Стенд для исследования энергообмена в блочном массиве горных пород


 


Владельцы патента RU 2510003:

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный минерально-сырьевой университет "Горный" (RU)

Изобретение относится к испытательной технике, к устройствам для исследования энергообмена при деформировании и разрушении блочного горного массива. Стенд для исследования энергообмена в блочном массиве горных пород содержит опорную раму, размещенные в ней захват для образца и захват для контробразца, гидравлический механизм взаимного поджатия образцов, связанный с захватом для образца, гидравлический механизм взаимного перемещения образцов, связанный с захватом для контробразца, гидравлические аккумуляторы энергии, связанные с механизмами поджатия и перемещения, и источники давления, связанные с аккумуляторами. Стенд снабжен пульсаторами давления, соединенными с соответствующими аккумуляторами. Каждый из пульсаторов выполнен в виде гидроцилиндра со штоком, подпоршневая полость которого соединена с соответствующим аккумулятором, эксцентрика в форме конуса, кинематически связанного со штоком гидроцилиндра, вала вращения эксцентрика, установленного с возможностью осевого перемещения, привода вращения вала и привода осевого перемещения вала. Привод осевого перемещения вала выполнен циклическим. Технический результат - обеспечение проведения исследований энергообмена при деформировании и разрушении блочного горного массива в новых условиях: при плавных и при циклических изменениях поджимающей и сдвигающей нагрузок в одноцикловом и двухцикловом режимах.

1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к испытательной технике, к устройствам для исследования энергообмена при деформировании и разрушении блочного горного массива.

Известен стенд для исследования энергообмена в блочном массиве горных пород (патент РФ №1448239, кл. G01N 3/10, 1988), содержащий опорную раму, размещенные в ней захват для образца и захват для контробразца, гидравлический механизм взаимного поджатия образцов, связанный с захватом для образца, гидравлический механизм взаимного перемещения образцов, связанный с захватом для контробразца, и источники давления, связанные с механизмами поджатия и перемещения.

Недостаток стенда состоит в отсутствии возможности исследовать энергообмен при циклических изменениях нагрузок поджатия и перемещения.

Известен стенд для исследования энергообмена в блочном массиве горных пород, принимаемый за прототип (патент РФ №2364853, кл. G01N 3/10, 2009). Стенд содержит опорную раму, размещенные в ней захват для образца и захват для контробразца, гидравлический механизм взаимного поджатия образцов, связанный с захватом для образца, гидравлический механизм взаимного перемещения образцов, связанный с захватом для контробразца, гидравлические аккумуляторы энергии, связанные с механизмами поджатия и перемещения, и источники давления, связанные с аккумуляторами.

Недостаток стенда также состоит в отсутствии возможности исследовать энергообмен при циклических изменениях нагрузок поджатия и перемещения. Испытания проводятся только при плавных изменениях поджимающего и перемещающего усилий. Это ограничивает функциональные возможности стендов.

Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей путем обеспечения испытаний как при плавных, так и при циклических изменениях усилий поджатия и перемещения в одноцикловом и двухцикловом режимах.

Технический результат достигается тем, что стенд для исследования энергообмена в блочном массиве горных пород, содержащий опорную раму, размещенные в ней захват для образца и захват для контробразца, гидравлический механизм взаимного поджатия образцов, связанный с захватом для образца, гидравлический механизм взаимного перемещения образцов, связанный с захватом для контробразца, гидравлические аккумуляторы энергии, связанные с механизмами поджатия и перемещения, и источники давления, связанные с аккумуляторами, согласно изобретению снабжен пульсаторами давления, соединенными с соответствующими аккумуляторами, при этом каждый из пульсаторов выполнен в виде гидроцилиндра со штоком, подпоршневая полость которого соединена с соответствующим аккумулятором, эксцентрика в форме конуса, кинематически связанного со штоком гидроцилиндра, вала вращения эксцентрика, установленного с возможностью осевого перемещения, привода вращения вала и привода осевого перемещения вала.

Технический результат достигается также тем, что привод осевого перемещения вала выполнен циклическим.

