Установка для прочностных испытаний группы образцов материалов

 

Изобретение относится к испытательной технике. Цель изобретения - приближение условий испытания к забойным путем обеспечения силового и деформационного взаимодействия при объемном напряженном состоянии испытуемых образцов. На основании 1

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11! д1 (5g 4 G 01 М 3/1О, Е 21 С 39/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4235128/22-03 (22) 24 ° 04.87 (46) 23.01.89. Бюл. 9 3 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела (72) Е.В.Лодус (53) 620.178.2 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

11 1286934, кл. Е 21 С 39/00, 1985., (54) УСТАНОВКА ДЛЯ ПРОЧНОСТНЫХ ИСПЫТАНИИ ГРУППЫ ОБРАЗЦОВ МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к испытательной технике, Цель изобретения— приближение условий испытания к забойным путем обеспечения силового и деформационного взаимодействия при объемном напряженном состоянии исщ туемых образцов. На основании 1

1453?30 размещены гидроцилиндры (Г) 2-4 с поршнями 5 и штоками 6, установленными с воэможностью вращения и осевого перемещения и имеющими реэьбовые участки 7 и хвостовики 8. В подпоршневых полостях Г 2-4 размещены захваты 9,10 для группы образцов 11-13, связанные с поршнями 5 ° Полости Г 24 сообщены с напорной и сливной магистралями (М) 14115 Установка имеет средство нагружения, выполненное в виде установленного на основании 1 привода (П) 16 вращения с регулируемым крутящим моментом и кинематически связанных с ним зубчатых колес

17-19, установленных на хвостовиках

8 ° Внутри Г 2-4 выполнены резьбовые

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к установкам для прочностных испытаний образцов материалов, преимущественно горных пород.

Цель изобретения — приближение условий испытания к забойным путем обеспечения силового и деформационного взаимодействия при объемном нап-fp ряженном состоянии испытуемых образцов.

На чертеже показана схема установки для прочностных испытаний группы образцов материалов.

Установка содержит основание 1, размещенные на нем гидроцилиндры 24 по числу испытуемых образцов с поршнями 5 и штоками 6, имеющими резьбовые участки 7 и хвостовики 8, захваты 9 и 10 для группы испытуемых образцов 11-13, размещенные в подпоршневых. полостях гидроцилиндров 24 напорную 14 и сливную 15 магистраЭ

«25 ли, сообщенные с подпоршневыми полостями гидроцилиндров 2-4, и средство нагружения, выполненное в виде установленного на основании 1 привода

16 вращения с регулируемым крутящим моментом и зубчатых колес. 17-1-9, установленных на хвостовиках 8 штоков 6 гидроцилиндров 2-4 и кинематически связанных с приводом 16 вращения. участки 20, сопряженные с участками

7. Через М 14 подают жидкость под давлением в Г 2-4, создавая боковую нагрузку на образцах 11-13. Включают П 16 и вращением колес 17-19, преобразующимся-. штоками 6 в поступательное перемещение поршней 5, пригружают образцы 11-13 осевой и боковой нагрузками до равенства момента

Г 16 сопротивлению деформации образцов 11-13, Затем разгружают один из образцов 11-13 от боковой нагрузки, соединяя полость соответствующего Г с М 15. При этом снижается общее сопротивление деформации и происходит дополнительное пригружение остальных образцов от П 16. 1 ил.

На внутренних поверхностях гид-, роцилиндров 2-4 выполнены реэьбовые участки 20, сопряженные с реэьбовыми участками 7 штоков 6. Последние соединены с поршнями 5 через опорные подшипники 21, а на хвостовиках 8 штоков 6 выполнены канавки 22 для шпонок 23, что обеспечивает вращение и осевое перемещение штоков 6, Поршни 5 в гидроцилиндрах 2-4 взаимодействуют с захватами 9.

Уст ановка работает следующим образом.

Через напорную магистраль 14 заполняют подпоршневые полости гидроцилиндров 2-4 рабочей жидкостью и создают начальное давление в соответствии с распределением боковой нагрузки в зоне забоя. Включают привод

16 и устанавливают заданный крутящий момент, При вращении зубчатых колес

17-19 штоки 6 вращаются и перемещаются внутрь полостей гидроцилиндров

2-4 вместе с поршнями 5. Происходит осевое деформирование образцов 11-13 и повышение давления жидкости в подпоршневых полостях гидроцилиндров

2-4 благодаря перемещениям поршней

5 в замкнутый объем подпоршневых полостей. Происходит рост суммарного крутящего момента, противодействующего моменту на приводе 1 6. Наступа145:32 ет момент, когда крутящие моменты уравновесят друг друга и деформирование образцов 11-13 прекращается, Каждый из образцов 11 — 13 находится

5 при неизменном индивидуальном напряженном состоянии и неизменной осевой деформации, и это положение соответствует состоянию пород вблизи забоя под установившемся опорным давлением без перемещения забоя.

