Прибор для определения механических свойств горных пород

(и) 56I892

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Реслублик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 08.07.74 (21) 2042565/03 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 15.06.77. Бюллетень № 22

Дата опубликования описания 08.07.77 (51) М. Кл. - G 01 N 3/00

Гасурврственный каиктет

Завета Микистрав СССР па делам изааретекек и аткрыткй (53) УДК 624.131.43 (088.8) (72) Авторы изобретения

К. А. Ардашев, О. П. Лялин, Б. В. Матвеев, Г. В. Михеев и П. И. Немировский

Всесоюзный научно-исследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела (71) Заявитель (54) ПРИБОР ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ

ГОРНЫХ ПОРОД

Изобретение относится к горнорудной и угольной промышленности, в частности к области определения механических свойств горных пород.

Известен прибор для определения прочности горных пород, содержащий нагрузочное устройство и силоизмерительное устройство с фиксатором положения механического динамометра в с>катом состоянии (1).

Известен также прибор указанного назначения, нагрузочное устройство которого снабжено плавающей гайкой с шаровыми шпонками, а ее хвостовик оборудован зубчатой муфтой (2).

Недостатком обоих приборов является невозмо>кность определения деформационных характеристик.

Цель изобретения — обеспечение возможности определения деформационных характеристик. Это достигается тем, что в приборе для определения механических свойств горных пород на образцах произвольной формы методом сосредоточенного нагружения, включающем нагрузочное устройство, размещенное в корпусе, и силоизмерительное устройство с фиксатором положения механического динамометра в сжатом состоянии, корпус нагрузочного устройства снабжен поворотной втулкой с элементом ее стопорения относительно корпуса, а также элементом стопорения фиксатора положения механического динамометра относительно поворотной втулки, которая соединена с корпусом нагрузочного устройства и с фиксатором.

На чертеже показан предлагаемый прибор.

11рибор состоит из рамы, включающей основание !, штанги 2 и верхнюю траверсу 3; нагрузочного устройства, содержащего корпус

4 с крышкой 5, червяк 6, червячное колесо 7, 10 плавающую гайку 8, соединенную с червячным колесом шаровыми шпонками 9, ходовой ипнт 10, который одним концом ввинчен в гайку 8, а другим упирается через подшипник

11 в плунжер 12, и нагрузочные инденторы

15 13, например стандартные стальные шарики; узла настройки на размер образца, включающего шток 14, винт 15, упорный подшипник

16 и маховичок 17; силоизмерительного устройства, в состав которого входят стандартный мсханический динамометр 18 (например типа ДОСМ), фиксатор положения механического дпиамомстра в сжатом состоянии в ьидс полого винта 19, надетого на хвостовик гайки 8, связанного с ней нереверсивной зуб25 чатой муфтой 20 через шпонку 21 и ввернутого в поворотную втулку 22, которая может быть застопорена в крышке 5 корпуса 4 вингом 23, стопорный маховпчок 24 и пружинный двигатель 25; устройства для измерения сбли39 жения нагрузочных ин енторов 13, состояще561892 го из индикаторов 26, расположенных во втулках-струбцинах 27, которые могут быть неподвижно соединены со штоком 14 стопорными винтами 28, и установочных винтов 29, ввернутых в плунжер 12 и упирающихся головками в измерительные наконечники индикаторов 2б.

Устройство работает следующим образом.

Испытываемый образец размещается между нагрузочными инденторами 13. Настройка на размер образца осуществляется вращением маховичка 17 при отпущенных винтах

28; последнее обеспечивает свободное скольжение штока 14 по втулкам-струбцинам 27.

Вращение маховичка li передается винту 15, в результате чего шток 14, благодаря шпоночному соединению с траверсой 3, перемещается вверх или вниз. Настройка заканчивается доведением инденторов до легкого касания с образцом.

11осле настроики на размер образца в зависимости от вида испытания (на прочность или на деформируемость) стопорные винты 28 лиоо остаются отпущенными (определение прочности), либо ввинчиваются и скрепляют шток 14 с втулками-струбцинами 27 (определение деформируемости).

11оследующее нагружение образца производится вращением раоочей рукоятки, при котором приходит в движение пара червяк б— червячное колесо 7, а от последнего через шаровые шпанки 9 вращение передается плавающей гайке 8. 1ак как перемещение гайки

8 в осевом направлении ограничивается упором ее хвостовика либо в динамометр через упорный подшипник (смещение вниз), либо в полый винт 19 (смещение вверх), то винт

i0 благодаря шлицевому соединению со ступицей верхней крышки корпу.са 4 нагрузочного устроиства перемещается вверх или вниз в зависимости от направления вращения рабочеи рукоятки, 11ри движении вверх винт 10 через упорныи подшипник 11 толкает вверх плунжер 12.