На рис.1 представлена схема стенда.

Стенд для исследования энергообмена в массиве горных пород содержит опорную раму 1, размещенные в ней захват 2 для образца 3 и захват 4 для контробразца 5, гидравлический механизм 6 взаимного поджатия образцов, связанный с захватом 2 для образца, гидравлический механизм 7 взаимного перемещения образцов, связанный с захватом 4 для контробразца, гидравлические аккумуляторы 8, 9 энергии, связанные с механизмами поджатия и перемещения, и источники 10, 11 давления, связанные с аккумуляторами.

Стенд снабжен пульсаторами 12 давления (на рис.1 представлен один из двух аналогичных пульсаторов), соединенными с соответствующими аккумуляторами 8, 9. Каждый из пульсаторов выполнен в виде гидроцилиндра 13 со штоком 14, подпоршневая полость которого соединена с соответствующим аккумулятором 8, 9, эксцентрика 15 в форме конуса, кинематически связанного со штоком 14 гидроцилиндра, вала 16 вращения эксцентрика, установленного с возможностью осевого перемещения, привода 17 вращения вала и привода 18 осевого перемещения вала.

Привод 18 осевого перемещения вала выполнен циклическим.

Для осевого перемещения вала 16 и штока 14 на корпусе пульсатора 12 выполнены направляющие 19 и установлена платформа, соединенная с циклическим приводом 18. Привод 18 выполнен, например, в виде эксцентричного ролика с рамкой 21 и двигателем 22. На валу 16 выполнен прилив 23, обеспечивающий синхронное движение вала и платформы 20. Между источниками давления 10 и 11 и аккумуляторами 8, 9 установлены вентили 24.

Стенд работает следующим образом.

При открытых вентилях включают источники давления 10 и 11 и создают начальную поджимающую нагрузку на захвате 2 и сдвигающую нагрузку на захвате 4 с заданным запасом энергии на гидравлических аккумуляторах 8, 9. Закрывают вентили 24. Включают привод 17 соответствующих пульсаторов и вращают эксцентрик 15, в результате чего шток 14 совершает возвратно-поступательные перемещения и циклически изменяет давление в соответствующих аккумуляторах и поджимающую и сдвигающую нагрузку. Амплитуда колебаний нагрузок регулируется в ходе эксперимента путем перемещения вала 16 с конусом 15 вместе с приводом 17 и платформой 20. Для двухцикловой пульсации давления включают двигатель 22 циклического механизма 18 и перемещают возвратно-поступательно платформу 20 с соединенными с ней приводом 17, валом 16 и конусом 15. По мере накопления циклической усталости образец 3 и контробразец 5 теряют несущую способность, что приводит к нарушению силового равновесия и к взаимной подвижке образцов. Характер энергообмена и динамические характеристики подвижки зависят от свойств материалов образцов, запасов энергии в аккумуляторах и характеристик пульсаций нагрузок. Если вентили 24 открыты, а пульсаторы 12 не используются, то испытания проходят при плавных изменениях поджимающего и перемещающего усилий, как на прототипе.

Стенд обеспечивает проведение исследований энергообмена в новых условиях - при плавных и при циклических изменениях поджимающей и сдвигающей нагрузок в одноцикловом и двухцикловом режимах. Это существенно расширяет функциональные возможности стендов для исследования энергообмена при деформировании и разрушении блочного горного массива.

1. Стенд для исследования энергообмена в блочном массиве горных пород, содержащий опорную раму, размещенные в ней захват для образца и захват для контробразца, гидравлический механизм взаимного поджатия образцов, связанный с захватом для образца, гидравлический механизм взаимного перемещения образцов, связанный с захватом для контробразца, гидравлические аккумуляторы энергии, связанные с механизмами поджатия и перемещения, и источники давления, связанные с аккумуляторами, отличающийся тем, что он снабжен пульсаторами давления, соединенными с соответствующими аккумуляторами, при этом каждый из пульсаторов выполнен в виде гидроцилиндра со штоком, подпоршневая полость которого соединена с соответствующим аккумулятором, эксцентрика в форме конуса, кинематически связанного со штоком гидроцилиндра, вала вращения эксцентрика, установленного с возможностью осевого перемещения, привода вращения вала и привода осевого перемещения вала.

