Породоиспытательный прибор

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИ ИИЛЬС 1 ВУСоюз Советских Социайистических Республикоц 817255 61) Дополнительное к авт, саид-ву 1)М. Кд.Е 21 С 39/00 О 01 й 3/02 Заявлено 15.06.79 исоедииеииеы эеяв 1)2782276/22-03 осударствеииый коми СССР ио делам изобретеиии открытий. Изобретение относится к исследованию физико-мвханических свойств горных пород и предназначено для исполь-,зования в полевых и лабораторныхусловиях при испытаниях образцов вгорном деле, инженерной геологии нстройтельстве,Известны приборы и становки дляопределения одного или двух параметров породы, включающие корпус, механизм нагружения, приспособлениедля размещения образцов породы, породораэрушающий инструмент и эайисывающев устройство 1.Эти приборы и установки не првдназ начены для определения комплексафизико-мвханичвских свойств и применимы в основнОм при лабораторныхисследованиях,Известен также породоиспытательный прибор, включающий корпус, породоразрушающий инструмент, породоподающее устройство, лентопротяжный механизм записи параметров разрушениягорной породы и привод 12125Однако конструкция породоразрушаихдего инструмента не предусматриваетавтоматическое отключение приводав зависимости от степени изн оса егорежущих кромок, что не позволяет получать сопоставимо точные показания физико-механических свойств образцов пород, которые связаны с износом режущих кромок породоразрушающего инструментанелинейной, сложной зависи мост ью.Цель изобретения - повыаенив точности измерения физико-механических свойств горной породы.Цель достигается тем, что прибор снабжен счетчикок потребляемой мощности привода, а породоразрушающий нструмент выполнен в виде ножа и снабжен контакторной пластиной с изоляционными обкладками, образующей вместе с ножом электрическую цепь ипривода.Причем контакторнарвплвна с возможностьпо ширине ножа.На фиг. 1 схематично изображен породоиспытатвльный прибор; на фиг. вид по стрелке А на фиг. 1 на фиг, узел 1 на фиг, 1; на фиг. 4 - сечение Б-Б на фиг. 3Предлагаемы породоиспытатепьный прибор включает корпус 1, в котором заключены привод 2, кинематически ,оединенный со шпинделем 3 посредством муфты 4, редуктора 5 с шестерней 6, входящей в контакт с шестерней 7, жестко соединенной через вал 8,опертый. на подшипники 9, с моментомером 1 Э, который, в свою очередь,приводит во вращение шестерню 11, закрепленную жестко на одном валу 12 сошпинделем 3. Вал 12 установлен на5радиальном и осевом подшипниках 13и 14, Шестерня 11 входит в зацепление с шестерней 15, расположенной наодном валу 16 с приемной катушкой 17лентопротяжного механизма 18,10Перед шпинделем 3, фиксирующимпородоразрушающий инструмент 19,расположено породоподающее устройство 20, закрепленное в корпусе 1винтами 21, позволяющими перемещать 15и устанавливать его в плоскости, перпендикулярной оси вращения породоразрушающего инструмента 19.Породоподающее устройство 20 представляет собой цилиндрический корпус 2022, внутри которого свободно, но безлюфтов, перемещается цилиндр 23,с одной стороны которого жестко закреплена обойма 24 с испытуемым образцом 25 породы, а другую сторону под- д 5пирает пружина 26, расположеннаявнутри цилиндрического корпуса 22и выталкивающая с постоянным усилиемв пределах+5 Ъ цилиндр 23 во всем егодиапазоне перемещения в цилиндре 22.К стенке цилиндра 23 прикрепленвинт 27, который проходит по оси цилиндров 22 и 23 и предназначен дляперемещения цилиндра 23 в направлении сжатия пружины 26 путем накручивания гайки 28, опиракщейся на стенку цилиндрического корпуса 22, навинт 27.На внешней поверхности цилиндра 23по окружности закреплены штыри 29,перемешающиеся в пазах цилиндрического корпуса 22 и предназначенные дляпредотвращения проворачивания цилиндра 23 в цилиндрическом корпусе 22.