При перемещении эоны повышенного горного давления или при перемещении забоя это состояние нарушается, отдельные элементы разгружаются от бокового давления частично или полностью, остальные элементы в связи с этим пригружаются. Для воспроизведения этого производят сброс бокового давления в одном из гидроцилиндров 2р

2-4, открыт для этого соответствующий вентиль магистрали 15 слива. При сбросе давления на одном из гидроцилиндров 2-4 уменьшается сопротивление трения в резьбовом соединении 25 штока 6 и данного гидроцилиндра, уменьшается крутящий момент на данном штоке 6 и суммарный крутящий момент на группе штоков 6 гидроцилиндров

2-4. Момент привода 16 вращения ста- зо новится большим момента сопротивления штоков 6, последние дополнительно поворачиваются и перемещаются внутрь гидроцилиндров 2-4, пригружая остальные образцы осевой и боковой

35 нагрузками и деформируя их в осевом направлении. Осевое пригружение и рост боковой нагрузки испытывает и образец, установленный в гидроцилиндре, где осуществляется сброс давле- 4д ни я °

Подрастание осевой и боковой нагрузок и деформаций идет до увеличения суммарного момента на штоках 6 до величины крутящего момента привода 45

16, а затем положение вновь становится неизменным, но уже при новом распределении нагрузок и деформаций на образцах 11-13. Действуя таким образом, производят перераспределение нагрузок, осевых и боковых, и осевых деформаций на образцах 11-13 в соответствии с изменениями напряжений и деформаций в забойной зоне. Изменяют скорости перераспределения, величины нагрузок, боковых давлений, .порядок сброса нагрузок и величины сбрасываемых нагрузок и всякий раз регистрируют энергоемкость разрушения всех

3() образцов 11 — 13 в группе. В результате определяют условия, обеспечивающие наименьшую энергоемкость разрушения для добычного забоя, и условия, обеспечивающие наибольшую устойчивость пород, в которых раэмещены горные выработки.

Соотношением диаметров зубчатых колес 17-19 и шагом реэьб на штоках

6 подбирают соотношения скоростей деформирования образцов 11-13 в осевом направлении и соотношения суммарных (осевых и боковой) нагрузок на образцах. Число образцов подбирают в соответстйии с числом характерных зон напряженных участков массива в районе забоя, работу которого изучают, Изобретение позволяет проводить исследование работы группы образцов под нагрузкой в условиях, соответствующих забойным по виду напряженного состояния (объемное напряженное состояние), и по характеру инициирования перераспределения (путем изменения боковой нагрузки)..Это позволяет определять работу частичного деформирования и работу разрушения группы образцов при различных условиях взаимодействия и на основании этих определений находить условия для обеспечения наибольшей устойчивости или наименьшей энергоемкости разрушения в зависимости от назначения забоя и требований к породам, взаимодействие которых исследуют.

Ф о р мул а и s о б р е т е ни я

Установка для прочностных испытаний группы образцов материалов, содержащая основание, размещенные на нем гидроцилиндры по числу испытуемых образцов с поршнями и штоками, имеющими резьбовые участки, захваты, для испытуемых образцов, связанные с поршнями гидроцилиндров, напорную и сливную магистрали, связанные с полостями гидроцилиндров, и средство нагружения, отличающаяся тем, что, с целью приближения условий испытания к забойным путем обеспечения силового и деформационного взаимодействия при объемном напряженном состоянии испытуемых образцов, средство нагружения выполнено в виде установленного на основании привода вращения с регулируемым крутящим моментом и зубчатых колес, установленных на

5 1 453230 6 штоках гидроцилиндров и кинематнчес- участками штоков, захваты установлеки связанных с приводом вращения, ны в подпоршневь1х полостях гидроципри этом на внутренних поверхностях линдров, а штоки установлены с возгидроцилиндров выполнены резьбовые

5 можностью вращения и осевого перемеучастки, сопряженные с резьбовыми щения, Составитель В,Тапьвойш

Редактор М.Бланар Техред М.Дидык Корректор В. Гирняк

Заказ 7274/37 Тираж 788 Подписное

БЯИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4