Способ определения абразивности горных пород и устройство для его осуществления
-ь--ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
Союз -Советских
Социалистическими
Республик
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 041077 (21) 2530551/22-03 р д в(д з с присоединением заявки ¹ (УЗ) Приоритет
Е И С 39у00
-Государственный комитет сс.с р. оо делам изобретений н открытий
РЙ УД 622. 289 (088. 8) Опубликовано 1 50283. Бюллетень ¹ 6
Дата опубликования описания 150283
А.B. Сахаров (72) Автор изобретения с
Всесоюзный научно-исследовательский инстит методики и техники разведки (7! ) За яв и тель (54) СПОСОБ ОПРЕЙЕЛЕЯИЯ АВРАЗИВНОСТИ ГОРНЬМ ПОРОЙ .
И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Изобретение относится к горному делу и предназначено для определения абразивности горных пород.
Известен способ определения абраэивности горных пород, включающий воздействие на горную породу при помощи дроби и определение потери ее массы в процессе -измерений (1).
Недостаток этого способа — большая трудоемкость.
Известен также способ, включающий воздействие на горную породу резцом при постоянной осевой нагрузке и скорости движения резца (2).
Недостатком этого способа являет.ея низкая точность.
Цель изобретения — повышение точности измерения и уменьщение трудоемкости.
Укаэанная цель достигается тем, что согласно способу, вклняающему воздействие на горную породу резцом при постоянной осевой нагрузке и скорости движения резца, преобразуют реактивное усилие резца в электрический сигнал посредством:.Установленного на резце датчика, выделяют из полученного сигнала переменную составляющую, определяют ее эффективное значение и среднюю:частоту импульсов исследуемого сигнала формируют си" нусоидаль ный сигнал с час тотой, равной средней частоте нспульсов иссле. дуемого сигнала, эквивалентный ему по энергии, подают сформированный синусоидальный сигнал на вход дифференцирующего Фильтра и по амплитуде сигнала на выходе дифференцирукщего фильтра судят об абразивности горной породы.
Устройство для осуществления способа выполнено в виде датчика усилия резания, разделительного фильтра, подключенного к выходу указанного датчика, счетчика импульсов и блока определения эффективного значения исследуемого сигнала, соединенных с выходом разделительного фильтра, датчика времени, блока определения средней частоты импульсов, входы которого подключены к счетчику импульсов и датчику времени, блока формирования эквивалентного синусоидального сигнала, первый вход которого соединен с блоком
25 определения средней частоты импульсов, а выход подключен к дифференцирующему фильтру и блоку определения эффективного значения эквивалентного сигнала, и блока сравнения, входы коЗО торого соединены с выходами блока
996728
"щь ()=()() (Ю), U= О,„Seuut, определения эффективного значения исследуемого сигнала и блока определения эффективного значения эквивалентного сигнала, а выход подключен ко второму входу блока формирования эквивалентного синусоидального сигнала. 5
На чертеже схематически показано
;устройство, реализующее предлагаемый способ.
Предлагаемый способ осуществляют следующим образом. 10
Алмазный резец с установленным на нем датчиком усилия резания нагружают посредством образца горной породы постоянной осевой нагрузкой и равномерно перемещают относительно образца горной породы. При движении резца в горкой породе на его пути встречаются различные по твердости и конфигурации включения породообразующих минералов, что вызывает флюктуации тангенциального усилия резания.
Измеряют сигнал с датчика усилия резания, выделяют переменную составляющую — исследуемый сигнал, определяют его эффективное значение и сред- 5 нее значение частоты импульсов.
Затем формируют эквивалентный сикусоидалькый сигнал с частотой, равной средней частоте импульсов, амплитуда которого определяется исходя из равенства энергий исследуемого и эквивалентного сйгналов.
Пропускают эквивалентный сигнал через дифференцирующий частотный фильтр. По величине сигнала на выхо- 5 де фильтра судят об абразивности горной породы.
Предлагаемый способ основан на следующих зависимостях: 40
М
Ю ср где .m — число импульсов за время анализа;
f — средняя частота импульсов. 45
Эффективное значение исследуемого сигнала Е имеет вид
4 1"-Ы „= — X. (Ut) и t „1 50 где Ut — эффектив кое з каче ние i-го импульса напряжения.
Эквивалентный сигнал имеет вид где U — максимальная амплитуда эквивалентного сигнала)
1"- ) ср — угловая частота.
