Прибор для испытания горных пород при объемном напряженном состоянии

 

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано в горном деле при исследовании прочностых и деформационных свойств горных пород. Цель изобретения - упрощение конструкции и повышение точности испытаний. Прибор содержит цилиндрический корпус 1 с уплотнительным кольцом 2. В корпусе 1 размещен динамометр в виде нагрузочного цилиндра /НЦ/ 3. Один торец последнего закреплен между уплотнительным кольцом 2 и корпусом 1, а на другом жестко закреплен захват 4 для испытываемого образца 5. В средней части НЦ 3 между торцами захватов 4 и 6 закреплены силоизмерительные элементы 8. Внутри НЦ 3 установлен с возможностью осевого перемещения второй захват 6 для образца 5. Захват 6 соединен со штоком 7, проходящим через уплотнительное кольцо 2. Прибор содержит механизм реверсирования нагрузки /МРН/. Последний выполнен в виде сферической пяты 9, смонтированной на свободном торце штока 7, установленного на пяте 9 регулировочного болта 10 с упорной гайкой /УГ/ 11, и двух нагрузочных рычагов 12 и 13. Рычаги 12 и 13 шарнирно закреплены на уплотнительном кольце 2. Одни концы рычагов 12 и 13 соединены с пятой 9, а другие предназначены для взаимодействия с УГ 11. Для испытания образца 5 на сжатие при боковом давлении поднимают УГ 11 вверх и исключают МРН из работы. Боковое давление Р<SB POS="POST">2</SB> на образец 6 создается через канал 15 в корпусе 1. Осевое давление Р<SB POS="POST">1</SB> на образец 5 создается нагрузкой на болт 10, передаваемой через пяту 9 и шток 7 до момента разрушения образца 5. Нагрузку на образец 5 фиксируют посредством элементов 8. Для испытания образца 5 на растяжение при боковом давлении вводят в работу МРН. Для этого УГ 11 отпускают вниз до контакта с опорными элементами 14, установленными на концах рычагов 12 и 13. При этом нагрузка от болта 10 передается через УГ 11 и рычаги 12, 13 на пяту 9, которая через шток 7 сообщает образцу 5 растягивающее нагружение. 1 з.п. ф-лы. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, К А BTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4299478/23-03 (22) 19.08.87 (46) 30.04.89. Бюл. № 16 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт горной геомеханики маркшейдерского дела (72) Ю. M. Карташов, О. П. Лялин, M. А. Малык и Б. В. Матвеев (53) 620.173.2 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 443984, кл. Е 21 С 39/00, 1973. (54) П РИБОР ДЛЯ ИСП Ы ТАНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД ПРИ ОБЪЕМНОМ НАПРЯЖЕННОМ СОСТОЯНИИ (57) Изобретение относится к испытательной технике и м. б. использовано в горном деле при исследовании прочностных и деформационных свойств горных пород. Цель изобретения — упрощение конструкции и повышение точности испытаний. Прибор содержит цилиндрический корпус 1 с уплотнительным кольцом 2. В корпусе 1 размещен динамометр в виде нагрузочного цилиндра (НЦ) 3. Один торец последнего закреп„„SU„„1476345 А 1 511 4 G 01 N 3/10 // Е 21 С 39/00 лен между уплотнительным кольцом 2 и корпусом 1, а на другом жестко закреплен захват 4 для испытываемого образца 5. В средней части HLI, 3 между торцами захватов 4 и 6 закреплены силоизмерительные элементы 8. Внутри HLI 3 установлен с возможностью осевого перемещения второй захват 6 для образца 5. Захват 6 соединен со штоком 7, проходящим через уплотнительное кольцо 2. Прибор содержит механизм реверсирования нагрузки (МРН). Последний выполнен в виде сферической пяты 9, смонтированной на свободном торце штока 7, установленного на пяте 9 регулировочного болта 10 с упорной гайкой (УГ) 11, и двух нагрузочных рычагов 12 и 13. Рычаги 12 и 13 шарнирно закреплены на уплотнительном кольце 2.

