжено рейкой 8, кулисой 9, связывающей рейку с колесом, фиксатором 10 поворота кулисы 9 относительно корпуса 1 и фиксатором 11 поворота кулисы 9 относительно колеса 3. Пуансон 7 соосно установлен на рейке 8.

Кинематическая связь штанги 4 с колесом 3 осуществляется через дополнительное колесо 12 и передачу 13. Для испытаний при статическом нагружении устройство снабжено винтовым приводом 14 для перемещения штанги 4. Фиксаторы выполнены электромагнитными.

Устройство работает следующим образом.

Для нагружения стенки скважины 2 по выбранному направлению включают фиксатор 10, смещают груз 5 из положения равновесия. При колебаниях груза 5 под действием пружины 6 происходят осевые перемещения штанги 4, повороты колеса 3, осевые перемещения рейки 8 с нанесением ударов пуансоном 7. Для испытаний при нанесении ударов по касательной к выбранному направлению плавным перемещением штанги 4 вперед подводят пуансон к поверхности стенки, выключают фиксатор 10 и включают фиксатор 11. При колебаниях груза колесо 3 совершает повороты вместе с кулисой 9 и рейкой 8, а пуансон 7 наносит удары по касательной к предыдущему направлению. Для испытаний при статическом нагружении штангу 4 перемещают с помощью винтового привода 14.

Устройство позволяет проводить нагружение в новых условиях - при нанесении ударов не только по выбранному направлению, но и по касательной к этому направлению.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛЕВЫХ ИСПЫТАНИЙ ГОРНЫХ ПОРОД, содержащее цилиндрический корпус для размещения в скважине, установленные в нем зубчатое колесо, штангу, кинематически связанную с колесом, груз, подвижно установленный на штанге, пружину, связывающую груз со штангой, и пуансон, связанный с колесом, отличающееся тем, что, с целью обеспечения испытаний с нанесением ударов как по разным направлениям, так и по касательной к этим направлениям, оно снабжено рейкой, кулисой, соединяющей рейку с зубчатым колесом, фиксатором поворота кулисы относительно корпуса и фиксатором поворота кулисы относительно зубчатого колеса, при этом пуансон соосно закреплен на рейке.

РИСУНКИ

Рисунок 1