Способ определения абразивности горных пород и устройство для его осуществления

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз -СоветскихСоцивлистииескивРеспублик он 996728(22) Заявлено 041077 (21) 2530551/22-03 Р 1 М Кд з с присоединением заявки Мо. оо делам изобретений и открытийОпубликовано 150283. Бюллетень М 9 бДата опубликовании описании 1 50283 72) Автор изобретен сВсесоюзный научно-исследовате методики и техники разв ий инсти аяви СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АВРАЗИВНОСТИ ГОРНЬЙ ПОРО И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ я к горномуя определения ления абралючающий оду при по- потери ее й 11 .ба - боль 5 включающи ду резцом узке и ск 15 оба явля повью ение точьщение т оем т о н уче ач Изобретение относитс делу и предназначено дл абразивности горных пород Известен способ опреде эивности горных пород, вк воздействие на горную по мощи дроби и определение массы в процессе .измерен Недостаток этого спос шая трудоемкость. Известен также способ воздействие на горную по при постоянной осевой на рости движения резца (21 Недостатком этого споности измерения и умен руд кости.Укаэанная цельдостигае ся тем, что согласно способу, вклняающему воздействие на горную породу резцом при постоянной осевой нагрузке и ско- . рости движения резца, преобразуют реактивное усилие резца в электричес кий сигнал посредствонс.установленног а резце датчика, выделяют из дол нного сигнала переменную составляющую, определяют ее эффективное зн ение и среднюю:частоту импульсов ЗО исследуемого сигнала, формируют си" нусоидальный сигнал счастотой, равной средней частоте нспульсов иссле дуемого сигнала, эквивалентный ему по энергии, подают сформированный синусоидальный сигнал на входдиффе" ренцирующего 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 времеви, 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 подклняен к дифференци" рующему Фильтру и блоку определенияэффективного значения эквивалентного сигнала, и блока сравнения, входы которого соединены с выходами блока996728 О= о,виол С,определения эффективного значения исследуемого сигнала и блока определения эффективного значения эквивалентного сигнала, а выход подключен ко второму входу блока формирования эквивалентного синусоидального сигнала. 5На чертеже схематически показано ;устройство, реализующее предлагаемый способ.Предлагаемый способ осуществляют следующим образом. 1 О 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 породообразующихминералов, что вызывает Флюктуации тангенциального усилия резания.Измеряют сигнал с датчика усилия резания, выделяют переменную составляющую - исследуемый сигнал, определяют его эффективное значение и среднее значение частоты импульсов,Затем формируют эквивалентный сикусоидалькый сигнал с частотой, равной средней частоте импульсов, ампли- туда которого определяется исходя из ЗО равенства энергий исследуемого и эквивалентного сйгналов.Пропускают эквивалентный сигнал через дифференцирующий частотный фильтр. По величине сигнала на выхо де фильтра судят об абразивности горной породы. Предлагаемый способ основан на следующих зависимостях: 40Мсргдещ - чиСло импульсов за времяанализа;Е - средняя частота импульсов, 45Эффективное значение исследуемого сигнала Е имеет вид1:Е= - 7. (01),и5 Огде Ш - эффективное значение 1-гоимпульса напряжения,Эквивалентный сигнал имеет вид где Ои - максимальная амплитуда экв ив але нт ного сигналаф-)ср - угловая частота.Разность (ошибка) энергий сравни О ваемых сигналов равна Я=Ец-Еэ,де Е - эффективное значение эквива 9лентного сигнала. 5 Коэффициент КО регулирования величины амплитуды эквивалентного сигнала определяется какЕзКа етогда Е -,К Е иО9 = 0О 0 КО 1Амплитуда Овщ(и/)сигнала на выходе дифференцирующего фильтра равна где 0;(и) - амплитуда эквивалентногосинала на входе дифференцирующего Фильтра;И(а) - 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 б 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 вы" ходу формирователя эквивалентного синусоидального сигнала и к устройству сравнения которое связано с блоком определения эффективного значения исследуемого сигнала и формирователем эквивалентного синусоидапького 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 разделительный 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 НИИПИ Заказ 894/51 Тираж дписное Филиал ППП "Патент",г.ужгоро тная,нал с выхода блока б поступает наодин 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 устройства 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 в повышении точности оценки, абразивности горных пород, так как предлагаемый способ учитывает влияние на износ инструмента как частоты, так и амплитуды ударов в отличие от известного, где учитывается только амплитуда. 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 вщ и й с я 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 О 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 а . ю щ е е с я тем, что оно выполнено в виде датчика усилия резания, раз делительного фильтра, подключенногок выходу указанного датчика, счетчи- . ка импульсов и блока определения эрФективного 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 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 второму входу .блока формирования эквивалентного синусоидального сигнала. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Породы горные. Метод контрольного определения категорий по бури-,мости для вращательного бурения. Отраслевой стандарт. ОСТ-89"74 Министерства геологии СССР.2. Барон Л.И. Коэффициенты крепости горных пород, М., фНаука, 1972,