устройство для определения свойств горных пород в массиве

Формула изобретения

Устройство для определения свойств горных пород в массиве, содержащее цилиндрический корпус, в котором размещены индентор и привод индентора в виде соосно установленного винтового стержня и распорного элемента, взаимодействующего с индентором, и рукоятку с динамометрическим узлом, размещенную с возможностью взаимодействия с винтовым стержнем и поворота вокруг его оси, отличающееся тем, что оно снабжено регистрирующим узлом в виде пишущего элемента и каретки с катушками, установленной на корпусе и соединенной с винтовым стержнем с возможностью их одновременного осевого перемещения и поворота в плоскости, перпендикулярной продольной оси устройства, а динамометрический узел выполнен в виде упругих пластин, скрепленных на торцах планками, причем на одной из планок закреплены рукоятка и пишущий элемент, а вторая планка жестко связана посредством гайки с винтовым стержнем.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к испытательной технике и предназначено для оперативного контроля и определения механических свойств горных пород в массиве.

Известно устройство для испытания горных пород в массиве, содержащее цилиндрический корпус, в котором перпендикулярно его оси установлен индентор, а его нагружение осуществляется клиновым приводом [1]

Недостаток этого устройства заключается в том, что оно обеспечивает определение только прочностных показателей свойств пород с помощью датчика усилий, закрепляемого на инденторе.

Известно также устройство для определения твердости горных пород в массиве, состоящее из цилиндрического корпуса с размещенными в нем инденторами, привода инденторов, соосно корпусу установленного винтового стержня.

Внедрение инденторов в стенки шпура осуществляется путем вращения рукоятки, воздействующей на винтовой стержень, имеющий на конце распорный элемент в виде конуса. Рукоятка связана с динамометрическим узлом, воспринимающим усилие внедрения инденторов [2]

Недостатками этого устройства являются также ограниченные функциональные возможности, поскольку регистрируются только усилия вдавливания и определяется один показатель свойств твердость.

Вместе с тем, для более объективной и полной оценки состояния горного массива необходим комплекс показателей его свойств: прочностных, упругих, деформационных, горнотехнических и др.

Поэтому задачей, решаемой изобретением, является обеспечение регистрации полных диаграмм в координатах "нагрузка перемещение индентора" в режиме жесткого нагружения горных пород различными по форме и размерам инденторами.

Поставленная задача решается с помощью устройства, содержащего цилиндрический корпус, в котором размещены индентор и привод индентора в виде соосно установленного винтового стержня и распорного элемента, взаимодействующего с индентором, и рукоятку с динамометрическим узлом, размещенные с возможностью взаимодействия с винтовым стержнем и поворота вокруг его оси, которое снабжено регистрирующим узлом в виде пишущего элемента и каретки с катушками, установленной на корпусе и соединенной с винтовым стержнем с возможностью их одновременного осевого перемещения и поворота в плоскости, перпендикулярной продольной оси устройства, а динамометрический узле выполнен в виде упругих пластин, скрепленных на концах планками, причем на одной из планок закреплены рукоятка и пишущий элемент, а вторая планка жестко связана посредством гайки с винтовым стержнем.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1 изброжено устройство вид сбоку, на фиг. 2 то же, вид сверху.

Устройство содержит цилиндрический корпус 1, в котором размещены сменный индентор 2 и привод индентора в виде соосно установленного винтового стержня 3 с гайкой 4, взаимодействующего с распорным клиновым элементом 5. Распорный элемент 5 перемещается по направляющей 6. Индентор 2 с помощью оправки 7 ввинчивается в клиновую проставку 8 перпендикулярно оси корпуса 1.

Динамометрический узле состоит из сменных упругих пластин 9, скрепленных на концах планками 10, 11. На планке 10 закреплена рукоятка 12. Планка 11 жестко связана с гайкой 4, а через нее с винтовым стержнем 3. На планке 11 соосно корпусу 1 закреплены две направляющие (на чертеже не показаны), по которым перемещается каретка 13 с катушками для бумаги 14. Каретка 13 соединена с винтовым стержнем 3 с возможностью их одновременного осевого перемещения и поворота каретки 13 в плоскости, перпендикулярной оси устройства. Подпружиненный пишущий элемент 15 закрепляется на планке 10.

Устройство работает следующим образом.

Цилиндрический корпус 1 со стороны индентора 2 устанавливается в предварительно пробуренный шнур. Ориентация индентора 2 в плоскости, перпендикулярной оси корпуса 1, и глубина опробования задаются. Вращением рукоятки 12 динамометрического узла через гайку 4 и винтовой стержень 3 проставку 8 на индентор 2.

Каретка с катушками 14 при этом вращается вместе с гайкой 4 и совместно со стержнем 3 перемещается в осевом направлении относительно пишущего элемента 15. Одновременно пишущий элемент 15 отклоняется в плоскости, перпендикулярной оси прибора из-за изгиба упругих пластин 9 под действием прилагаемых к рукоятке 12 усилий вращения. Таким образом, пишущий элемент 15 регистрирует одновременно перемещение клинового распорного элемента 5, пропорциональное перемещение индентора 2 (коэффициент пропорциональности легко рассчитывается или определяется тарировкой) и усилие по изгибу упругих пластин 9 динамометрического узла (пластины тарируются непосредственно на устройстве измерением нагрузок на инденторе с использованием силоизмерителей, например механических прессов).

Полученная диаграмма "нагрузка перемещение индентора" позволяет по известным методикам определять целый комплекс механических свойств горных пород в массиве. Форма и размеры инденторов, жесткость упругих пластин динамометрического узла, режимы испытаний могут изменяться в зависимости от целей и задач изучения свойств горных пород.