Установка для определения механических свойств горных пород Советский патент 1982 года по МПК G01N3/00 

(54) УСТАНОВКА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ГОРНЫХ ПОРОД Изобретение относится к испытательной технике, а именно к установкам для определения механических свойств горных пород. Известна установка для определения механических свойств горных пород, содержащая раму, установленный на ней корпус, размещенные в нем нагрузочное устройство, вьтолненное в виде плавающей гайки с приводом ее вращения и сое дииенного с ней ходового винта, силоиэмерительное устройство включающее механический динамометр и 4яксатор его положения, выполненный в виде полого винта с элементом его стопорения относительно корпуса и связанной с полым винтом муфты til . Муфта связана с полым винтом при помощи зубчатого зацепления, соответствующим наклоном зубьев, обеспечивающим при нагружении образца проскальзывание муфты относительно полого винта, что ведет к износу зубьев. При этом слежение за перемещением плавающей гайки осуществляется полым винтом, ко торый получает вращение от пружинного двигателя, причем на стадии нагружения по мере сжатая механического динамометра меняется усилие прижатия полого винта к фиксируемому бурту плавающей гайки, поэтому недостатком известной установки является невысокая точность определшшя механических свойств. Цель изобретения - повыщение точности определения. Указанная цель достигается тем, что в установке для определения механических свойств горных пород, содержащей раму, установленный на ней корпус, размещенные в нем нагрузочное устройство, выполненное в виде плавающей гайки с 1фиводс л ее вращения и соединенного с ней ходовогчэ винта, силоизмерительное устройство, включающее механический динамометр и фиксатор его положения, выполненный в виде полого винта с элементом его стопорения относительно корпуса и связанной с полым винтом муфты, на муфте и внутренней поверхности полого винта со стороны их торцов, обращенных к ходовому винту, выполнены резьбы, кмекшше найравление, противоположное направлению основной резьбы ходового винта, на боковой поверхности полого винта вьшоинен сквозной поперечный паз, а установка снабжена регулируемым фрикционным элементом, установленным концентрично муфте, и упором, жестко связанным с фрикционным элементов и резмещенным в пазу полого винта. На (|иг. 1 изображена установка; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1. Установка содержит раму, включак щую основание 1, штанги 2, верхнюю траверсу 3, и установленный на ней кор пус 4 с крышкой 5. В корпусе 4 размещено нагрузочное устройство, выполненное в виде плавающей ге1Йки б, соединен ной через шпонку 7 с червячным колесом 8, и ходового винта 9, который одним концом ввинчен в гайку 6, а другим . через шлрнку Ю, соединен с траверсой 11. Настройку на размер образца осушествл1пот винтом 12, жестко связанным с траверсой 13, и гайкой-маховичком 1 На траверсах 11 и 13. размещены нагрузочные инденторы 15, например, стал ные шарики. Силоизмерительное устройство включает механический динамометр 16, например, типа ДОСМ, и размоценный в Kcprtyce 4 фиксатор положения динамометра 16 в сжатом состоящий, выполненный в виде полого винта 17, на боковой поверхности которого имеется сквозной поперечный паз 18 с элементом 19 стопорешш полого винта 17 относительно корпуса 4. На внутренней поверхности цолого ви та 17 со стороны торца, обращенного к ходовому винту 9, и на верхней стороне внутреннего бурта цолого винта 17 выполнены радиальные упоры 20 и 21. Винт 17 ввинчен в крышку 5, сзвяйан с плавающей гайкой 6 при п «Н1Ш-муфты 22, имеющей радиальные упоры 23 в 24, размещенные на протнвопбпожных ее торцах, и взаимодействует с механическим рщтеалом&грам 16 через упорнле подишпншш 25 я 26, втулку 27 и пршштник 28, Муфта 22 связана с плавающей гайкой 6 с помсядью