Устройство для полевых испытаний горных пород

 

Изобретение относится к горному делу и предназначено для испытания прочностных свойств горных пород в массиве. Цель - расширение функциональных возможностей устройства путем обеспечения испытаний при циклическом нагружении и при нагружении со срывом нагрузки. В корпусе 1 устройства перпендикулярно его оси установлен пуансон (П) 3 с клиновым приливом (КП) 4. На корпус 1 оперта гайка 7, размещенная на хвостовике штанги 5. На П 3 установлено червячное колесо 10. Между П 3 и КП 4 размещен торцовый кулачок (ТК) 11 с прямоугольным профилем. В отверстии КП 4 и в прорези клинового участка 6 размещены соответственно фиксаторы взаимного поворота элементов ТК 11 и поворота КП 4 относительно участка 6, выполненные в виде стержней 12, 13 и взаимодействующих с ними электромагнитных катушек 14, 15. Для нагружения участка поверхности циклическими нагрузками включают катушку 15 и удаляют стержень 13 из прорези участка 6. Катушку 14 выключают, и стержень 12 фиксирует взаимный поворот элементов ТК 11. При вращении червячного винта 8 приводом 9 вращаются колесо 10 и КП 4 относительно участка 6. При этом П 3 совершает возвратно-поступательные перемещения по симметричному во времени циклу и нагружает участок породы. При вращении гайки 7 изменяют средний уровень нагрузки на П 3. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

„„ЯЦÄÄ 1612079 (51)5 E 21 С 39/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4617551/24-03 (22) 08.12.88 (46) 07.12.90. Бюл. № 45 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела (72) Е. В. Лодус (53) 622,23.05 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1539315, кл. Е 2! С 39/00, 03, !988.

Авторское свидетельство СССР № 1465569, кл. Е 21 С 39/00, 1987. (54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ПОЛЕВЫХ ИСПЫТАНИЙ ГОРНЫХ ПОРОД (57) Изобретение относится к горному делу и предназначено для испытания прочностных свойств горных пород в массиве. Цель— расширение функциональных возможностей устр-ва путем обеспечения испытаний при циклическом нагруженин и при нагружении со срывом нагрузки. В корпусе 1 устр-ва перпендикулярно его оси установлен пуансон (П) 3 с клиновым приливом (КП) 4.

На корпус 1 оперта гайка 7, размещенная на хвостовике штанги 5. На П 3 установлено червячное колесо 10. Между П 3 и КП 4 размещен торцовый кулачок (ТК) 11 с прямоугольным профилем. В отверстии КП 4 и в прорези клинового участка 6 размещены соответственно фиксаторы взаимного поворота элементов ТК 11 и поворота КП 4 относительно участка 6, выполненные в виде стержней 12, 13 и взаимодействующих с ними электромагнитных катушек 14, 15. Для нагружения участка поверхности циклическими нагрузками включают катушку 15 и удаляют стержень 13 из прорези участка 6., Катушку 14 выключают, и стержень 12 фиксирует взаимный поворот элементов ТК 11.

При вращении червячного винта 8 приводом

9 вращаются колесо 10 и КП 4 относительно участка 6. При этом П 3 совершает возвратно-поступательные перемещения по симметричному во времени циклу и нагружает участок породы. При вращении гайки

7 изменяют средний уровень нагрузки на

ПЗ. ил.

1612079

Формула изобретения

Изобретение относится к горному делу, в частности к устройствам для испытания прочностных сво ", в горных пород в массиве.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства путем обеспечения испытаний при цикли, .ческом нагружении и при нагружении со срывом нагрузки,.

На чертеже представлена схема устройства, общий вид.

Устройство содержит корпус 1 для размещения в скважине 2, пуансон 3, установленный в корпусе перпендикулярно его оси, с клиновым приливом 4, штангу 5 с клиновым участком 6, гайку 7, опертую на корпус и размещенную на хвостовике штанги 5, червячный винт 8 с приводом 9 вращения и червячное колесо 10, установленное на пуансоне 3.

