Устройство для дистанционных измерений смещений горных пород

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

m4 Е21С 39 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Юиг.7

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3757482/22-03 (22) 21.06.84 (46) 23.07.86. Бюл. № 27 (7! ) Уральский филиал Всесоюзного научноисследовательского и проектного института галургии (72) В. А. Бабиков, В. А. Субботин и В. А. Субботин (53) 622.35(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1164418, кл. Е 21 С 39/00, 1983.

Авторское свидетельство СССР № 796423, кл. E 21 С 39/00, 1979.

Билик Ш. М. и др. Приборы и аппаратура для исследования проявлений горного давления.М.: Углетехиздат, 1958, с. 196 †1. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИСТАНЦИОННЫХ ИЗМЕРЕНИЙ СМЕЩЕНИЙ

„,Я0„„1245203 А1

ГОРНЫХ ПОРОД, содержащее два репера, датчик линейных перемещений с жестко укрепленным на его оси шкивом, гибкую тягу с грузом, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений за счет возможности регулирования диапазона измерений, датчик линейных перемещений выполнен в виде многооборотного высокоомного резистора, причем шкив датчика охвачен витками гибкой тяги без возможности проскальзывания ее относительно шкива, а рабочая поверхность шкива выполнена с шириной, равной суммарной толщине охватывающих витков, и диаметром, определяемым выражением х

L где d — диаметр рабочей поверхности шкива, мм;

L †заданн диапазон измерений, мм;

n — полное число оборотов оси резистора.

1245703

1

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к конструкциям замерных станций для дистанционных наблюдений за смещениями пород в горных выработках.

Цель изобретения — повышение точности измерений за счет возможности регулирования диапазона измерений.

На фиг. 1 показан вариант конструкции датчика линейных перемещений, выполненного в виде многооборотного резистора; на фиг. 2 — схема измерений вертикальных смещений контура кровли и почвы горной выработки; на фиг. 3 — схема измерений горизонтальных смещений контура горной выработки; на фиг. 4 — схема измерений смещений в массиве с глубинными репера ми.

Устройство (фиг. 1) содержит многооборотный высокоомный резистор 1 с жестко закрепленным на его оси 2 шкивом 3. Резистор хомутами 4 и винтом 5 прикреплен к одной из сторон Г-образного кронштейна 6, на другой стороне кронштейна выполнен продольный паз 7 под винт 8, при помо.ы которого закрепляют кронштейн с датчиком на одном из реперов.

Установку устройства при измерении, например, вертикальных смещений контура кровли и почвы выработки (фиг. 2) производят следующим образом. Закладывают и кровлю и почву контурные реперы 9, жестко прикрепляют к верхнему реперу тягу 10 с грузом 11 на конце, а к нижнему реперу— кронштейн с датчиком. При этом кронштейн передвигают относительно винта 8 до касания с тягой, после чего затягивают винт, охватывают витками тяги рабочую поверхность шкива, опуская груз, и Но измерительному прибору снимают начальный отсчет. Установку устройства для измерений по схемам фиг. 3 и 4 производят аналогично.

При относительном смещении реперов шкив датчика поворачивается за счет трения между поверхностью шкива и витками охватывающей его тяги. При этом изменяется сопротивление резистора, что фиксируется измерительной аппаратурой, и по предварительно построенному тарировочному графику определяют величину смещения за время, прошедшее с момента предыдущего измерения. В конкретном исполнении данного устройства использована дистанционная передача сигнала по проводам (провода не показаны). Однако устройство при необходимости может быть применено с передачей сигнала без проводов), например установкой на репере радиопередатчика, несущая частота которого зависит от емкости варикапа, управляемого напряжением, снимаемым с резистора датчика, или модулируется низкочастотными колебаниями, период которых определяется сопротивлением резистор". датчика.

5 !

О

Зо

2

Аналитические исследования данной конструкции устройства позволяют определить основные зависимости между его параметрами. Так, диапазон измеряемых смещений 1 зависит от диаметра рабочей поверхности шкива d и полного числа оборотов оси резистора п, за которое происходит изменение сопротивления резистора от минимальной до максимальной величины, и может быть определен из выражения

1=нс(п.

При этом величина изменения сопротивления при относительном смещении реперов на 1 мм, т. е. чувствительность датчика, может быть определена из выражения где R — максимальная величина сопротив ления резистора, Ом;

По приведенным выше выражениям, в зависимости от поставленной задачи, можно рассчитывать диаметр рабочей поверхности шкива при заданном диапазоне измерений и наоборот, а также подбирать измерительную аппаратуру, зная чувствительность устройства Х.

Исследователь перед наблюдениями приближенно знает диапазон измерений; в котором его интересуют смещения. А так как чувствительность предлагаемого устройства обратно пропорционально зависит от величины диапазона, то при заданном диапазоне измерений завышенный диаметр рабочей поверхности шкива снижает чувствительность устройства, а заниженный не обеспечивает измерения во всем заданном диапазоне. Поэтому для обеспечения максимальной чувствительности устройства в требуемом диапазоне измерений диаметр рабочей поверхности шкива определяют из выражения где d — диаметр рабочей поверхности шкива, мм;

L — требуемый диапазон измерений, мм; п — полное число оборотов оси резистора, Изготовлено и испытано в лабораторных и шахтных условиях предлагаемое устройство в следующем конкретном исполнении:

Резистор СП5-39А 0,5Вт;

Максимальное сопротивление, Ом 10 000

Полное число оборотов 10

Шкив

Ширина рабочей поверхности, мм 2,1

Диаметр рабочей поверхности, мм

1245703

Составитель Г. Алексеева

Редактор О. Бу гир Техред И. Верес Корректор С. Черни

Заказ 3971/22 Тираж 470 Подписное

ВНИИ ПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Материал Эбонит

Материал тяги Калиброванная капроновая нить

Диаметр тяги, мм 0,7

Вес груза, кг 1,0

При данных параметрах устройства диапазон измеряемых смещений составляет

314 мм, а чувствительность — 31,85 Ом/мм.

Результаты испытаний показали, что предлагаемое устройство роботоспособно в шахтных условиях и позволяет предельно просто с минимальными затратами и высокой точностью проводить дистанционные измерения смещений горных пород как в массиве, так и контура горных выработок практически любых размеров.