Разность (ошибка) энергий сравни- 60 ваемых сигналов равна
Q=Бц — Еэ, де E — эффективное значение эквива9 лентного сигнала. SS коэффициент Ко регулирования величины амплитуды эквивалентного сигнала определяется как
Ез
При g 0 - к 1; e=0- КО=1; 6 0 KQ(1 Амплитуда О„„„щ(te) сигнала на выходе диффере нцирующего фильтра равна где 0; (w) — амплитуда. эквивалентного си нала на входе дифференцирующего фильтрами W(ce) — передаточная функция дифференцирующего фильтра. Устройство состоит из датчика 1 усилия резания, разделительного фильтра 2, счетчика 3 импульсов, блока 4 определения эффективного значения исследуемого сигнала, датчика 5 времени, блока 6 определения средней частоты импульсов, блока формирования 7 эквивалентного синусоидального сигнала, блока 8 определения эффективного значения эквивалентного сигнала, блока 9 сравнения и дифференцирующего фильтра 10. Причем разделительный фильтр подключен на выход датчика усилия. На выход разделительного фильтра подключены блок определения эффективного значения сигнала и счетчик импульсов. Выходы счетчика импульсов и датчика времени подключены на входы блока определения средней частоты импульсов, к которому подключены последовательно соединенные-формирователь эквивалентного синусоидального сигнала и дифферекцирующий фильтр. Блок определения эффективного значения эквивалентного сигнала подключен к выходу формирователя эквивалентного синусоидального сигнала и к устройству сравнения„ которое связано с блоком определения эффективного значения исследуемого сигнала и формирователем эквивалентного синусоида пького сигнала. Устройство работает следующим образом. Датчик 1 усилия резания, установленный на резце, измеряет сигнал, пропорциональный тангекциальному усилию, и преобразует его в напряжение. Сигнал с датчика 1 поступает на раздели тельный фильтр 2, который вырабатывает исследуемый сигнал — переменную составляющую усилия резания. С выхода фильтра 2 сигнал одновременно поступает на счетчик 3 импульсов и на блок 4 определения эффективного значения исследуемого сигнала. С выходов счетчика 3 и датчика 5 времени сигналы поступают в блок 6 определения средней частоты импульсов. Сиг996728 Формула изобретения ВНИИПИ Заказ 894 j51 Тираж 601 Подписное Филиал ППП "Патент",г.ужгород,ул.Проектная,4 нал с выхода блока б поступает на один из входов блока формирования 7 эквивалентного синусоидального сигнала, управляя его частбтой. С выхода формирователя 7 сигнал одновременно поступает в блок 8 определения эффек-. 5 тивного значения эквивалентного,сигнала и на дифференцирующий фильтр 10. . Устройство 9 сравнения выявляет ошибку (разность) выходных сигналов .блоков 4 и 8.-Сигнал ошибки с выхода уст-36 ройства 9 поступает на второй вход формирователя 7 и управляет амплитудой эквивалентного сигнала. Выходной сигнал с Фильтра 10 несет информацию об абразивности, горной породы, так 35 . как учитывает и частоту ударов (импульсов) и их эффективное значение. Техническая эффективность способа и реализующего его устройства заключается s повышении точности оценки . абразивности горных пород, так как предлагаемый способ учитывает влияние на износ инструмента как частоты, так и амплитуды ударов в отличие от asвестного, где учитывается только амп- 25 литуда. 1. Способ определения абразивиосЗО ти горных пород, включающий воздействие на горную породу резцом и и постоянной осевой нагрузке и скорости движения резца.,„-о т л и ч а вшийся тем, что, с целью повышения точности измерения и уменьшения трудоемкости, преобразуют реактивное усилие резца в электрический сигнал посредством .установления на резце датчика, выделяют из полученного сиг- @ нала переменную составляющую, определяют ее эффективное значение и среднюю частоту импульсов исследуемого сигнала, формируют синусоидальный сигнал с частотой, равной средней частоте импульсов исследуемого сигнала, эквивалентный ему по энергии, подают сформированный синусоидальный сигнал на вход дифференцирующего фильтра и по амплитуде сигнала на выходе дифференцирующего Фильтра судят об абра" зивности горной породы. 2. Устройство для определения абразивиости горных пород, о т л и ч аю щ е е с я тем, что оно выполнено в виде датчика усилия резания, раз делительного фильтра, подключенного к выходу указанного датчика, счетчи- . ка импульсов и блока определения э<рфективного значения исследуемого сиг1 нала, соединенных с выходом разделительного Фильтра, датчика времени, блока определения средней частоты импульсов, входы которого подключены к счетчику импульсов и датчику времени, блока Формирования эквивалентного синусоидального сигнала, первый вход которого соединен с блоком определения средней частоты импульсов, а выход подключен к дифференцирующему Фильтру и блоку определения эффективного значения эквивалентного сигнала, и блока сравнения, входы которого соединены с выходами блока определения эффективного значения исследуемого сигнала и блока определения эффективного значения эквивалентного сигнала, а выход подключен ко второ» му входу .блока формирования эквивалентного синусоидального сигнала. Источники информации, принятые so внимание при экспертизе 1. Породы горные. Метод контрольного определения категорий по бури-. мости для вращательного бурения. Отраслевой стандарт. 0СТ-41-89-74 Министерства геологии СССР. 2. Барон Л.И. Коэффициенты крепос ти горных пород. М., Наука, 1Ч72, 