На цилиндрическом корпусе 22расположен кронштейн 30, в которомперемещается фиксатор 31, входящийв зацепление со штырем 29 и удерживающим цилиндр 23 в положении, прикотором пружина 26 сжата.для перемещения породоподающего 50устройства 20 вдоль оси породораэрушающего инструмента 19 на внешнейповерхности цилиндрического корпуса22 имеется резьба, по которой перемещаются гайки 32, фиксирующие цилиндрический корпус 22 относительно винтов 21,Моментомер 10 состоит иэ шестерни 33, прижимающейся своим скошенным торцом под действием пружины 34к роликам 35, расположенным на сбойме 36, жестко закрепленной на валу 8,Шестерня 33 закреплена на валу 8таким образом, что способна перемещаться вдоль него, сжимая пружину 34,упирающуюся противоположной стороной 65 своей в тарельчатый упоР 37. Торцовая поверхность шестерни 33 через ролик 38 и тягу 39 связана с самописцем 40, входящим в контакт с миллиметровой лентой 41, намотанной на катушки 17 и 42 лентопротяжного механизма 18Для записи перемещения образца 25породы относительно породоразрушающего инструмента 19 на внешней поверхности обоймы 24 имеется упор 43 соединенный через ползун 44 и тягу 45с самописцем 46, входящим в контактс лентой 41.Породоразрушающий инструмент 19включает вилку 47, в которой посредством винта 48 жестко закрепленынож 49, изоляционные обкладки 50,в которых с возможностью перестановки по ширине ножа 49 закреплена контакторная пластина 51, соединеннаяизолированным проводом 52 с токосъемником 53. Нож 49, соединенныйс контакторной пластиной 51, образуют замкнутую электрическую цепь привода 2.Для управления приводом 2 предусмотрена установка в электроцепи электрореле (не показано), соединенного сконт актами 5 4 пор одора зрушающе гоинструмента 19 и контактами 55 концевого выключателя 56, Для замера расхода мощности в электрической цепидвигателя установлен счетчик расходамощности (непоказан), который включается выключателем 57, сблокированным с фиксатором 31,Породоиспытательный прибор работает следующим образом.В обойму 24 вставляется испытуемыйобразец 25 породы и, накручивая гайку28 на резьбу винта 27, отводят цилиндр 23 до срабатывания фиксатора 31,который удерживает его в этом положении, затем отводят гайку 28 в крайнееположение на винте 27. Винтами 21 игайками 32 устанавливают породоподающее устройство 20 таким образом, чтоострие ножа 49 упирается в образец 25породы. Предварительно лентопротяжный механизм 18 заряжается лентой 41,на которой устанавливают самописцы40 и 46. Включается привод 2, который через муфту 4, редуктор 5, шестерни 6 и 7, моментомер 10 и шестерню 11 приводит во вращение шпиндель3 с породораэрушакщим инструментом 19и катушки 17 и 42 с лентой 41 лентопротяжного механизма 18.При выводе фиксатора 31 из зацепления со штырем 29 осуществляется подача образца 25 породы с постояннымусилием в пределах 5 на всем диапазоне возможного перемещения цилиндра23 в цилиндрическом корпусе 22 посред"ством пружины 26 на нож 49 породоразрушающего инструмента 19 и одновременно включают выключателем 57 счетчикрасхода мощности приводом. При бурении и углублении лунки образец 25 породы с обоймой 24 и цилиндром 23 надвигается на нож 49 и упор 43 черезползун 44 и тягу 45 перемещает самописец 46, который вычерчивает на ленте 41 график перемещения образца 25породы относительно породоразрушающего инструмента 19..По мере бурения образца 25 породыв кинематике привода, породораэрушающего инструмента 19 возникает дополнительный крутящий момент, которыйрегистрируется на ленте 41 самописцем 40, соединенным через тягу 39и ролик 38 с торцовой поверхностьюшестерни 33, которая, проворачиваясь скошенными торцами по роликам 35 15обоймы 36, перемещается вдоль вала 8,сжимая прухину 34, пропорциональновеличине дополнительного крутящегомомента. Наличие местной неровностина торцовой поверхности шестерни 33, Щконтактирующей с роликом 38,. даетвоэможность отмечать самописцем 40на ленте 41 обороты шпинделя 3,При бурении происходит изнашиваниережущих кромок ножа 49 в зависимостиот абразивности образца 25 породы.