ИЗМЕРИТЕЛЬ ПРОЧНОСТИ ТВЕРДОГО ТЕЛА
DEVICE FOR MEASURING STRENGTH OF SOLID BODY

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в при возведении бетонных фундаментов, каналов и других сооружений, возводимых для целей охраны государственной границы, а также в строительной, горной и гидротехнической промышленности при выполнении контроля прочности массивов, возводимых из твердеющих материалов, а также массивов горных пород.
Известен измеритель прочности бетонных массивов, включающий корпус, боек, шарик, шток с пазом для фиксации его положения относительно корпуса, наконечник, пружину и держатель бумажной ленты и ленты копировальной бумаги /1/.
Недостатком известного измерителя прочности твердого тела является невысокая надежность получения стабильных достоверных результатов, так как они зависят от величины усилия прижатия устройства к массиву, которая может быть разной у разных исполнителей и в отдельных опытах у одного исполнителя.
Целью изобретения является повышение точности измерений прочности за счет получения надежных достоверных результатов измерений.
Для достижения поставленной цели решается задача создания устройства для обеспечения строго фиксированной величины усилия прижатия измерителя прочности к массиву, что обеспечит получение надежных достоверных результатов измерений прочности.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в устройстве, включающем корпус, боек, шарик, шток с пазом для фиксации положения, наконечник, пружину, держатель бумажной ленты и ленты копировальной бумаги /1/, корпус снабжен направляющими буртиками с ограничителями на концах, упорным уголком, стержнем с упорным кольцом, роликами и пружиной, причем корпус размещен в рукоятке, снабженной роликами, пружиной и клином.
Предлагаемое техническое решение поясняется чертежами, где на:
- фиг.1 показан вертикальный разрез измерителя прочности в момент вдавливания шарика в массив;
- фиг.2 - то же в момент подготовки к вдавливанию шарика в массив.
На чертежах приняты следующие обозначения: 1 - шарик; 2 - боек; 3 - шток; 4 - пружина; 5 - корпус; 6 - направляющий буртик с ограничителями; 7 - рукоятка; 8 - ролик; 9 - наконечник; 10 - пружина; 11 - стержень; 12 - упорное кольцо; 13 - пружина; 14 - клин; 15 - ролик; 16 - уголок; 17 - паз; 18 - пластина; 19 - штифт; 20 - бумажная лента; 21 - лента копировальной бумаги; 22 - испытуемый материал (бетон или горная порода); d - диаметр лунки.
Предлагаемое устройство (фиг.1) включает шарик 1, свободно завальцованный в боек 2, который выполнен заодно со штоком 3, и пружину 4, которые размещены в корпусе 5. На корпусе 5 закреплены направляющие буртики 6 с ограничителями на концах. Полая рукоятка 7 охватывает своей верхней частью корпус 5. Ролики 8 закреплены на рукоятке 7 с возможностью вращения при перемещении по направляющим буртикам 6. С противоположной от бойка 2 стороны на штоке 3 закреплен наконечник 9. Пружина 10 размещена в рукоятке 7 между рукояткой и корпусом 5. Стержень 11 снабжен упорным кольцом 12 с верхней стороны и парой роликов 15 с нижней стороны, а также пружиной 13, которые закреплены на корпусе 5 с помощью уголка 16. Шток 3 имеет паз 17, размер которого больше диаметра стержня 12. Со стороны бойка 2 корпус 5 снабжен держателем в виде пластины 18 и закрепленных на ней штифтов 19, между которыми размещают бумажную ленту 20 и ленту 21 копировальной бумаги. Пластина 18 крепится на корпусе 5 винтами (на фиг.2 показаны их центры).
Устройство работает следующим образом. Перед проведением испытания прочности массива пружину 4 приводят во взведенное (сжатое) состояние посредством перемещения бойка 2 и штока 3 с наконечником 9 в крайнее правое положение, которое фиксируется путем подачи посредством пружины 13 верхнего конца стержня 11 в паз 17. Пружина 10 находится в наполовину сжатом состоянии, обеспечивая крайнее правое положение ручки 7 относительно корпуса 5, которое фиксируется путем упора правых роликов в ограничители буртиков 6. Клин 14, выполненный в плане в форме «ласточкиного хвоста» с возможностью регулирования положения относительно ручки 7, не контактирует в это время с роликами 15. Бумажную ленту 20 и ленту 21 копировальной бумаги размещают между штифтами 19, после чего измеритель готов к выполнению опыта. Зачищают поверхность материала 22 либо любого твердого тела и приставляют корпус 5 со стороны бойка 2 к обработанному участку, затем плавно двигают ручку 7 в сторону испытуемого материала. Пружина 10 сжимается, передавая усилие от ручки 7 на корпус 5, и при определенной величине этого усилия и соответствующего ему перемещения ручки 7 относительно корпуса 5 клин 13 воздействует на ролики 15 и выводит верхний конец стержня 11 из паза 17 штока 3. Пружина 4 разжимается, ее энергия превращается в кинетическую энергию шарика 1, бойка 2, штока 3 и наконечника 9, а затем - в работу по смятию материала с образованием лунки, диаметр d которой через копировальную ленту 21 фиксируется на бумажной ленте 20. После измерения диаметра лунки в камеральных условиях, используя тарировочный график, который построен по предварительно проведенным сравнительным испытаниям устройства, находят соответствующую данному диаметру прочность испытанного в полевых или шахтных условиях твердого тела (бетон или горная порода).
Именно выполнение измерителя прочности твердого тела с возможностью прижатия корпуса со строго фиксированным усилием за счет исполнения его корпуса с направляющими буртиками и ограничителями на концах, упорным уголком, стержнем с упорным кольцом, роликом и пружиной, а также размещение корпуса в рукоятке, которая снабжена роликами, пружиной и клином, обеспечивает получение стабильных и достоверных результатов испытаний.
Источники информации
1. Ведяшкин А.С. Аппаратурное определение прочности закладочного массива в шахтных условиях / А.С.Ведяшкин, К.К.Элиманов, Р.В.Ли и др. - М.: Горный журнал. - 2001. - №5. - С.38-40.