Породоиспытательный прибор

Авторы патента:

ИГУМЕНЦЕВ ЮРИЙ ВАСИЛЬЕВИЧ

E21C39G01N3/02 -

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ИТИЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик .

< 817255 (61) Дополнительное к авт. саид-ву(22) Заявлено 1506.79 (21) 2782276/22-03 (5цм. к„.

E 21 С 39/00

G 01 и 3/02 с присоединением заявки ¹â€”

Государственный комитет

СССР но делам изобретений н открытий (23) Приоритет

Опубликовано 300381 Бюллетень № 12

М) НЖ 624 ° 131. 43.. 002. 5 (088. 8 ) Дата опубликования описания 300 3,81 (72) Автор изобретения

Ю. B. Игуменцев % Н!?г и TlPOÌÉøë

Государственный научно-исследователь конструкторский и flpoeKTHblA институт

"УкрНИИпроект" (71) Заявитель сти (54) ПОРОДОИСПЫТАТЕЛЬНЫИ ПРИБОР. Изобретение относится к исследова нию физико-механических свойств горных пород и предназначено для исполь-, зования в полевых и лабораторных условиях при испытаниях образцов в горном деле, инженерной геологии н строительстве.

ИЗвестны приборы и установки для определения одного или двух параметров породы, включающие корпус, механизм нагружения, приспособление для размещения образцов породы, породораэрушающий инструмент и зайисывающее устройство (1).

Эти приборы и установки не предназ-15 начены для определения комплекса физико-механических свойств и приме нимы в основнОм при лабораторных исследованиях.

Известен также породоиспытатель- 20 ный прибор, включающий корпус, породоразрушающий инструмент, породоподающее устройство, лентопротяжный механизм записи параметров разрушения горной породы и привод E23 ° 25

Однако конструкция породоразрушающего инструмента не предусматривает автоматическое отключение привода в зависимости от степени изн са его режущих кромок, что не позволяет получать сопоставимо точные показания физико-механических свойств образцов пород, которые связаны с износом режущих кромок породораэрушающего инструмента нелинейной, сложной зависи мост ью.

Цель изобретения вЂ” повыаение точности иэ мере ни я фи зико-механических свойств горной породы.

Цель достигается тем, что прибор снабжен счетчикок потребляемой мощности привода, а породоразрушающий

-инструмент выполнен в виде ножа и снабжен контакторной пластиной с изоляционными обкладками, образующей вместе с ножом электрическую цепь привода.

Причем контакторная пластина закреплена с возможностью перестановки по ширине ножа.

На фиг. 1 схематично изображен породоиспытательный прибор; на фиг.2вид по стрелке A на фиг. 1> на фиг. 3узел I на фиг. 1; на фиг. 4 вЂ” сечение Б-Б на фиг. 3 °

Предлагаемы породоиспытатепьный прибор включает корпус 1, в котором заключены привод 2, кинематически оединенный со шпинделем 3 посредсТВоМ муфты 4, редуктора 5 с шестер817255 ней 6, входящей в контакт с шестерней 7, жестко соединенной через вал 8, опертый. на подшипники 9, с моментомером 19, который, в свою очередь,приводит во вращение шестерню 11, закрепленную жестко на одном валу 12 со шпинделем 3. Вал 12 установлен на

5 радиальном и осевом подшипниках 13 и 14. Шестерня 11 входит в зацепление с шестерней 15, расположенной на одном валу 16 с приемной катушкой 17 лентопротяжного механизма 18.

Перед шпинделем 3, фиксирующим породоразрушающий инструмент 19, расположено породоподающее устройство 20, закрепленное в корпусе 1 винтами 21, позволяющими перемещать и устанавливать его в плоскости, перпендикулярной оси вращения породор азрушающего и нструмент а 19 .

Породоподающее устройство 20 представляет собой цилиндрический корпус Щ

22, внутри которого свободно, но без люфтов, перемещается цилиндр 2 3, с одной стороны которого жестко закреплена обойма 24 с испытуемым образцом 25 породы., а другую сторону под- д пирает пружина 26, расположенная внутри цилиндрического корпуса 22 и выталкивающая с постоянным усилием в пределах+5Ъ цилиндр 23 во всем его диапазоне перемещения в цилиндре 22.