Устройство снабжено торцовым кулачком

11 с прямоугольным профилем, размещен(ным между пуансоном 3 и клиновым приливом 4, фиксатором 12 взаимного поворота элементов кулачка 11 и фиксатором 13 поворота клинового прилива 4 относительно клинового участка 6.

Клиновой прилив 4 выполнен как один из элементов кулачка. Фиксаторы выполнены в виде подпружиненных стержней 12 и 13 для размещения соответственно в отверстии клинового прилива 4 и в .прорези клинового участка, и электромагнитных катушек

14 и 15, взаимодействующих со стержнями.

Нагрузка на пуансоне измеряется датчиком

16, перемещение пуансона — датчиком 17.

Датчики имеют типовую конструкцию. На пуансоне 3 установлен инерционный груз 18.

Устройство работает следующим образом.

Для нагружения участка поверхности стенки скважины 2 плавно изменяющимися усилиями вращают гайку 7 и путем перемещения штанги 5 с клиновым участком 6 перемещают пуансон 3 в направлении стенки скважины и нагружают участок пород под пуансоном 3. Нагрузку регистрируют датчиком 16, деформацию — датчиком 1?.

Для нагружения участка поверхности циклическими нагрузками включают катушку 15, удаляют стержень 13 фиксатора из прорези в клиновом участке 6 и выключают катушку

14, в результате чего стержень 12 фиксирует взаимный поворот элементов кулачка 11.

Вращают винт 8 приспособлением 9. При вращении винта вращаются колесо 10 и прилив 14 относительно клинового участка 6, в результате чего пуансон 3 совершает возвратно-поступательные перемещения по симметричному во времени циклу и нагружает участок породы циклическими усилиями.

При вращении гайки 7 изменяют среднии уровень нагрузки на пуансоне 3.

Для испытаний при срыве нагрузки отключают катушку 15, отчего стержень

13 под действием пружины перемещается в прорезь клинового участка 6 и фиксирует поворот прилива 4, и включают катушку 14, расфиксируя тем самым поворот кулачка. Вращением гайки 7 создают заданный уровень нагрузки и пригружают участок породы повороТом элемента кулачка 11 при вращении колеса 10 приспособлением 9.

При дальнейшем повороте элемента кулачка

11 прямоугольный участок последнего производит срыв нагрузки, пуансон 3 с инерционным грузом перемещается в направлении оси устройства с энергией, пропорциональной энергии упругого восстановления участка породы. Датчиками 16 и 17 фиксируют нагрузку и перемещение пуансона и по этим данным определяют работу упругого восстановления породы. Испытания проводят при разных уровнях нагрузки.

Чередование режимов нагружения выполняют в соответствии с программой испытаний.

Использование предлагаемого устройства позволит определить дополнительно ряд важных характеристик горных пород, в частности способность к упругому восстановлению при разгрузке. Определения эти невыполнимы на других устройствах и проводятся при разных уровнях нагрузки, при обработке участка породы циклическими нагрузками. Результаты этих определений найдут широкое применение в горной механике, в частности при оценке склонности пород к хрупкому разрушению в форме горных ударов и выбросов.

Устройство для полевых испытаний горных пород, содержащее корпус для размещения в скважине, установленный в корпусе перпендикулярно его оси пуансон с приливом, штангу с клиновым участком, гайку, опертую на корпус и размещенную на хвостовике штанги, червячный винт с приводом вращения и червячное колесо, установленное на пуансоне, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения испытаний при циклическом нагружении и при нагружении со срывом нагрузки, оно снабжено торцовым кулачком с прямоугольным профилем, размещенным между пуансоном и клиновым приливом, фиксатором взаимного поворота элементов кулачка и фиксатором клинового прилива относительно клинового участка.