2. Стенд по п.1 отличающийся тем, что привод осевого перемещения вала выполнен циклическим.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к испытательной технике, к устройствам для испытания материалов, в частности горных пород, при исследовании энергообмена в массиве горных пород с целью прогноза и предотвращения опасных динамических явлений.

Изобретение относится к испытаниям на прочность при сложнонапряженном деформированном состоянии тонкостенных трубчатых образцов, в том числе отрезков труб постоянного сечения.

Изобретение относится к испытательной технике для проведения прочностных испытаний с грузозахватными средствами. .

Изобретение относится к испытательной технике. .

Изобретение относится к испытательной технике. .

Изобретение относится к испытательной технике, к испытаниям на прочность. .

Изобретение относится к испытательной технике, к устройствам для испытания материалов, в частности горных пород, при исследовании энергообмена в массиве горных пород с целью прогноза и предотвращения опасных динамических явлений.

Изобретение относится к способам определения упругих характеристик свай-стоек и висячих забивных свай различного типа и вмещающего грунта в процессе строительства или реконструкции зданий и сооружений.

Изобретение относится к приборостроению. .

Изобретение относится к устройствам для исследования поведения модели пористого вещества в условиях плоского напряженно-деформированного состояния. Устройство содержит пуансон, рабочую камеру в виде полого параллелепипеда с прозрачными стенками, образующими пространство, поперечное сечение которого соответствует размерам поперечного сечения модели. Перед рабочей камерой установлена видеокамера, а за рабочей камерой - источник света. Технический результат: повышение точности измерения параметров, характеризующих процесс плоской деформации модели пористого тела (площадь отверстия, расстояние между отверстиями). 1 ил.

Изобретение относится к горному делу и может использоваться для исследования электромагнитного излучения (ЭМИ) горных пород при их разрушении. Стенд содержит электромагнитный экран, систему регистрации, нагрузочное устройство, выполненное в виде трубки с внутренней резьбой и вкрученным в нее винтом с головкой под ключ, заполненной пластичным веществом. На трубку навит рукав из проницаемого для жидкости материала, заполненный веществом, которое при взаимодействии с жидкостью отвердевает и расширяется. Электромагнитный экран выполнен в виде параболической тарелки, в фокусе которой установлен конвертер, подключенный к системе регистрации. Нагрузочное устройство пропущено через отверстие, выполненное в параболической тарелке со смещением относительно ее центра. Технический результат: расширение возможностей стенда на исследования ЭМИ от разрушения блоков горной породы, находящихся в условиях их естественного залегания. 6 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к технике контроля качества материалов и исследования их деформативных свойств. Установка содержит закрепленные на штангах верхнюю и нижнюю траверсы, а также установленную между ними промежуточную траверсу с опорным шаром, имеющую возможность перемещения, гайки, расположенные на штангах, нагружающую систему, включающую источник давления среды, поршень для нагружения образцов, расположенный в цилиндрической полости нижней траверсы, герметичную камеру, установленную под поршнем и сообщенную с источником давления, ограничительное кольцо для поршня, закрепленное на нижней траверсе. Установка дополнительно снабжена упорными подшипниками, расположенными на штангах между верхней траверсой и гайками, а герметичная камера выполнена в виде металлического сильфона. Технический результат: повышение надежности эксплуатации установки при различных схемах нагружения образцов, снижение погрешности при испытаниях, а также снижение стоимости обслуживания самой установки для испытаний. 2 ил.

Изобретение относится к технике контроля качества материалов и исследования их деформативных свойств. Сущность: один образец устанавливают между нижней и промежуточной траверсой с опорным шаром, имеющим возможность перемещения, другой - между промежуточной и верхней траверсой. Траверсы закрепляют на штангах при помощи гаек. Производят нагружение образцов посредством герметичной камеры, расположенной под поршнем в цилиндрической полости нижней траверсы и сообщенной с источником давления. Перед началом испытаний на штангах между верхней траверсой и гайками устанавливают упорные подшипники, а нагружение образцов производят посредством герметичной камеры в виде металлического сильфона. Технический результат: повышение достоверности результатов испытаний. 2 ил.