щпонки 29, а с псжым вянтом 17 - с помсшшю резь бы ЗО, выполненной на муфте 22 и на внутренней ловерхностя полого винта 17 со стороны их ТСФПО9, обращенных к ход вому винту 9, на1фавлеш1е которой противопоггожно направлению основной резьбы ходового винта 9. Упор 31 размещен в сквозном пазу 18 полого винта 17 я жестко связан с регутшруемым фруапаноЯ ным элементом, установленным концентрично муфте 22, Сила трения между цоледней и фрикционным элементом 32 регулируется при помощи винта 33, гайки 34 и пружины 35, Устройство для измерения сближения нагрузочных иаденторбв 15 включает индикаторы 36, закрепленные на траверсе 13, и установочные винты 37, ввернутые в траверсу 11 я упирающиеся в измерительные наконечники индикаторов 36. Установка работает следующим образом. Испытуемый образец (не показан). размещают между нагрузоч1П 1ми инденторами 15. Настройку на размер образца осуществляют вращеннем гайкя маховичка 14, в результате чего винт 12 перемещает траверсу 13 по штангам 2 вверк или вниз. Настройку заканчивакхг доведением инденторов 15 до легкого касания с образцом. Последующее нагруженяе образца производят вращением рабочей рукоятки 38, 1фи котором приходит во вращение червяк (не показан) я связанное с ним червячное колесо 8. Последнее через шпонку 7 вращает плавающую гайку 6. Перемещение плавающей гайки 6 в осевом направлении при движения вниз ограничивается упором ее хвостовика в механический динамометр 16 через упо{н ный подшипник 26 и подпятник 28, поэтому ходовой винт 9, благодаря шопоночному соединению с траверсой 11, перемещается вверх и переы&кает последнюю. При этом происхсадвт нагруженяе образца, а механический динамометр 16 воспринимает реакцию силы нагружения образца. При включенном 4я1ксаторе положения механического динамометра 16 элемент 19 стопореняя полого винта 17 вывернут до упора, в резутштате чего поспеа НИИ расстопорен относительно корпуса 4, Муфта 22, вращаясь через шпонку 29 совмесию с плавающей гайкой 6, через фрикционный элемент 32 вращает полый ышт 17. Последний, благодаря соответ ствующему реаьбовсшу соедш1еЕВю с 1фьш1кой 5, перемещается взвиз в осевом направлении, вращаясь я скользя в подштшшках 39. При этом число o6qpoTOB плавающей гайки 6 соответствует велячине осевого перемещения ходового винта 9 вверк на глубину внедрения инденторов 15 в образец и величине осевого перемещения плавающей гайки вниз на величину сжатия механического динамометра 16. Полый винт 17 стремится сделать такое же число оборотов. Однако его осевое перемещение определяется только величиной сжатия динамометра 16. Возникающий разбаланс в числе оборотов плавающей гайки 6 и палого винта 17 компенсируется пробуксовкой муф ты 22 относительно полого винта 17, благодаря их фрикционному соединению. При этом муфта 22 получает относитель но винта 17 осевое перемещение вверх по резьбе 30, в результате чего образуется зазор между нижним торцсж муфты 22 и верхней стороной внутреннего бурта полого винта 17. Осевое перемещение муфты 22 ограничено в крайнем верхнем положении взаимодействием ее радиально го упора 23 с соответствуюпшм радиаль ным упором 20 полого винта 17. Послед ний в процессе перемещения муфТы 22 вверх остается прижатым с постоянным усилием нижней стороной своего внутреннего бурта к верхнему ториу/втулки 27 через упорный подщшшик 2 5, а втулка 27 своим верхним торном через упорный подщипник 26 прижата к подпятнику 28. Таким образом, обеспечивается слежение полого винта 17 за перемещением плавающей гайки вниз на величину сжатия механического динамометра 16. В момеигт разрущения (раскальгеания) образца втулка v27 под действием энергии сжатого динамометра 16 стремится переместиться вверх. Этому препятствует полый винт 17, так как его резьбовое соединение, крьппкой 5 вьшолнено самотормозящимся. Втулка 27 остается на месте, фиксируя показание динамометра 