00 О500 O5
О5O5
.i 1 Изобретение относитс к аппарату ре, примен емой в исследовани х физ ко-механических свойств и горнотехнологических характеристик горны пород и других твердых сред, наход щихс в услови х сложного напр женн состо ни . Известны устройства, позвол ющие определ ть свойства горных пород, н ход щихс в услови х объемного напр женного состо ни , с псУмощью которы можно создавать в исследуемом образ це горной породы только услови одн осного, двухосного или всестороннег сжати или только одноосного раст жени Я . Недоста1ком данного устройства вл етс невозможность создани условий двухосного или всестороннего раст жени . Наиболее близким к изобретению л етс устройство дл определени характеристик напр лсенньпс горных пород, включающее раму с пуансоном опорным кольцом 2J . Недостатком данного устройства вл етс TOj что с его пог-ющью невозможно определить характеристики горных пород (твердость, абразивкость и др.), наход ицихс в услови х раст жени , так как в нем отсутствуют нагрузочные устройства и измерительна аппаратура. Кроме тог При такой конструкции невозможно нагружение раст нутой поверхности диска измерительным индз,ентором i-ши измерительным стержнем, так как нагружение этими измерительными инстр ментами во все точки диска (кроме лежацщх под площадью контакта пуансона с образцом породы) вызывает обратный прогиб пластины горной породы или срез ее что приводит к искажению нужного нам раст нутог напр женного состо ни образца. Цель изобретени - повьцпение информативности измерени за счет определени твердости и абразивнос горных пород, наход щихс в напр женном состо нии под действием рас т гивающих напр жений. Поставленна цель достигаетс тем, что в устройстве, включающем раму с пуансоном и опорным кольцом рама снабжена твердомером5измерителем абразивности и направл юш гмИ опорное кольцо выполнено с возможностью осевого перемещени по на , правл ющим, а- пуансон выполнен в в 642 де шарового сегмента, площадь которого больше или равна площади торца образца горной породы. На чертеже показан предлагаемый стенд, обпщй вид. Стенд дл определени характеристик горных пород.состоит из рамы 1, направл ющих 2 с гайками 3 опорного кольца 4j размещенного с возможностью осевого перемещени в нar paвJ Яющиx 2, пуансона 5 с рабочей поверхностью в виде шарового сегмента, цилиндрического образца горной породы 6 (пунктиром показан образец в рабочем положении)5 твердомераJ включающего измерительный индентор 7 с кагрузочHbiM устройством, состо щим из цилиндра 8, поршн со штоком 9, гиДрораспределител -10 и манометра дл определени усили подачи 11. Твердомер закреплен на раме с помощью кронштейнаI2. Кроме того, стенд имеет измеритель абразивности, включающий измерительный стержень 13 с механизмом вращени 14 и нагрузочным устройством, состо щим из цилиндра 15, поршн со штоком 16, гидрораспределител 17, манометра 18, и кронщтейна 19 дл закреплени измерител абразиЕНости на раме. Измерение твердости и абразивности горных пород с использованием предлагаемого стенда производитс следующим образом. С помощью гаек 3 опорное кольцо 4 перемепщют до тех пор, пока поверхность образца 6 со стороны пуансона 5 не соприкасаетс со всей поверхностью пуансона 5. При этом образец 6 изгибаетс , и в нем создаютс различные по знаку напр жени . В одной половине образца, прилегающей к пуансонз/, создаютс сжимающие напр жени во второй со стороны опорного кольца 4 - раст гивающие, величина которьк обратно пропорциональна радиусу рабочей поверхности пуансона 5. Затем с помощью нагрузочного устройства 8,9,10,, 11 w 12 к раст нутой поверхности образца подводитс измерительный индентор 7 твердомераJ к производитс вдавливание его в образец. Таким образом, измер етс твердость образца горной породы, наход щегос в раст нутом состо нии. Усилие вдавливани определ етс с помощью манометра 11, Измерение абразивности производитс ан;злогичнь м образом. К предварительно раст нутой поверхности образ ца породы с помощью нагрузочного ус ройства 15, 16, 17 и 18подводитс измерительный стержень 13 измерител абразивности и нагружаетс до определенного усили Р.С помощью механизма вращени 1А стержню придаетс вращение и производитс измерение абразивности раст нутой горной породы . Измерение твердости и абразив ности горной .породы может производитс как последовательно, так и одновременно. Измерительный индентор и измерительный стержень устанавливаютс на раме по нормали к рабочей поверхности пуансона. Это делаетс дл того, чтобы они были также перпендикул рны и к поверхности образца после того, как последний нагружен опорным кольцом и приведен в рабочее состо ние. Геометрические размеры образцавысота цилиндрической части выбираетс таким образом, что внедрение измерительного индентора происходит только в раст нутом слое. Использование предлагаемого стенда в научных исследовани х позвол ет ; решить важные научные и практические задачи: механически моделировать напр женное состо ние поверхностного сло локально охлаждаемой горной породы ( при локальном охлаждении имеет место всестороннее раст жение на поверхности горной породы); исследовать вли ние раст гивающих напр жений , действующих на поверхность образца горной породы на его характеристики (твердость, абразивность и т.