Способ исследования сопротивляемости строительных материалов и горных пород резанию (его варианты) и устройство для его осуществления Советский патент 1981 года по МПК E21C39/00 

Изобретеиие относится к горной промышленности и предназначено для определения сопротивляемости горных пород механическому разрушению. Известен способ исатедования гориых пород в лабораторных и стендовых условиях путем разрушения образцов горных пород резами инструмента и устройство для осуществления данного способа 1J. Известен также способ нсследования сопротивляемости горных пород резанию путем, послойного разрушения образца резами 2. Данный способ осуществляется при помощи устройства для исследования сопротивляемости строительных материалов и гор ных пород резанию, включающего опорную плиту и основание с подвижной плитой, на которой установлена форма для образ|ца (2. Недостатком указанного способа и устройства является невысокая точность измерений, связанная с нзмёнением фнзико-механических свойств .горных пород. при переходе от одного разрушаемого слоя породы к другому. Кроме того, нельзя наблюдать визуально момент образования первого выкола межрезового целичка или оптимальное соотношение толщины стружки и шага резання, что создает большую трудоемкость исследований. Цель изобретения - повышение точности результатов и сокращение трудоемкости исследований. Эта цель достигается тем, что согласно способу исследования сопротивляемости строительных материалов и горных пород резанию путем послойного разрушения образца резами образец разрушают последовательными резами с переменной толщиной стружки при постоянном шаге, поворачивая после каждого реза образец соответственно в горизонтальной или вертикальной плоскостях (первый вариант). Причем образец разрушают с одновременным изменением толщины стружки и шага резания поворачивая образец после каждого, реза в горизонтальной и вертикальной плоскостях (второй вариант). Кроме того, в устройстве для исследования сопротивляемости строительных материалов и гориых пород резанию основание

имеет центнральную ось и дуговые прорези и связано с опорнойПЛИТОЙ с возможностью его поворота вокруг центральной оси, при этом подвижная плита шарнирно связана с основанием с возможностью ее наклона относительно основания.

Сущность данного способа заключается в том, что режущим инструментом предварительно выравнивают поверхность образца. Далее наклоняют образец под углом к горизонту и закрепляют его в таком положении в устройстве для испытаний горной породы, после чег Гразрушают первый слой реза-, ми с переменной Толщиной п стружки при постоянном щаге t, затем последовательно наклоняют каждый раз образец на тот же угол и разрушают следующие слои по высоте образца или после первого раза на горизонтально установленном образце, поворачивают каждый раз образецна угол в плоскости резания и разрушают стружками с переменным liiaroM t при постоянной толщине h, затем таким же образом разрушают следующие слои по высоте образца.

В результате опытов получают графики изменения составлющих усилия резания РХ. Р и fz от толщины стружки h при постоянном шаге t и зависимости Р, Ру и Рг от шага резания t при постоянной толщине h и по ним определяют сопротивляемость исследуемого образца резанию.

На фиг. 1 представлено предлагаемое устройство, вид сбоку; на фиг. 2 - то же, вид сверху; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 4 -; разрез Б-Б на фиг. 2; на фиг. 5 - разрез В-В на фиг. 2; на фиг. 6 и- 7 - схема работы устройства.

Устройство для исследования образцов горных пород состоит из нижней опорной плиты 1, на которой размещено основание 2. На основании крепится плита 3. На плите 3 крепится форма (ящик) с образцом 4 строительного материала или горной породы. Опорная плита крепится к столу 5 станка или стенда с помощью болтов 6 и гаек 7. Основание 2 крепится к опорной плите 1 болтами 8 и гайками 9. Плита 3 соединяется с основанием 2 с помощью двух шарниров 10 и двух планок 11 с прорезями, болтов 12 и гаек 13.

Основание имеет проушину 14, а плита 3 - проушину 15 для совместного соединения. Для обеспечения поворота основания относительно опорной пЛиты 1 в основании выполнены кольцевые прорези 16, в которые входят болты 8.