16. После записи показания динамометра, соответствующего разрущающей нагрузке, рабочую рукоятку 38 вращают в обратном, направлении. При этом выбирается зазор между нижним торном муфты 22 и верхней стороной внутреннего бурта полого винта 17 благодаря перемещению муфты 22 относительно полого винта 17 по резьбе 30, и одновременно возвращает ся в исходное положение траверса 11. Как только указанный зазор будет выбран, муфта 22 радиальным улором 24 войдет в зацепление с соответствующим радиальным упором 21 полого винта 17. В результате полый винт 17 начнет вращаться, вывинчиваясь из крьпцки 5, т.е. происходит разгрузка механического динамометра 16. Определение деформационных характеристик производят путем измерения прийадываемых к образцу нагрузок и соот ветствующих им контактных деформаций внедрения инденторов 15 в образец без разрущения (раскалывания) последнего. Лля разделения упругих и пластических деформаций цикл испытания образца проводят путем ступенчатого напряжения и разгружения. Индикаторами 36 под нагрузкой фиксируется суммарная деформация внедрения, после разгрузки - пластическая (остаточная), а их разность дает упругую деформашпо, Так как образец не разрущается, то фажксатор положения механического дина.мометра 16 выключают, для чего вворачивают элемент 19 стопорения полого винта 17 до упора. Таким образом, поIследннй стопорится относительно корпуса 4 и во время нагружения образца не следит за перемещением плавающей гайки 6 вниз. В результате между нижней стороной внутреннего бурта полого винта 17 и верхним торадом втулки 27 образуется зазор, равный величине сжатия механического динамометра 16, упорный подщгашик 25 не препятствует образованию этого зазора. Муфта 22 сразу начинает пробуксовьшать относительно полого винта 17 и перемещаться вверх по резьбе 30, образуя заоор между своим нижним торцс «1 и верхней стороной внутреннего бурта полого винта 17 и не препятствует вращению плавающей гайки 6. При разгрузке муфта 22 возвращается в исходное положение по резьбе ЗО, и одновремошо с ней возвраиюется в исходное положение траверса 11. Плавающая гайка 6 при разгрузке, вращаясь, перемещается вверх, а одновременно с ней под действием упругой силы механического динамометра 16 перемещается вверх и втулка 27, не взаимодействуя с нижней стороной внут реннего бурта полого винта 17 до момента полной разгрузки механического динамометра 16. Момент трения в паре муфта - полый винт не зависит от величины сжатия диамометра, поэтому при нагружении усилие прижатия полого винта к втулке остается постоянным, а применение регулируемого фракционного элемента обеспечивает независимость момента трения от срока службы прибора, что позволяет

повысаггь точность определения мехаянческих свойств образцов.

Формула изобретения

Установка дня (шределения механв ческих свойств горных пород, содержащая раму, установленный на ней Koptryc, размещенные в нем нагрузочное устройство, вьшопненное в виде плавающей гайкв с приводом ее вращения в соедЕСненного с ней ходового винта, силоизмернтельное устройство, имеющее механический дшшмометгр и фиксатор его положения, выполненный в виде полого винта с элементом. его стопорения относ1ггельно корпуса я связанной с полым винтом муфты, отличающаяся тем, что, с

цепью повышения точности определения, на муфте и внутренней поверхности полого винта со стороны их торцов, обраше ьных к ходовому вишу, выполнены реаьбхц, ймеюише направление, противоположное направлению основной резьбы ходового вшгга, на боковой поверхности полого вшгга выполнен сквозной поперечный паз, а установка снабжена регутшруемым фрЕШшонным элементом, установленным хрнцентричмо муфте, и упором, жестко свяэанньпл с 4| ИК1Шонным элементом и размещенным в пазу полого винта. . Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство № 561892, кл. Q01N 3/00, 1974 (прототип).