Происходит нагружение образца. 11ри этом динамометр воспринимает на себя реакцию силы нагружения образца. Нагруженными оказываются следующие элементы несущей рамы: основание — штанги 2 — траверса 3.

ilpz включенном механизме фиксации (испытание на прочность, образец нагружается до раскалывания) винт 23 завернут до упора, и поворотная втулка 22 застопорена относительно крышки 5. Зубчатая муфта 20 вращается через шпонку 21 совместно с гайкой

8 и благодаря соответствующему наклону зубьев проскальзывает по винту 19. Поэтому винт 19 получает вращение лишь от пружинного двигателя 25 и, перемещаясь по резьбе во втулке 22, остается прижатым к буртику хвостовика гайки 8, следя таким образом за перемещением гайки 8 вниз на величину сжатия динамометра.

В момент разрушения (раскалывания) образца под действием энергии сжатого динамометра плавающая гайка 8 стремится переместиться вверх. Однако этому препятствует винт 19, так как резьбовое соединение его с втулкой 22 выполнено самотормозящимся.

5 Поэтому гайка 8 остается на месте и, следовательно, показание динамометра 18 фиксируется. При этом нагруженными оказываются следующие элементы несущей рамы: основание 1 — штанга 2 на участке между основа10 нием 1 и верхней крышкой корпуса нагрузочного устройства — корпус 4 нагрузочного устройства с крышкой 5.

После записи показания динамометра, соответствующего раскалывающей нагрузке, 15 вращением рабочей рукоятки в обратном направлении через муфту 20, которая своими зубцами увлекает винт 19, последний возвращается в исходное положение, одновременно разгру.жается динамометр и заводится пружина двигателя 25. При этом винт 10 втягивается в гайку 8 и на соответствующую величину опускается вниз плунжер 12.

Определения деформационных характеристик непосредственно сводятся к измерению

25 нагрузок и соответствующих им контактных деформаций внедрения инденторов в породные образцы.

Для разделения упругих и пластических деформаций цикл испытания образца состоит из ступенчатого нагружения и разгружения.

Индикаторами 2б, которые при определении деформационных характеристик через втулки-струбцины 27 неподвижно скреплены со штоком 14 винтами 28, под нагрузкой фиксируется суммарная деформация внедрения, после разгрузки — пластическая (остаточная), а их разность дает упругую деформацию.

Для отключения механизма фиксации сначала при ввернутом до упора винте 23 вра40 щением рабочей рукоятки полый винт 19 приводят в крайнее верхнее положение (пружина двигателя 25 при этом заводится до упора). Затем до упора вворачивают маховичок

24, в результате чего винт 19 стопорится в

4 поворотной втулке 22. Далее винт 23 выворачивается и поворотная втулка 22 получает возможность вращаться в крышке 5 корпуса

4. В результате во время нагружения зубчатая муфта 20, вращаясь совместно с гайкой

5р 8, проскальзывает по винту 19, но винт, будучи в данном случае застопоренным в резьбе втулки 22, не следует за перемещением плавающей гайки 8 вниз.

Во время разгрузки зубчатая муфта 20

55 своими зубцами увлекает винт 19. Последний застопорен маховичком 24 в поворотной втулке 22. В результате весь узел механизма фиксации свободно проворачивается в крышке 5 корпуса 4 (винт 23 вывернут). При этом

60 винт 10 втягивается в гайку 8, на соответствующую величину опускается плунжер 12 и образец разгружается. Одновременно разгружается динамометр. Гайка 8, вращаясь, перемещается вверх, не встречая буртиком хво65 стовика винт 19.

561892

Формула изобретения

Составитель Н. Липа

Тскред И. Карандашова

Редактор 11. Коркенко

1,ор1 ектор Н. Аук

Заказ 1467/8 Изд. гтв о30 Тирани 1109 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

Прибор для определения механических свойств горных пород на образцах произвольной формы методом сосредоточенного нагружения, включающий нагрузочное устройство, размещенное в корпусе, и силоизмерительное устройство с фиксатором положения механического динамометра в сжатом состоянии, отл и и а ющи и ся тем, что, с целью определения деформационных характеристик горных пород, корпус иагрузочного устройства сиаб:кен соеди1:.снной с ним и с фиксатором поворотной втулкой с элементом ее стопорения относительно корпуса, а также элемен5 том стопорения указанного фиксатора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство № 332223, М.

Кл.г- Е 21С 39/00, 1970.

10 2. Авторское свидетельство М 415370, М Кi г E 21С 39/00 1972