При заданном износе режущих кромокноха 49 контакторная пластина 51 задевает днище лунки образца 25 породыи отходит от поверхности ножа 49,размыкая электрическую цепь реле(не показано), которое срабатываети размыкает цепь питания привода 2.В случае бурения неабразивного образца 25 породы режущие кромки ножа 49не успевают полностью износиться завесь свободный ход цилиндра 2 3 и.штырь 29 вступает в контакт с концевым выключателем 56, размыкаяэлектрическую цепь реле, которое срабатывает и размыкает цепь питания 40привода 2.Глубина вбуривания породоразрушающего инструмента 19 в образец 25 породы до заданного износа режущихкромок ножа 49, т.е. др отключения 4 эпривода 2, характеризует абразивностьобразца 25 породы, Глубину вбуриванияножа 49 определяют по графику, вычерченному на ленте 41 самописцем 46или по нахождению риски на штыре 29относительно рисок на цилиндричес-ком корпусе 22.Полученные данные позволяют болееточно определить комплекс характеристик породы, представленной испытанным образцом.Абразивность может быть выраженаглубиной вбуривания ножа,т.е. в мм,или отношением массы изношенной части ножа (в мг) к массе выбуреннойпороды (в г), твердость породы прямо щпропорциональна величине усилия подачи образца породы на нож и обратно пропорциональна корню квадратному величины углубки ноха в образец породы в начале бурения; коэффициент, иэносостойкости инструментального материала характеризуется глубиной вбуривания ножа в эталонный образец породы и выражен в милиметрах или отношением массы выбуренной породы к массе изношенной части ножа (г/мг), энергоемкость разрушения прямо пропорциональна величине момента разрушения образца породы в начале сверления, времени одного оборота шпинделя и обратно пропорциональна объему выбуренной породы за это же время. Этот показатель можно выразить отношением показаний счетчика расхода мощности (в кВ) к массе выбуренной породы (в г).На предлагаемом приборе также можно определить временное сопротивление породы на срезопределяемого по величинам осевого усилия, крутящего момента и углубки ножа в одинаковые моменты времени, провести статическое зондирование грунта, применив для этого вместо породораэрушающего инструмента специальный индентор, в качестве которого может быть применен простой наконечник в виде усеченного конуса. При этом сопротивление грунта смятию прямо пропорционально усилию, развиваемому пружиной 26, и обратно пропорционально площади основания конуса.Формула изобретения 1. Породоиспытательный прибор, включающий корпус, породораэрушающий инструмент, породоподающев устройство, леитопротяжный механизм записи параметров разрушения горной породы и привод, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повьхаения точности измерения физико-механических свойств горной породы, прибор снабжен счетчиком потребляемой мощности привода, а породоразрушающий инструмент выполнен в виде ножа и снабжен контакторной пластиной с изоляционными обкладкаьм,.образующей вместе с ножом электрическую цепь привода.2, Прибор по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что контакторная пластина закреплена с возможностью перестановки по ширине ножа.Источники информации принятые во внимание при экспертизе1 Верон А.И, Ватолин Е.С, и др. Исследования прочности и деформируемости горных пород. И фНаука", 1973.2. Авторское свидетельство СССР 9 226916, кл. С 01 И 3/02, 1964..ПП фПатектф, г. Уигород, ул. Проектная, 4 акаэ 1273/41 Тираи 627 ВНИКНИ Государственного кожтета С по делам изобретений и открытий 113035, Москва, 3-35, Раушская наб