Одни концы рычагов 12 и 13 соединены с пятой 9, а другие предназначены для взаимодействия с УГ 1I. Для испытания образца 5 на сжатие при боковом давлении поднимают УГ 11 вверх и исключают MPH из работы. Боковое давление Pz на образец 5 создается через канал 15 в корпусе 1.

P (1476345

Осевое давление Pi на образец 5 создается нагрузкой на болт 10, передаваемой через пяту 9 и шток 7 до момента разрушения образца 5. Нагрузку на образец 5 фиксируют посредством элементов 8. Для испытания образца 5 на растяжение при боковом давлении вводят в работу МРН.

Изобретение относится к физико-механическим испытаниям горных пород в лабораторных условиях, а именно к исследованию прочностных и деформационных свойств горных пород при различных видах напряженного состояния.

Цель изобретения — упрощение конструкции и ловы шение точности испытаний.

На чертеже представлена схема прибора для испытания горных пород при объемном напряженном состоянии.

Прибор содержит цилиндрический корпус 1 с установленным в нем уплотнительным кольцом 2. Внутри корпуса 1 размещен динамометр, выполненный в виде нагрузочного цилиндра 3, один торец которого закреплен между уплотнительным кольцом 2 и корпусом 1, а на другом его торце жестко закреплен захват 4 для испытываемого образца 5. В нагрузочном цилиндре 3 установлен с воз можностью осевого перемещения второй захват 6 для испытываемого образца 5, соединенный со штоком 7, проходящим через уплотнительное кольцо 2.

В средней части нагрузочного цилиндра 3 между торцами захватов 4 и 6 закреплены силоизмерительные элементы 8. Прибор содержит также механизм реверсирования нагрузки, выпол ненный в виде сферической пяты 9, смонтированной на свободном торце штока 7, установленного на сферической пяте 9 регулировочного болта 10 с упорной гайкой 11, и двух нагрузочных рычагов 12 и 13, шарнирно закрепленных на уплотнительном кольце 2 и соединенных между собой пружинами (не показаны) .

Одни концы нагрузочных рычагов 12 и 13 соединены со сферической пятой 9, а другие предназначены для взаимодействия с упорной гайкой ll через установленные на них опорные элементы 14. В корпусе 1 выполнен канал 15, а в нагрузочном цилиндре 3— окна 16 и 17, служащие для создания бокового давления на образец 5 от насосной станции (не показана).

Прибор работает следующим образом.

Гlеред испытаниями осуществляют монтаж образца 5. Для этого устанавливают образец 5 породы в захват 4, соединенный с цилиндром 3, и центрируют его известными

Для этого УГ 11 отпускают вниз до контакта с опорными элементами 14, установленными на концах рычагов 12 и 13. При этом нагрузка от болта 10 передается через

УГ 11 и рычаги 12, 13 на пяту 9, которая через шток 7 сообщает образцу 5 растягивающее нагружение. 1 з. п. ф-лы. 1 ил.

2 методами (элементы центровки не показаны). Затем производят заливку цементирующего материала 18 (сплава Вуда) в зазор между образцом 5 и захватом 4. После остывания сплава Вуда в нагрузочный цилиндр 3 вводят второй захват 6 со штоком 7 до контакта торца образца 5 с опорной поверхностью захвата 6. Переворачивают цилиндр 3 и производят заливку цементирующего материала 18 в зазор между образцом 5 и захватом 6.

После остывания сплава Вуда цилиндр 3 с образцом 5, захватами 4 и 6 и штоком 7 помещают в корпус 1. Закрепляют цилиндр 3 в корпусе 1, зажав его уплотнительным кольцом 2, которое вворачивают в корпус 1.

Затем на свободном торце штока 7 устанавливают механизм реверсирования нагрузки, после чего прибор подготовлен к испытаниям.

