Устройство для определения физико-механических свойств горных пород и твердых материалов

 

Изобретение относится к испытательной технике. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей и повышение производительности за счет измерения величины отскока и возможности проведения измерений без изготовления специальных образцов. С помощью пружинного ударного механизма производят удар по исследуемому материалу, Глубина внедрения и отскока ударника контролируется с помощью оптического датчика. Зарегистрированная информация фиксируется и обрабатывается элек- g тронной схемой . Численные значения величины внедрения и отскока ударника отображаются на индикаторе и по ним судят о физико-механических параметрах материала. 2 ил. (Л оо 4 00 о со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„80„„134870 (51)4 G 01 N 3/30

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

r, ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3965221/25-28 (22) 05,10 ° 85 (46) 30.10,87. Бюл. У 40 (71) Всесоюзный научно-исследовательский горно-металлургический институт цветных металлов (72) П, Г. Чубов, Н, И. Лемеш и

С. Н, Лемеш (53) 620.178. 153(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1146577, кл. С 01 И 3/1О, 1983.

Авторское свидетельство СССР

864051, кл. G 01 N 3/30, 1979, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ГОРНЫХ

ПОРОД И ТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к испытательной техиике. Цель изобретения— расширение функциональных воэможностей и повышение производительности эа счет измерения величины отскока и возможности проведения измерений беэ изготовления специальных образцов, С помощью пружинного ударного механизма производят удар по исследуемому материалу.

Глубина внедрения и отскока ударника контролируется с помощью оптического датчика, Зарегистрированная информация фиксируется и обрабатывается элек- б тронной схемой, Численные значения величины внедрения и отскока ударника отображаются на индикаторе и по ним судят о физико-механических параметрах материала ° 2 ил.

1 134

Устройство относится к испытательной технике и предназначено для оперативного определения физико-механических свойств горных пород в массиве, например на карьерах и подземных рудниках.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей и повышение производительности измерений за счет измерения величины отскока и возможности проведения измерений без Н31 0товленпя специальных образцов, На фиг, I приведено предлагаемое устройство, разрез; на фиг, 2 — электронная схема устройства.

Устройство содержит корпус, выполненный в виде металлического цилиндра 1 и ударный механизм, выполненный в виде бойка 2, который может перемещаться в цилиндре 1 под действием пружины 3, начальное усилие которой задается гайкой 4, и штока 5 с рукояткой 6, закрепленного в бойке, имеющем профилированную насадку 7, В штоке имеются опорные пазы 8, с которыми сцепляются защелки 9 и спусковое устройство 10. На цилиндре закреплены опорная плита 11 и оптический датчик положения ударного мехапизма, выполненный в виде источника

12 света с о гражателем 13 и фотодат14

Оптический датчик положения помещен в светонепроницаемый корпус 15, В бойке 2 имеется конусообразное от««ерстие !6, верхняя часть которого заканчивается горизонтальной щелью !

7. В стенке цилиндра помещен световой клин 18, Защелка и спусковое устройство закреплены на гайке 19. Исследуемый материал — горная порода ,0, Устройство, кроме того, содержит измерительный блок, выполненный в виде усилителя 21, первой емкости 22, один электрод которой ««одключЬн через первый вентиль 23 и первую кнопку 24 к выходу усилителя 21, а второй электрод — к обце «y проводу, второй емкости 25, подключенной к общему проводу и через второй вентиль 26 и первый ключ 27 к выходу усилителя 21, третьей емкости ?8, подключенной к общему проводу и выходу усилителя

21 через трАтий вентиль 29 и второй ключ 30 и через четвертый вентиль 31 и третий ключ 32, первого дифферен8709 2 циального усилителя 33, вход которого соединен через дифференцирующую цепочку 34 с выходом усилителя 21, первого триггера 35, вход которого соединен с выходом первого дифференциального усилителя 33, а выход — с управляющими входами первого, второго и третьего ключей 27,30,32, стабилизатора 36 тока, подключенного через пятый вентиль 37 параллельно второй емкости, второго дифференциального усилителя 38, первый и второй входы которого через первый и второй резисторы подключены соответственно к первой и второй емкостям 22 и 25, третьего дифференциального усилителя

39, первый вход котороГ1з соединен с вторым входом второго дифференциального усилителя 38, а второй — через третий резистор с третьей емкостью

28, генератора 40, первого и. второго счетчиков 41 и 42, счетные входы которых соединены с генератором, а их

25 цепи управления — с выходами второго и третьего дифференциальных усилителей 38 и 39, схемы 43 задержки, вход которой соединен с выходом третьего дифференциального усилителя 39, второго триггера 44, вход которого соединен с выходом схемы 43 задержки, а выход — с коммутирующим входом стабилизатора 36 тока и цепями сброса первого и второго счетчиков 41 и 42, индикатора 45, подключенного к выходам счетчиков 41, 42, и трех разрядных кнопок 46, 47 и 48, подключенных параллельно емкостям 22, 25 и 28.

Устройство работает следующим об40 разом.

