Установка для испытания образцов материалов

 

Изобретение относится к испытательной технике и предназначено для испытания горных пород и материалов, используемых при изготовлении горных крепей, на прочность при одноосном нагруженни. Цель - расширение техно.-- логических возможностей установки (Л С 10 п п L// ьэ со оо сд со со

СОЮЗ СОНЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTNA (21) 3971728/22-03 (22) 28. 10.85 (46) 23.03.87. Бюп. N - 11 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела (72) Е.В. Лодус (53) 620. 172. 2(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 813186, кл. G 01 N 3/10, 1979.

„„SU„„ l 298593 А1 (51) 4 G 01 N 3/10 // Е 21 С 39/00 (54) УСТАНОВКА ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ОБРАЗ. ЦОВ МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к испытательной технике и предназначено для испытания горных пород и материалов, используемых при изготовлении горных крепей, на прочность при одноосном нагружении. Цель — расширение техно.логических возможностей установки

1298593 путем обеспечения ступенчатого нагружения образца при заданных чередующихся приращениях сжимающей и растягивающей нагрузок, деформаций и одновременные испытания двух образцов с противоположным по направлению развитием деформаций. На силовой раме 1 размещен нагруэочный гидроцилиндр (ГЦ)2 с поршнем 3 и штоком 4. С ним соединен захват 5 для образца 7, а захват 6 прикреплен к раме 1. Соосно ГЦ 2 на его торцах установлены основной и дополнительный компенсационные ГЦ 8 и 9 с .поршнями 10 ° В их полостях размещены силовые пружины 11, контактирующие с поршнями 10.

Полости ГЦ 2 через вентили (В) 13

Изобретение относится к испытательной технике, к установкам для испытания образцов материалов,в частности горных пород и материалов, используемых при изготовлении горных 5 крепей, на прочность при одноосном нагружении.

Цель изобретения — расширение технологических возможностей установки путем обеспечения ступенчатого на- 1О гружения образца при заданных чередующихся приращениях сжимающей и растягивающей нагрузок.

Кроме того, целью изобретения являются испытания образца при заданных чередующихся приращениях сжимающих и растягивающих деформаций, и одновременные испытания двух образцов с противоположным по направлению развитием деформаций.

На чертеже показана схема установки для испытания образцов материалов.

Установка содержит силовую раму

1, размещенный в ней нагруэочный гидроцилиндр 2 двухстороннего действия с поршнем 3 и штоком 4, захваты 5 и 6 для образца 7, из которых захват

5 соединен с одним иэ торцов штока

4, а захват 6 прикреплен к силовой раме 1 основной и дополнительный компенсационные гидроцилиндры 8 и 9 поршнями 10, установленные соосно и 14 сообщены с источником 12 давления, который связан с полостями

ГЦ 8 и 9 через В 15. На раме 1 установлен гидроаккумулятор (ГА) 16, сообщенный В 17 18 с полостями ГЦ 2, и винт 19 для изменения объема ГА 16, Полости ГЦ 8 и 9 сообщены через В 20 и 21 с полостями ГЦ 2. Поршни 10 установлены на штоке 4, проходящем через полости ГЦ 8 и 9, частично заполненные жидкостью. Установка может иметь дополнительные захваты 22, 23 для образца 24, Заполняют ГА 16 и полости ГЦ 2 и 8 жидкостью. Поршень 3 смещается влево и через захваты 5,22 нагружает образцы 7,24. 2 з.п. ф-JIBE 1 HJ1 °

2 нагрузочному гидроцилиндру 2 и закрепленные на его противоположных тор цах силовые пружины 11 установленные в полостях компенсационных гидроцилиндров 8 и 9 и контактирующие с их поршнями 10, источник 12 давления жидкости, сообщенный через вентили 13 и 14 с полостями нагрузочного гидроцилиндра 2 и через вентили 15 с полостями компенсационных гидроцилиндров 8 и 9, гидроаккумулятор 1 6, установленный на силовой раме 1 и сообщенный через вентили 17 и 18 с полостями нагрузочного гидроцилиндра

2, и винт 19, установленный на силовой раме 1 и предназначенный для изменения объема гидроаккумулятора 16.

Полости компенсационных гидроцилиндров 8 и 9 сообщены через вентили 20 и 21 с полостями нагрузочного гидроцилиндра 2.

