Способ определения прочности материалов
Иллюстрации
Реферат
Изобретение относится к.горному делу. Цель изобретения - повьшение точности определения прочности и расширение диапазона исследуемых материалов . Разрушают материал путем вращения и вибрации инстру:-1ента. Принимают отношение мощностей на привод вибрации инструмента и на привод вращения инструмента, установленное по минимуму энергии разрушения исследуемого материала. Минимум энергии уста- .навливают автоматически за счет распределения мощности первичным дифференциальным механизмом на равномерное вращение и привод возбудителя колебаний и суммирования этих движений на рабочем инструменте. Равномерное и колебательное вращения суммируются во вторичной планетарной ступени редуктора. Прочность материала опре,- деляют по частоте вращения инструмента или вала вибратора. Оптимальный режим динамического разрушения определяется граничным значением времени контакта инструмента с забоем. 1 з.п. ф-лы, 4 ил. с (Л
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (19) (11) А1
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4125271/22-03 (22) 10. 07. 86 (46) 23. 01. 88. Бюл. Ф 3 (71) Ставропольский политехнический институт (72) С.Н.Жилин (53) 620. 17. 2. 622. 23.05(088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР
У 806855, кл. Е 21 В 49/00, 1979. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОЧНОСТИ
МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к.горному делу. Цель изобретения — повышение точности определения прочности и расширение диапазона исследуемых материалов. Разрушают материал путем вращения и вибрации инструмента. Принимают отношение мощностей на привод (5)) 4 С 01 N 3/00 // Е 21 С 39/00 вибрации инструмента и на. привод вращения инструмента, установленное по минимуму энергии разрушения исследуемого материала. Минимум энергии уста,навливают автоматически за счет распределения мощности первичным дифференциальным механизмом на равномерное вращение и привод возбудителя колебаний и суммирования этих движений на рабочем инструменте, Равномерное и колебательное вращения суммируются во вторичной планетарной ступени редуктора. Прочность материала апре; деляют по частоте вращения инструмента или вала вибратора. Оптимальный режим динамического разрушения опре- с деляется граничным значением времени контакта инструмента с забоем. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.
13ь8705 2
7-8 мс (точка А, фиг. 2), В первом я случае граничное число соответствует
63 об/мин, во втором — 100 об/мин.
Граничное время контакта инструе- мента с забоем определяет оптимальные параметры импульсного воздействия на материалы, импульсы возбудителя колебаний суммируются с равномерным ть 1р вращением бурового става. Время конв такта, определяемое из уравнения двиь жения, зависит от частоты колебаний
t
4fKy
20
Изобретение относится к горному делу и предназначено для определени прочности горных пород, грунтов, строительных и сыпучих материалов.
Целью изобретения является повыш ние точности определения прочности и расширение диапазона исследуемых материалов.
На фиг. 1 представлена зависимос энергоемкости разрушения от оборото инструмента, на фиг. 2 — зависимост удельного объема разрушения от времени контакта, на фиг ° 3 — зависимость мощности привода от частоты колебаний, на фиг. 4 — зависимость между скоростью бурения и мощностью привода.
Способ определения прочности материалов заключается в разрушении материала путем вращения и вибрации инструмента при отношении мощностей на . привод вибрации инструмента и на привод вращения инструмента, устанавливаемом по минимуму энергии разрушения исследуемого материала, ко торый устанавливается автоматически эа счет, например, распределения мощности первичным дифференциальным механизмом на равномерное вращение и привод возбудителя колебаний и суммирования этих движений на рабочем ийструменте. Равномерное и колебательное вращения суммируются во вторичной планетарной ступени редуктора.
Прочность материала определяют по частоте вращения инструмента или вала вибропривода.
Оптимальный режим динамического разрушения определяется граничным значением времени контакта инструмента с забоем. Это время установлено экспериментально для различных пород (фиг." 1) и имеет явно выраженный минимум удельной энергоемкости разрушения для различных осевых усилий.
Время контакта инструмента с забоем для определенного вида разрушающего инструмента, в частности шарошки, пропорционально скорости вращения става, так как здесь динамика процесса разрушения определяется количеством штырей на рабочей поверхности.
В доломитизированном известняке граничное время контакта при осевой нагрузке, исключающей поверхностный характер разрушения породы, составляет 12 мс (точка Б, фиг, 2), а при такой же нагрузке для гранита равна
I где f — частота колебаний, К/ — коэффициент времени контакта, зависящий от темпа роста скорости приложения нагрузки в начале и конце пути одного импульса, Уравнение контакта инструмента не
25 отражает полного процесса импульсно-. го разрушения, так как в нем не участвует второй основной фактор колебаний — амплитуда колебаний. Но амплитуда колебаний в меньшей степени определяет оптимальные режимы воздействия на материалы и в динамических возбудителях колебаний зависит от частоты (силы инерции). На фиг. 3 показаны зависимости скорости бурения, потребляемой мощности возбуди.телем колебаний и вращателем от частоты .колебаний в сравнении со скоростью обычного (Vo ) и мощностью обычного (N ) бурения.
Мощность, потребляемая на равномерное вращение бурового (N ) става, имеет явно выраженный минимум, а мощность привода возбудителей колебаний
45 (N„r возрастает практически пропорционально квадрату частоты колебаний.
Для пород различной крепости при частоте вращения и = 52 об/мин, ам- плитуде колебаний 2 мм частота коле50 баний f = 28 Гц (фиг. 4), мощность обычного бурения (N ), мощность привода равномерного вращения (N ) изменяются значительно интенсивнее мощности привода импульсатора (И„).
Физико-механические свойства материалов определяют минимум удельной энергоемкости разрушения от интенсивности динамических воздействий (фиг.1) 3 13
Время граничного значения контакта инструмента с забоем для различных материалов различно (фиг. 2), мощности привода равномерного вращения имеют минимум, согласующийся с временем контакта инструмента с забоем, а мощность привода возбудителя колебаний возрастает с увеличением частоты колебаний (фиг. 3). Кроме того, обе эти мощности по различным законам изменяются в функции от крепости пород (фиг. 4).
Таким образом, минимум энергоемкости динамического разрушения стабилизирует число оборотов вала привода равномерного вращения и за счет перераспределения мощности в двухпоточном дифференциальном механизме обеспечивает определенную частоту вращения вала вибропривода. Замер например, этой величины частоты вращения определяет прочность материала.
68705 4
Формула. изобретения
Способ определения прочности материалов, включающий разрушение ма5 териала инструментом и замер усилий разрушения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения прочности и расширения диапазона исследуемых материалов, разрушение материала производят путем вращения и вибрации инструмента при соотношении мощностей на привод вибрации инструмента и на привод вращения инструмента, устанавливаемом по минимуму энергии разрушения исследуемого материала, а прочность последнего определяют по частоте вращения инструмента.
2. Способ по п. 1, о тли— ч а ю шийся тем, что отношение мощностей на привод вибрации инструмента и на привод вращения инструмента устанавливается с помощью дифференциального механизма.
1368705 ам
Of?
0O
ff, ìÑ
V, м/иди
V, Ф, HEr
Ц б д яретсть по ММ. фотодьякана8а сияют
Фиг 4
Составитель В.Петрушин
Редактор Л.Гратилло Техред Л.Сердюкова Корректор С.Шекмар
Заказ 281/42 Тираж 847 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, R-35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно-полиграфическое предприятие, г. Мкгород, ул. Проектная, 4