Кратка техническая характеристика прибора умгп-3

Пределы нагружения установки:

0-100 кгс;

0-250 кгс;

0-500 кгс;

0-1000 кгс

Величина максимально измеряемой деформации, при всех пределах нагружения, составляет 0,7 мм. Результаты испытаний записываются на миллиметровой бумаге в виде графиков.

Принадлежности установки умгп-3

В комплект установки входит:

1. Грузы с условным весом:

• для 100 кгс – 0,582 кг;

• для 250 кгс– 2,605 кг;

• для 500 кгс – 6,105 кг;

• для 1000 кгс – 13,0 кг.

2. Цилиндрические штампы с площадью основания S = 1, 2, 3, и 5 мм², а также конические штампы из твердого сплава.

3. Прокладки металлические под образцы.

4. Щуп.

Для определения механических свойств горных пород по предлагаемой методике, необходимо иметь на образцах только две плоскопараллельные поверхности. Боковая поверхность образцов может иметь неправильную форму, поэтому для изготовления можно использовать как керновый материал, так и куски различной конфигурации.

Образцы из кернов обычно делают в виде цилиндров высотой 30-50 мм и диаметром 40-60 мм. При изготовлении образцов из отдельных кусков горной породы, их разрезают на пластины высотой 30-40 мм с площадью поперечного сечения, в которую вписывался бы круг диаметром не менее 40 мм.

Для получения на образцах двух плоскопараллельных поверхностей, их вначале притирают на плоском чугунном вращающемся круге. Шлифование образцов проводится вначале более крупным абразивом № 100-180 для уничтожения следов от среза пилой, затем микропорошком №28 до получения более ровной поверхности и уничтожения следов крупного абразива. Окончательная доводка выполняется микропорошком № 20.

После подготовки прибора, образец устанавливается на столик 16. К нижней поверхности штока 11, слегка смазанной маслом, прижимается штамп 12, затем, от руки, маховиком поднимают столик так, чтобы поверхность образца не доходила до рабочей поверхности штампа на 0,05-0,08 мм (что проверяется щупом). Длину ножки индикатора регулируют гайкой, имеющейся в верхней части ножки, чтобы ножка прикоснулась к поверхности образца. Это легко обнаруживается по загоранию сигнальной лампочки или мягкому щелчку реле. Упор кривой ножки индикатора устанавливается на расстоянии 5-6 мм от оси штампа. Если образец имеет малую высоту, под него следует подложить промежуточные прокладки, так как большой подъем стола увеличивает погрешность при измерениях.

После регулировки индикатора включают кнопки «нагрузка» и «деформация». В этот момент начинается нагружение штампа, а на барабане самопишущего прибора регистрируется нагрузка и соответствующая ей деформация. Обычно графики деформаций имеют вид плавных кривых резко обрывающихся в момент разрушения породы под штампом. На этом опыт заканчивается. Прибор следует остановить нажимом на кнопку «стоп» нагрузки.

Для проведения следующего опыта необходимо вернуть рычаг 5 нагрузки в начальное положение, для чего маховик отодвигают вправо до отказа и вращают до тех пор, пока винт 2 не опустится в крайнее положение. Затем маховик вдвигается на прежнее место. Индикатор возвращается на «ноль» автоматически, при включении кнопки, разгрузки, после чего его можно отключить нажимом кнопки «стоп» деформации.

Обработка графиков деформаций

На каждом образце следует проводить примерно 5 опытов и все графики записывать на одном и том же диаграммном бланке миллиметровой бумаги. В некоторых случаях для очень однородных образцов можно ограничиться 3 опытами.

На рис. 2.2 приведен график деформации для породы известняк. Из точки А, соответствующей моменту разрушения, опускается перпендикуляр на нулевую линию нагрузки в точку Е. Затем через линейный участок кривой деформаций проводится прямая до пересечения с нулевой линией в точке Д и с линией, соответствующей нагрузке при разрушении в точке Б. Из точки Б также опускается перпендикуляр на нулевую линию в точку В. После этого приступают к определению численных значению различных механических характеристик.

Известняк:

Предел нагружения – 500 кгс;

Диаметр штампа – 1,60 мм;

Площадь штампа – 2 мм.

На каждом образце следует проводить 3-5 опытов и все графики записывать на одном и том же диаграммном бланке миллиметровой бумаги. Из точки В, соответствующей моменту разрушения, опускается перпендикуляр на нулевую линию нагрузки в точку С. Затем через линейный участок кривой деформации проводится прямая до пересечения с нулевой линией в точке Р и с линией, соответствующей нагрузке при разрушении в точке Д. Из точки Д также опускается перпендикуляр на нулевую линию в точку Е и после этого приступают к определению численных значений различных механических характеристик.

1. Для определения твердости берется нагрузка при разрушении (точка В) и делится на площадь штампа:

где Р_P – усилие, при котором произошло внедрение индентора в породу, даН;

S_Ш – площадь торца индентора, мм².

2. Для определения условного предела текучести берется нагрузка, при которой кривая деформации начинает отклоняться от прямой FD (точка А). Эта нагрузка может определяться только приближенно:

где Р₀ – нагрузка, соответствующая пределу текучести, даН.

3. Далее определяется общая работа до разрушения А_ОБЩ, которая равна (условно) площади фигуры BDFC, и работа на упругие деформации А_УП, равная площади треугольника FDE. Так как на графике записывается сумма деформаций породы и индентора, то из А_ОБЩ и А_УП вычитается та работа, которая затрачивается на деформацию индентора А_Ш. Работа, затрачиваемая на деформацию штампа, вычисляется исходя из зависимости:

где Е – модуль упругости (Юнга) материала, из которого выполнен индентор, даН/мм²;

l, l₁ – длина соответствующей части штампа, которой соответствует площадь S и S₁, мм.

4. Коэффициент пластичности пород рассчитывается из зависимости:

Для упруго-хрупких пород I класса К_ПЛ = 1.

Для упруго-пластичных пород II класса К_ПЛ от 1 до 6 и более.

Для хрупких пород III класса К_ПЛ = ∞.

5. Жесткость горной породы рассчитывается на интервале упругого деформирования (участок кривой ОА) из зависимости:

где Р₁ – усилие нагружения, соответствующее интервалу упругого деформирования, даН;

ξ_УП – упругая деформация породы, соответствующая усилию Р₁, мм. Масштаб записи деформации 1:400, т.е. для получения фактического значения деформации следует 10 мм делить на 400.

6. Модуль упругости рассчитывается из формулы:

где d – диаметр торца индентора, мм.

7. На основании полученных ранее данных рассчитывается значение удельной контактной работы разрушения (Дж/мм²) по следующей формуле:

где r – радиус торца индентора, м.

8. Результаты расчетов представляются в виде отчета с приведением конкретных диаграмм деформирования образцов горных пород.

17