Для испытания образца 5 на сжатие при боковом давлении вращением упорной гайки 11 поднимают ее и исключают механизм реверсирования нагрузки из работы (при этом осуществляется контакт между нижней плоскостью регулировочного болта 10 и верхней плоскостью сферической пяты 9) . Боковое давление Р на образец 5 создается насосом (не показан) через канал 15. Конструктивные особенности прибора (применение нагрузочного цилиндра 3, закрепленного в корпусе 1 и снабженного

30 захватами 4 и 6, и использование штока 7 с диаметром, равным диаметру образца 5) исключают появление напряжений сжатия или растяжения по оси образца 5. Осевое давление Pl на образец 5 создается с помощью пресса (не показан) .

Нагрузка на образец 5 (осевая) фиксируется по показаниям тензостанции (не показана), к которой подключаются наклеенные на нагрузочный цилиндр 3 силоизмерительные элементы 8 (тензорезисторы) .

Так как при таком измерении нагрузок исключаются потери на трение на показания динамометра (роль динамометра выполняет нагрузочный цилиндр 3 с наклеенными силоизмерительными элементами 8), неизбежные в том случае> когда динамометр установлен за пределами образца, 1476345

Формула изобретения

Составитель Л. Климов

Редактор М. Петрова Техред И. Верес Корректор М. Самборская

Заказ 2116/43 Тираж 790 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР ! 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4!5

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород. ул. Гагарина. 101 точность измерения нагрузок повышается и не зависит от трения штока 7 в уплотнительном кольце 2.

Испытания проводят по известным схемам с поддержанием бокового давления Р постоянным и с увеличением осевого давления Р! до разрушения образца 5 с измерением деформации последнего в процессе испытания (на образец 5 при этом монтируются измерители деформации, на чертеже не показаны).

Для испытания образца 5 на растяжение при боковом давлении вращением упорной гайки 11 опускают ее до контакта с опорными элементами 14. При этом обеспечивают рабочий зазор (3 — 5 мм) между верхней плоскостью сферической пяты 9 и нижней плоскостью регулировочного болта 10.

Боковое давление на образец осуществляется так же, как и при предыдущем испь1тании. При сжатии прибора на прессе нагрузка сжатия реверсируется в нагрузку растяжения (применительно к образцу 5) через механизм реверсирования нагрузки: опорная плита пресса (не показана) регулировочный болт 10 — упорная гайка 11 — нагрузочные рычаги 12 и 13 — сферическая пята 9 — шток 7 — образец 5. Нагрузка на образец 5 фиксируется по изменениям сопротивления силоизмерительных элементов 8 на нагрузочном цилиндре 3 (при сжатии образца 5 стенки цилиндра 3 испытывают деформации растяжения, при растяжении образца 5 стенки цилиндра 3 испытывают деформацию сжатия).

Таким образом, данный прибор для испытания горных пород при объемном напряженном состоянии имеет более простую конструкцию механизма реверсирования, что упрощает испытания, а отсутствие промежуточных звеньев от динамометра до образца исключает погрешность измерения, связанную с трением, что повышает точность испытаний.

1. Прибор для испытания горных пород при объемном напряженном состоянии, содер жащий цилиндрический корпус, установленное в нем уплотнительное кольцо, размещенные в корпусе захваты для испытываемого об разца, один из которых соединен с корпусом, шток, проходящий через уплотнительное кольцо и соединенный с вторым захватом, механизм реверсирования нагрузки и динамометр с силоизмерительными элементами, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции, механизм реверсирования нагрузки выполнен в виде сферической пяты, смонтированной на свободном торце

20 штока, установленного на сферической пяте регулировочного болта с упорной гайкой, и двух нагрузочных рычагов, шарнирно закрепленных на уплотнительном кольце так, что одни концы соединены со сферической пятой, а другие предназначены для взаимодействия с упорной гайкой.

2. Прибор по п. 1, отличающийся тем, что, с целью повышения точности испытаний, динамометр выполнен в виде размещенного в корпусе нагрузочного цилиндра, один то30 рец которого закреплен между уплотнительным кольцом и корпусом, а на другом торце жестко закреплен захват, при этом захват, соединенный со штоком, установлен в нагрузочном цилиндре с возможностью осевого перемещения, а силоизмерительные элементы закреплены в средней части нагрузочного цилиндра между торцами захватов.