В исходном состоянии, когда опорная плита 11 плотно прижата к исследуемой породе 20, боек 2, в зависимости от микрорельефа породы, устанав45 ливается таким образом, что его горизонтальная щель 17 находится в средней зоне светового клина 18. Перед началом работы кнопка 24 замыкается и емкость 22 через вентиль 23 заряжается до потенциала выхода усилителя 21 соответствующего положению бойка 2 в исходном положении, Затем боек 2 при помощи штока 5 с рукояткой 6 поднимается на требуемую высоту, сжимая при этом пружину 3, и при помощи защелки 9 и спускового устройства 10 стопорится, Благодаря тому что на штоке 5 делается целый

8709

20 з 134 ряд стопорных пазов, высоту поднятия бойка можно ступенчато регулирова гь в зависимости от предполагаемых свойств исследуемых горных пород, изменяя тем самым энергию удара бойка, При нажатии рукоятки спускового устройства 10 защелка 9 освобождается, под действием пружины 3 боек 2 разгоняется и своей профилированной насадкой 7 наносит удар по исследуемой породе. Вследствие того, что исследуемая порода под насадкой 7 при этом разрушается (или деформируется) на глубину, определяемую ее механическими свойствами, на.эту же глубину смещается горизонтальная щель 17 относительно начального ее положения °

Пропорционально этому смещению возрастает положительный потенциал на выходе усилителя 21, и через открытые к этому времени ключи 27 и 30 через вентили 26 и 29 заряжаются емкости

25 и 28 до соответствующего потенциала, Входное устройство RC-типа усилителя 33 выбирается таким образом, чтобы потенциал выхода менялся на обратный при остановке бойка 2 в нижнем положении, Триггер 35 при этом включается, закрывая ключи 27 и 30 и открывая ключ 32, Если порода обладает упругими свойствами, то боек 2 отскакивает на величину, пропорциональную упругим свойствам породы, Напряжение на выходе усилитеЛя при этом падает, и на эту величину через вентиль 31 и ключ

32 снижается потенциал емкости 28, На выход дифференциального усилителя

39 подключены устройство 43 задержки времени и триггер 44, который по истечении заданного времени открывает цепь стабилизатора 36 тока и включает счетчики 41 и 42, С запоминающей емкости 25 через вентиль 37 и стабилизатор 36 тока начйнает течь ток, и, таким образом, потенциал емкости 25 снижается, Когда потенциал емкости 22 превышает потенциал емкости 25, напряжение на выходе усилителя 38 изменяет знак и счетчик 41 запирается, Когда же потенциал емкости 28 превышает

1 потенциал конденсатора 25, напряжение на выходе усилителя 39 изменяет свой знак и счетчик 42 закрывается.

Таким образом, счетчик 41 показывает величину заглубления бойка 2 по сравнению с исходным положением, 30

55 а счетчик 42 — максимальную величину отскока бойка 2 от положения его мак-. симального заглубления °

Чтобы регулировать величину отскока ввиду его значительного изменения для различных пород и материалов предусмотрена гайка 4, с помощью которой можно регулировать сжатие пружины 3 в исходном положении, т,е, когда происходит удар бойка по исследуемой породе или материалу. Для снятия потенциалов с емкостей 22,25 и 28 перед началом измерения служат кнопки 46, 47 v. 48. Результаты измерений считываются по индикатору 45.

Устройство позволяет одновременно измерять две характеристики .горной породы или твердого материала: ударную вязкость или разрушаемость горной породы при ударе и упругие ее свойства, — причем измерения могут производиться непосредственно в горном массиве и отличаются очень небольшими затратами времени. формула и з о б р е т е н и я

Устройство для определения физико-механических свойств горных пород и твердых материалов> содержащее корпус, ударный механизм, оптический датчик попожения ударного механизма и измерительный блок, вход которого соединен с оптическим датчиком, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения производительности измерений, измерительный блок выполнен в виде усилителя, первой емкости, первый электрод которой-подключен через первый вентиль и первую кнопку к выходу усилителя, а второй электрод — к общему проводу, второй емкости, подключенной к общему проводу и через второй вентиль и первый ключ — к выходу усилителя, третьей емкости, подключенной к общему проводу и к выходу усилителя через третий вентиль и второй ключ и через четвертый вентиль и третий ключ, первого дифференциального усилителя, вход которого соединен через дифференциальную цепочку с выходом усилителя, первого триггера, вход которого соединен с выходом первого дифференциального усилителя, а выход — с управляющими входами первого, второго и третьего ключей, стабилизатора тока, подключенного через

1348709

Составитель А, Паникленко

Редактор И. Рыбченко Техред Л.Олийнык Корректор Л. Пилипенко

Заказ 5182/42 Тираж 775 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д, 4/5

11рои нодственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 пятый вентиль параллельно второй емкости, второго дифференциального усилителя, первый и второй входы которого через первый и второй резисто5 ры подключены соответственно к первой и второй емкостям, третьего дифференциального усилителя, первый вход которого соединен с вторым входом второго дифференциального усилителя, а второй — через третий резистор с третьей емкостью, генератора, первого и второго счетчиков, счетные входы которых соединены с генера гором, их цепи управления — с выходами второго н третьего дифференциальных усилителей, схемы задержки, вход которой соединен с выходом третьего дифференциального усилителя, второго триггера, вход которого соединен с выходом схемы задержки, а выход — с коммутирующим входом стабилизатора тока и цепями сброса первого и второго счетчиков, индикатора, подключенного к выходам счетчиков, и трех разрядных кнопок, подключенных параллельно емкостям.