Поршни t0 компенсационных гидроцилиндров 8 и 9 установлены на штоке 4, проходящем через полости компенсационных гидроцилиндров 8 и 9, с возможностью перемещения относительно этого штока 4.

Полости компенсационных гидроцилиндров 8 и 9 при необходимости частично заполняются жидкостью. Для одновременного испытания двух образцов установка снабжается дополнитепьными захватами 22 и 23 для об1298593 разца 24, из которых захват 22 соединен со вторым торцом штока 4 нагрузочного гидроцилиндра 2, а захват

23 прикреплен к силовой раме 1.

Установка работает следующим образом.

Для работы в режиме заданных приращений нагрузок установку собирают по приведенной на чертеже схеме. В зависимости от задач испытаний на установке размещают один испытуемый образец 7 или два испытуемых образца 7 и 24.

Включают источник 12 давления и при открытых вентилях 13, 14, 17 и

18 заполняют гидроаккумулятор 16 и полости нагрузочного гидроцилиндра

2 жидкостью под давлением, величина давления выбирается из расчета обеспечения сжатия пружин 11 и сжатия и 20 растяжения образцов 7 и 24 до заданной нагрузки. Ксли по задаче требуется на первой ступени нагрузить образец ? сжимающей, а образец 24 растягивающей нагрузками, то закрывают вентили t7, 13 и 14. Открывают вентиль

20, жидкость из левой (по чертежу) полости нагрузочного гидроцилиндра

2 поступает в полость компенсационного цилиндра 6, перемещает поршень

10 этого гидроцилиндра 8 вдоль штока 4. Происходит деформирование силовой пружины 11, размещенной в полости гидроцилиндра 8, при этом давление в левой подпоршневой поло- 35 сти гидроцилиндра 2 падает по отношению к давлению в правой полости этого гидроцилиндра, поршень 3 эа счет разности давлений смещается влево и через шток 4 и захваты 5 40 и 22 нагружает образцы 7 и 24 соответственно сжимающей и растягивающей нагрузками.

Перемещение поршня 3 и нагруже- 4> ние образцов 7 и 24 прекращается в момент, когда сумма усилий на двух образцах 7 и 24 и на пружине 11 равна усилию на поршне 3 от действия давления жидкости в гидроаккумуляторе 16. Нагружение образцов 7 и 24 прекращается, и в этом состоянии они выдерживаются заданное время. Для плавного пригружения образцов 7 и

24 с увеличением нагрузок в прежнем направлении открывают вентиль 14 и с помощью источника 12 повышают давление в гидроаккумуляторе 16 и соеди не нной с ним полости гидроцилн ядра 2, Для плавного уменьшения нагрузок на образцах 7 и 24 открывают вентиль

13 и повышают давление в левой полости гидроцилиндра.2. Постепенным повышением давления в левой полости гидроцилиндра 2 уравнивают это давление с давлением в правой полости и в момент равенства давлений образцы

7 и 24 имеют нулевые нагрузки. Закрывают вентиль 20, открывают вентиль 15 и сбрасывают давление в этом компенсационном гидроцилиндре 8, возвращая его поршень 10 и пружину 11 в исходное положение ° Для нагружения образцов 7 и 24 нагрузками противоположного знака закрывают вентили 13,14 и 18 и открывают вентиль 21.

Происходит сброс давления в правой полости нагрузочпого гидроцилиндра

2 с соответствующим перемещением штока 4 и нагружением образца 7 растягивающей, а образца 24 сжимающей нагрузками в пределах, допустимых деформацией пружины 11 компенсационного гидроцилиндра 9.

Возвращение штока 4 с захватами

5 и 22 в исходное положение осуществляется аналогично возвращению его после смещения влево. Для нагружения образцов 7 и 24 до следующей ступени приращения нагрузки при нейтральном положении поршня 3 изменяют давление в гидроаккумуляторе 16 и нагружение повторяют до уровней нагрузки на образцах 7 и 24, отличающихся от уровней в предыдущем нагружении.

Действуя таким образом, исследуют влияние путей нагружения на конечные прочностные и деформационные свойства и эффект разрушения материала при ступенчатом нагружении при заданных приращениях сжимающей и растягивающей рагрузок на образцах.

