ДИНАМОМЕТР
DYNAMOMETRE

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения нагрузки на штанговую и стоечную крепь горных выработок, а также для измерения нагрузки при испытаниях образцов материалов на прочность.
Известен динамометр (Ардашев К.А., Ахматов В.И., Катков Г.А. Методы и приборы для исследования проявлений горного давления. - М.: Недра, 1981, с.88, рис.8.1), содержащий датчик, силоизмеритель и узел соединения датчика с силоизмерителем. Силоизмерителем является пластина из мягкого металла, в которую вдавливаются шарики, а датчиком служит устройство для замера глубины вдавливания отпечатка.
Недостаток динамометра состоит в невозможности повторного использования без перемонтажа. Он не применим для определения нагрузки на штанговой крепи.
Известен динамометр (Ардашев К.А., Ахматов В.И., Катков Г.А. Методы и приборы для исследования проявлений горного давления. - М.: Недра, 1981, с.91, рис.8.4), содержащий датчик, силоизмеритель и узел соединения датчика с силоизмерителем. Силоизмерителем являются тарельчатые пружины, датчик измеряет деформацию пружин при изменении нагрузки.
Недостаток динамометра состоит в том, что он приспособлен для работы только с анкерной крепью.
Известен динамометр (патент РФ №1323871, кл. G01 L 1/00, 1987), принимаемый за прототип. Динамометр содержит датчик крутящего момента, силоизмеритель и узел соединения датчика с силоизмерителем. Силоизмерителем является сферическая опора, воспринимающая измеряемую нагрузку. Сопротивление повороту опоры пропорционально действующей нагрузке, что и фиксируется датчиком крутящего момента.
Недостаток динамометра состоит в возможности измерений нагрузок только на стоечной крепи и не позволяет проводить измерения на анкерной крепи. Горные выработки имеют участки, закрепленные одновременно стоечной и анкерной крепями. Для наблюдения за проявлениями горного давления необходимо отслеживать изменения нагрузок на обоих видах крепи, для чего вынуждены использовать динамометры разных типов. Динамометры разных типов имеют разную жесткость, что вносит погрешность в измерения. Различные помехи в процессе измерений (например, кратковременные и длительные динамические пригрузки, атмосферные изменения) неодинаково влияют на динамометры разных типов. В момент измерений необходимо находиться в непосредственной близости от динамометров, что может быть опасным в изменчивых шахтных условиях. Это усложняет методику измерений и снижает их достоверность.
Техническим результатом изобретения является повышение достоверности измерений путем обеспечения возможности применения динамометра на крепях разных типов.
Технический результат достигается тем, что динамометр, содержащий датчик крутящего момента, силоизмеритель и узел соединения датчика с силоизмерителем, согласно изобретению, силоизмеритель представляет собой два опорных подшипника с двумя кольцами каждый, при этом подшипники расположены соосно, кольцо одного из них находится в контакте с кольцом другого и эти кольца соединены между собой, а узел соединения датчика с силоизмерителем расположен на соединенных кольцах подшипников.
Технический результат достигается также тем, что датчик крутящего момента выполнен в виде гибкой тяги, охватывающей соединенные кольца подшипников и одним концом закрепленной на них, и силомера, соединенного со вторым концом тяги.
Два опорных подшипника, соединенных своими кольцами, воспринимают нагрузку и позволяют регистрировать ее величину по изменению сопротивления повороту соединенных колец, которое регистрируется датчиком крутящего момента. При этом подшипники могут устанавливаться на торце стоечной крепи или надеваться на штангу анкерной крепи. Это делает динамометр универсальным и повышает достоверность измерений.
Датчик крутящего момента в виде гибкой тяги и силомера позволяет находиться оператору в момент измерений на безопасном расстоянии от динамометра, что определяется длиной гибкой тяги. Это усиливает достигаемый технический результат.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлены варианты конструкции динамометра, на фиг.2 - варианты его применения.
Динамометр содержит датчик крутящего момента 1, силоизмеритель 2, 3 и узел 4 соединения датчика 1 с силоизмерителем 2, 3.
Силоизмеритель 2, 3 представляет собой два опорных подшипника с двумя кольцами 5, 6 и 7, 8 каждый. Подшипники 2, 3 расположены соосно, кольцо 6 одного из них находится в контакте с кольцом 7 другого и эти кольца соединены между собой. Узел 4 соединения датчика с силоизмерителем расположен на соединенных кольцах 6, 7 подшипников.
Датчик крутящего момента может быть выполнен в виде гибкой тяги 9, охватывающей соединенные кольца 6, 7 подшипников и одним концом закрепленной на них, и силомера 10, соединенного со вторым концом тяги.
При использовании типового датчика крутящего момента в виде моментного ключа 1 узел 4 представляет собой отверстие для установки ключа. Опорные подшипники могут быть подшипниками качения или скольжения. Внутренний диаметр колец 5, 6, 7, 8 обеспечивает установку динамометра на резьбовой части 11 штанги 12 анкера. При размещении динамометра на торце стоечной крепи 13 применяется оправка 14, исключающая выскальзывание динамометра при искривлении стоек в процессе работы. Позицией 15 обозначена рабочая гайка штанги 12 анкера.
Динамометр работает следующим образом.
При монтаже анкерной крепи устанавливают динамометр над рабочей гайкой 15, а при монтаже стоечной крепи - на торце стойки 13. Для измерения нагрузки на штанге 12 или на стойке 13 датчиком крутящего момента 1 или силомером 10 определяют усилие поворота соединенных колец 6, 7 относительно колец 5, 8. Усилие поворота пропорционально опорной нагрузке, что определяют по тарировочной диаграмме динамометра. Диаграмму получают предварительно путем тарировки динамометра на испытательном прессе. Для дистанционного измерения нагрузки применяют вариант исполнения динамометра с силомером 10. Длина гибкой тяги 9 обеспечивает размещение оператора на заданном расстоянии от крепи. Крутящий момент определяется с учетом наружного диаметра соединенных колец 6, 7.
Динамометр измеряет нагрузки на разных типах крепей горных выработок, что позволяет контролировать проявления горного давления на участках со смешанным креплением с высокой достоверностью.