д.). Получить как качественную, так и количественную зависимость рсарактеристик горных пород от величины раст гивающих напр жений в породе; определить оптимальное соотношение параметров механического и термического воздействи в инженерных расчетах и при проектировании термомеханических породоразрушающих инструментов и способов проходки,основанных на предварительном локальном охлаждении поверхности горных пород..i 1 The invention relates to the apparatus of re used in the studies of the physical and mechanical properties and mining and technological characteristics of rock forges and other solid media under complex stress conditions. Devices are known which make it possible to determine the properties of rocks under conditions of a volumetric stress state, with which one can create only a single axial, biaxial or all-round compression, or only uniaxial tension I, in the rock sample under study. The disadvantage of this device is the impossibility of creating conditions for biaxial or all-round stretching. Closest to the invention is a device for determining the characteristics of rock formations, including a frame with a punch bearing ring 2J. The disadvantage of this device is that it is impossible to determine the characteristics of rocks (hardness, abrasiveness, etc.), which is under conditions of stretching, since it lacks loading devices and measuring equipment. In addition, with such a construction, it is impossible to load the stretched surface of the disk with a measuring index, an i-shi orientor with a measuring rod, since loading these measuring tools to all points of the disk (except for those lying below the area of the punch contact with the rock specimen) causes reverse deflection of the rock plate or its cut, which leads to the distortion of the required tension of the specimen. The purpose of the invention is to increase the informativity of the measurement by determining the hardness and abrasiveness of rocks that are in a stressful state under the action of tensile stresses. The goal is achieved by the fact that in a device that includes a frame with a punch and a support ring, the frame is equipped with an abrasiveness tester and guides the GMI support ring to be axially displaced by the guide, and the punch is made in the 642 de ball segment, whose area greater than or equal to the area of the end face of the rock sample. The drawing shows the proposed stand, overall view. The bench for determining the characteristics of rocks. Consists of frame 1, guides 2 with nuts 3 of the support ring 4j placed with the possibility of axial movement in the middle of the junction 2, punch 5 with a working surface in the form of a spherical segment, a cylindrical rock sample 6 (the dotted line shows specimen in working position 5 of the hardness meter J including measuring indenter 7 with a KHARIBIK device consisting of a cylinder 8, a piston with a rod 9, a hydraulic distributor -10 and a pressure gauge for determining the feed force 11. The hardness tester is fixed on the frame from oschyu kronshteynaI2. In addition, the stand has an abrasiveness meter, which includes a measuring rod 13 with a rotation mechanism 14 and a loading device consisting of a cylinder 15, a piston with a rod 16, a hydraulic distributor 17, a pressure gauge 18, and a bracket 19 for fixing the abrasion meter on the frame. Measurement of the hardness and abrasiveness of rocks using the proposed stand is carried out as follows. Using nuts 3, the support ring 4 is shifted until the surface of sample 6 on the side of the punch 5 contacts the entire surface of the punch 5. In this case, sample 6 is bent and stresses of different sign are created in it. In one half of the sample adjacent to the punches /, compressive stresses are created in the second from the side of the support ring 4 - tensile, the value of which is inversely proportional to the radius of the working surface of the punch 5. Then using a load device 8,9,10 ,, 11 w 12 A measuring indenter 7 of the hardness tester is fed to the stretched surface of the sample. It is pressed into the sample. In this way, the hardness of a rock specimen in an extended state is measured. The indentation force is determined by means of a pressure gauge 11. The measurement of abrasiveness is carried out in an analogous manner. Using the loading device 15, 16, 17 and 18, the measuring rod 13 of the abrasiveness meter is brought to the pre-stretched surface of the rock sample and loaded up to a certain force P. With the rotation mechanism 1A, the rod is rotated and the abrasiveness of the expanded rock is measured. Measurement of the hardness and abrasiveness of the rock formation can be carried out both sequentially and simultaneously. The measuring indenter and the measuring rod are mounted on the frame along the normal to the working surface of the punch. This is done so that they are also perpendicular to the surface of the sample after the latter is loaded with a support ring and brought into working condition. The geometrical dimensions of the sample height of the cylindrical part are chosen in such a way that the introduction of the measuring indenter occurs only in the stretched layer. The use of the proposed stand in scientific studies allows; to solve important scientific and practical problems: mechanically simulate the stress state of the surface layer of locally cooled rock (with local cooling there is a comprehensive stretch on the surface of the rock); investigate the effect of tensile stresses acting on the surface of a rock specimen on its characteristics (hardness, abrasiveness, etc.). To obtain both qualitative and quantitative dependence of the characteristics of rocks on the magnitude of tensile stresses in the rock; to determine the optimal ratio of mechanical and thermal effects in engineering calculations and in the design of thermomechanical rock cutting tools and penetration methods based on preliminary local cooling of the rock surface.