Для работы в режиме заданных приращений деформаций удаляют пружины

11 а полости компенсационных гидроцилиндров 8 и 9 частично заполняют жидкостью через вентили 15. Объем заполнения компенсационных гидроцилиндров 8 и 9 определяет величину перемещения поршня 3 и штока 4 с saхватами 5 и 22 при перетеканни жидкости из полости нагрузочного гидроцилиндра 2 в полости компенсационных гидроцилиндров 8 и 9. Перемещение поршня 3 и штока 4 прекращается,ко1298593

ВНИИПИ Заказ 879/43, . Тираж 777 Подписное

Произв.-полигр. пр-тие,, г. Ужгород, ул. Проектная, гда весь свободный от жидкости объем в компенсационном гицроцилиндре 8 или 9 заполняется жидкостью, поступающей из соответствующей полости нагрузочного гидроцилиндра 2. В остальном работа на установке аналогична работе в предыдущем режиме, но испытания проходят при заданных приращениях сжимающих и растягивающих деформаций образцов 7 и 24. 10

Во всех режимах скорость нагрух<ения и деформирования образцов 7 и 24 определяется скоростью перетекания жидкости из полостей нагрузочного гидроцилиндра 2 в полости ком- 15 пенсэционных гидроцилиндров 8 и 9, что задается вентилями 20 и 21.

Для обеспечения эффективной работы установки используется гидроак- 20 кумупятор 16 с регулируемым запасом энергии. При подъеме винта 19 увеличивается полезный объем гидроаккумулятора 16, что увеличивает запас энергии на нем при низких давлениях. 25

Большой запас энергии необходим при работе в силовом режиме, когда необходимо преодолевать сопротивление силовых пружин 11 при больших перемещениях поршней 10. При работе в де- 30 формационном режиме запас энергии меньше, но необходимы большие давления жидкости. Для этого уменьшают объем полости гидроаккумулятора 16 винтом 19 и при меньшем объеме и боль.35 шем давлении интенсивность падения давления возрастает, что и требуется для перемещения поршня 3 в дефор1 мационном режиме с минимальным сжатием жидкости з полости компенсаци- 40 онного гидроцилиндра 8 или 9, 1

Ступенчатое нагружение в режиме заданных приращений нагрузок или деформаций позволяет оценить несущую 45 способность горных пород в зонах посадок кровли, суммарную устойчивость горных пород и податливых крепей, а деформирование с зеркально противоположным развитием деформаций 50 позволяет определить индивидуальную долговечность различных материалов, составляющих двухкомпонентный сило— вой элемент, например, напряженный железобетон.

Формул а и з о б р е т е н и я

1. Установка для испытания образцов материалов, содержащая силовую раму, размещенный в ней нагрузочный гидроцнлиндр двухстороннего действия с поршнем и штоком, компенсационный гидроцилиндр с поршнем, закрепленный на одном из торцов нагрузочного гидроцилиндра соосно последнему, захваты для образца, один из которых закреплен на силовой раме, а второй соединен с одним из торцов штока нагрузочного гидроцилиндра, и источник давления, сообщенный с полостями нагрузочного гидроцилиндра, о т л ич а ю m а я с я тем, что, с целью расширения технологических возможностей установки путем обеспечения ступенчатого нагружения образца при заданных чередующихся приращениях сжимающей и растягивающей нагрузок, она снабжена дополнительным компенсационным гидроцилиндром, закрепленным со осно на втором торце нагрузочного гидроцилиндра, и силовыми пружинами, установленными в полостях компенсационных гидроцилиндров и контактирующих с их поршнями, при этом шток нагрузочного гидроцилиндра проходит через полости компенсационных гидроцилиндров, поршни компенсационных гидроцилиндров установлены на штоке нагрузочного гидроцилиндра с возможностью перемещения относительно этого штока, а полости компенсационных гидропилиндров сообщены через вентили с полостями нагрузочного гидроцилиндра.

2. Установка по п. 1, о т л и ч аю щ а я с я тем, что, с целью испытания образца при заданных чередующихся приращениях сжимающих и растягивающих деформаций, полости компенсационных гидроцилиндров частично заполнены жидкостью, 3. Установка по п. 1, о т л и ч аю щ а я с я тем, что, с целью одновременного испытания двух образцов с противоположным по направлению развитием деформаций, она снабжена дополнительными захватами, установленными, соответственно, на силовой раме и втором торце штока нагруэочного гидроцилиндра.