Основание 2 в центре шарнирно соединено с опорной плитой 1 с помощью оси 17, сегментов 18 и болтов 19.

Устройство работает следующим образом.

Для осуществления резов с переменной глубиной резания h и постоянном шаге t жестко закрепляют основание 2 относительно опорной плиты , а плиту 3 жестко закрепляют относительно основания 2. Далее выравнивают поверхность образца 4.

Затем с помощью болтов 12 и гаек 13 наклоняют плиту 3 под углом ft, к горизонту (фиг. 6) и осуществляют резы резцом 20, установленным в динамометре 21 переменной толщины: от hmax до hmin (по линии б-в). При этом щаг разрушения t оставляют неизменным.

После обработки всей поверхности образца наклоняют плиту 3 еще на угол г fti к производят аналогичные резы (по линиив-п). При этом записывают составляющие усилия резания Р,, Р, Р, и после обработки замеров получают график Pj,

Pj, РХ f(h). При подъеме плиты 3 гайки 12 отвинчиваются, а при опускании - завинчиваются

Для проведения опытов с переменным шагом t И постоянной толщиной h стружки

также выравнивают в начале образец 4, закрепляют плиты 3 к горизонту. Затем проводят первый рез а-б параллелбно краю образца 4.

После этого рслабляют гайки 7 и поворачивают основание 2 вместе с плитой 3

и образцом 4 относительно опорной плиты I на угол f (рис. 7) с последующим затягиванием гаек 7.

Далее производят рез по линии в-г расположенной под углом ч к первоначальному

а-б. Вначале резания между перводачальным резом и резом в-г шаг равен

tniTn, а b конце - tn,ax в пределе одного слоя.

Совмещая одновременно подъем плиты 3

и образца 4 относительно основания 2 и

поворот основания 2 относительно опорной плиты 1 соответственно на углы и «р можно осуществить резы с переменной глубиной стружки h и переменным шагом t.

ПредаЛагаемым способом и устройством для его осуществления можно проводить исследование разрушения горных пород и материалов при перекрестных резах с различными углами между резами с постоянными и переменными значениями h и t, а также можно наблюдать визуально 5 первый выкол межрезового целичка (в месте ж-з на фиг. 7) и устанавливать рациональное соотношение h и t, при этом трудоемкость опытов существенно снизится и уменьшится время на их проведение.

Формула изобретения

1. Способ исследования сопротивляемости строительных материалов и горных пород резанию путем послойного разрушения об разца резами, отличающийся тем, что, с целью повышения точности результатов и сокращения трудоемкости исследований, образец разрушают последовательными резами с переменной толщиной стружки при постоянном шаге, ловорачнвая после каждого реза образец соответственно в горизонтальной нли вертикальной плоскостях,

2.Способ исследовання сопротнвляемости строительных материалов и торных пород резанию путем послойного разрушения образ ца резами, отличающийся тем, что, с целью повышения точности результатов и сокра шення трудоемкости исследований обра зец разрушают с одновременным изменением толщины стружки и шага резания, поворачивая образец после каждого реза в горизонтальной и вертикальной плоскостях.

3.Устройство для исследования сопротивляемости строительных материалов и горных пород резанию, включающее опорную плиту и основание с подвижной плитой.

на которой установлена форма для образца, отличающееся тем, что, с целью повышения точности н сокращения трудоемкости исследований, основание имеет центральную ось,и дуговые прорези и связано с опорной плнтой с возможностью его поворота вокруг центральной оси, при этом подвнжиая плита шарнирно связана с основанием с возможностью ее наклона относительно, основания.

Источники информации, принятые во вннмание при экспертизе

1.Берон Л. И. и др. Определение свойств горных пород. М., Госгортехиздат, 1962, с. 288-310.

2.Берон А. И. и др. Резание угля. М., Госгортехиздат, 1962, с. 146-151 (прототип).

Т

Н ч

Ф«/г.;7 , W/////7///7/7/ SXsS хч

/1-А W///////. 7Шт v Ф(/г.З У//////////////////////. ФугЛ.