К стенке цилиндра 23 прикреплен винт 27, который проходит по оси цилиндров 22 и 23 и предназначен для перемещения цилиндра 23 в направлении сжатия пружины 26 путем накручивания гайки 28, опиракщейся на стенку цилиндрического корпуса 22, на винт 27.

На внешней поверхности цилиндра 23 по окружности закреплены штыри 29, перемешающиеся в пазах цилиндрическо- 40 го корпуса 22 и предназначенные для предотвращения проворачивания цилиндра 23 в цилиндрическом корпусе 22.

На цилиндрическом корпусе 22 расположен кронштейн 30, в котором перемещается фиксатор 31, входящий в зацепление со штырем 29 и удерживающим цилиндр 23 в положении, при котором пружина 26 сжата.

Для п р м щ ния породоподающего $Q устройства 20 вдоль оси породораэрушающего инструмента 19 на внешней поверхности цилиндрического корпуса

22 имеется резьба, по которой перемещаются гайки 32. фиксируще цилинд- 55 рический корпус 22 относительно винтов 21.

Иоментомер 10 состоит иэ шестерни 33, прижимающейся своим скошенным торцом под действием пружины 34 к роликам 35, расположенным на сбой- d0 ме 36, жестко закрепленной на валу 8.

Шестерня 33 закреплена на валу 8 таким образом, что способна перемещаться вдоль него, сжимая пружину 34, упирающуюся противоположной стороной 65 своей в тарельчатый упоР 37. Торцовая поверхность шестерни 33 через ролик 38 и тягу 39 связана с самопис цем 40, входящим в контакт с миллиметровой лентой 41, намотанной на катушки 17 и 42 лентопротяжного механизма 18 °

Для записи перемещения образца 25 породы относительно породоразрушающего инструмента 19 на внешней поверхности обоймы 24 имеется упор 43,, соединенный через ползун 44 и тягу 45 с самописцем 46, входящим в контакт с лентой 41.

Породоразрушающий и нструмент 19 включает вилку 47, в которой посредством винта 48 жестко закреплены нож 49, изоляционные обкладки 50, в которых с возможностью перестановки по ширине ножа 49 закреплена контакторная пластина 51, соединенная изолированным проводом 52 с токосъемником 53. Нож 49, соединенный с контакторной пластиной 51, образуют замкнутую электрическую цепь привода 2.

Для управления приводом 2 предусмотрена установка в электроцепи электрореле (не показано), соединенного с контактами 54 породоразрушающего инструмента 19 и контактами 55 концевого выключателя 56. Для замера расхода мощности в электрической цепи двигателя установлен счетчик расхода мощности (не показан), который включается выключателем 57, сблокированным с фиксатором 31.

Породоиспытательный прибор работает следующим образом.

В обойму 24 вставляется испытуемый образец 25 породы и, накручивая гайку

28 на резьбу винта 27, отводят цилиндр 23 до срабатывания фиксатора 31, который удерживает его в этом положении, затем отводят гайку 28 в крайнее положение на винте 27. Винтами 21 и гайками 32 устанавливают породоподающее устройство 20 таким образом, что острие ножа 49 упирается в образец 25 породы. Предварительно лентопротяжный механизм 18 заряжается лентой 41, на которой устанавливают самописцы

40 и 46. Включается привод 2, который через муфту 4, редуктор 5, шестерни 6 и 7, моментомер 10 и шестерню 11 приводит вр вращение шпиндель

3 с породораэрушакщим инструментом 19 и катушки 17 и 42 с лентой 41 лентопротяжного механизма 18.

При выводе фиксатора 31 из зацепления со штырем 29 осуществляется подача образца 25 породы с постоянным. усилием в пределах Z5 на всем диапазоне возможного перемещения цилиндра

23 в цилиндрическом корпусе 22 посредством пружины 26 на нож 49 породоразрушающего инструмента 19 и одновременно включают выключа-.елем 57 счетчик расхода мощности приводом. При буре817255 нии и углублении лунки образец 25 породы с обоймой 24 и цилиндром 23 надвигается на нож 49 и упор 43 через ползун 44 и тягу 45 перемещает самописец 46, который вычерчивает на ленте 41 график перемещения образца 25 породы относительно породоразрушающего инструмента 19. .По мере бурения образца 25 породы в кинематике привода. породораэрушающего инструмента 19 возникает дополнительный крутящий момент, который регистрируется на ленте 41 самописцем 40, соединенным через тягу 39 и ролик 38 с торцовой поверхностью шестерни 33, которая, проворачиваясь скошенными торцами по роликам 35 обоймы 36, перемещается вдоль вала 8, сжимая пру>хину 34, пропорционально величине дополнительного крутящего момента. Наличие местной неровности на торцовой поверхности шестерни 33, Щ контактирующей с роликом 38 дает воэможность отмечать самописцем 40 на ленте 41 обороты шпинделя 3.

При бурении происходит изнашивание режущих кромок ножа 49 в зависимости от абразивности образца 25 породы.

При заданном износе режущих кромок но>ха 49 контакторная пластина 51 задевает днище лунки образца 25 породы и отходит от поверхности ножа 49, размыкая электрическую цепь реле (не показано), которое срабатывает и размыкает цепь питания привода 2.

В случае бурения неабразивного образца 25 породы режущие кромки ножа 49 не успевают полностью износиться за весь свободный ход цилиндра 2 3 и. штырь 29 вступает в контакт с концевым выключателем 56, размыкая электрическую цепь реле, которое срабатывает и размыкает цепь питания Щ привода 2.

Глубина вбуривания породоразрушающего инструмента 19 в образец 25 породы до заданного износа режущих кромок ножа 49, т. е. pg отключения 4э привода 2, характеризует абразивность образца 25 породы. Глубину вбуривания ножа 49 определяют по графику, вычерченному на ленте 41 самописцем 46 или по нахождению риски на штыре 29 относительно рисок на цилиндричес- ком корпусе 22.

Полученные данные позволяют более точно определить комплекс характеристик породы, представленной испытанным образцом.

Абразивность может быть выражена глубиной вбуривания ножа,т.е. в мм, или отношением массы изношенной части ножа (в мг) к массе выбуренной породы (в г), твердость породы прямо щ пропорциональна величине усилия подачи образца породы на нож и обратно пропорциональна корню квадратному величины углубки но>ха в образец поро- . ды в начале бурения; коэффициент. иэносостойкости инструментального материала характеризуется глубиной вбуривания ножа в эталонный образец породы и выражен в милиметрах или отношением массы выбурвнной породы к массе из ношенной части ножа (г/мг), э ивргоемкость разрушения прямо пропорциональна величине момента разрушения образца породы в начале сверления, времени одного оборота шпинделя и обратно пропорциональна объему выбурвнной породы за это же время. Этот показатель можно выразить отношением показаний счетчика расхода мощности (в кВ) к массе выбуренной породы (в r) .

На предлагаемом приборе также можно определить временное сопротивление породы на срез,, определяемого по величинам осевого усилия, крутящего момента и углубки ножа в одинаковые моменты времени, провести статическое зондирование грунта, применив для этого вместо породораэрушающего инструмента специальный индентор, в качестве которого может быть применен простой наконечник в виде усеченного конуса. При этом сопротивление грунта смятию прямо пропорционально усилию, развиваемому пружиной 26, и обратно пропорционально площади основания конуса.

Формула изобретения

1. Породоиспытательный прибор, включающий корпус, породораэрушающий инструмент, породоподающев устройство, леитопротяжный механизм записи параметров разрушения горной породы и привод, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повнаения точности измерения физика-механических свойств горной породы, прибор снабжен счетчиком потребляемой мощности привода, а породоразрушающий инструмент выполнен в виде ножа и снабжен контакторной пластиной с изоляционными обкладкаьм,. образующей вместе с ножом электрическую цепь привода.

2. Прибор по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что контакторная пластина закреплена с возможностью перестановки по ширине ножа.

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1..Верон A.È, Ватолин Е.С. и др.

Исследования прочности и деформирувмости горных пород. И., "Наука", 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 226916, кл. G 01 И 3/02, 1964.

817255

Йц.4

Составитель Е.Борисова

ТехредA.Бабинец корректор 4.рароииа

Редактор И.Ткач

Филиал ..ПП "Патент", г. Уигород, ул. Проектная, 4