Изобретение относится к испытательной технике, к устройствам для испытания материалов, в частности горных пород, при исследовании энергообмена в массиве горных пород с целью прогноза и предотвращения опасных динамических явлений. Стенд для исследования энергообмена при разрушении горных пород содержит опорную раму, размещенные в ней захват для образца и захват для контробразца, домкрат для взаимного поджатия образцов, шток которого связан с захватом для образца, домкрат для взаимного перемещения образцов, шток которого связан с захватом для контробразца. Стенд снабжен двумя толкателями для размещения между соответствующими штоком и захватом вдоль оси штока, рычагом, размещенным между торцами толкателей, и возбудителем нагрузки, связанным с рычагом. При этом стенд также снабжен сменными прокладками для размещения между рычагом и толкателями, отличающимися жесткостью и/или величиной их размера вдоль оси рычага. Технический результат − проведение исследований энергообмена при разрушении горных пород в новых условиях - как при плавном изменении, так и при ударном или циклическом возбуждении поджимающей и сдвигающей пригрузок при изменении жесткости и пределов изменения возбуждаемых пригрузок, что расширяет функциональные возможности стенда. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к испытательной технике, к устройствам для испытания материалов, в частности горных пород, при исследовании процесса энергообмена в образцах горных пород с целью прогноза и предотвращения опасных динамических явлений. Стенд содержит опорную раму, размещенные в ней захват для образца и захват для контробразца, гидравлический механизм взаимного поджатия образцов, связанный с захватом для образца, гидравлический механизм взаимного перемещения образцов, связанный с захватом для контробразца, источники давления, связанные с механизмами поджатия и сдвига, и механический аккумулятор энергии с пружиной, установленный между механизмом перемещения и захватом для контробразца. Механический аккумулятор энергии выполнен в виде направляющей, соединенной с захватом для контробразца, толкателя в виде полого цилиндра, размещенного на направляющей и соединенного с механизмом перемещения, при этом пружина размещена на направляющей между захватом для контробразца и толкателем и выполнена тарельчатой, тарелки уложены в группы, в каждой группе тарелки обращены друг к другу вогнутыми поверхностями. При этом количество тарелок с каждой стороны в каждой группе одинаковое, а в разных группах подобрано в соответствии с задаваемой характеристикой жесткости аккумулятора. Технический результат: увеличение объема информации при изучении процесса энергообмена в образцах горных пород за счет обеспечения исследований процесса энергообмена как при постоянной, так и при переменной характеристике жесткости аккумулятора энергии. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к строительству, в частности к технике испытания преимущественно крупнообломочных грунтов на трехосное сжатие, и может быть использовано при инженерно-строительных исследованиях. Устройство содержит цилиндрическую упругую обойму, круглый штамп, основание, цилиндрический жесткий корпус и измерители деформаций и напряжений. Упругая обойма выполнена с антикоррозионным покрытием на внутренней поверхности, заключена в цилиндрическую жесткую обечайку, внутренний диаметр которой равен внешнему диаметру обоймы. Обечайка разрезана по образующей цилиндра на осесимметричные части, прикрепленные к внешней поверхности обоймы и к радиальным пластинам ребер жесткости, установленным с возможностью радиального перемещения в направляющих вертикальных пазах, выполненных в стенках корпуса, внутренний радиус которого превышает внешний радиус обечайки на величину максимальной боковой деформации образца грунта при испытании его на сжатие. К наружным граням ребер жестко прикреплены горизонтальные штоки динамометров, установленные в каналах стенок корпуса с возможностью радиального перемещения. Корпуса динамометров жестко прикреплены к наружной поверхности корпуса устройства. Свободные концы штоков динамометров выполнены с резьбой и снабжены гайками, фиксирующими натяжение пружин динамометров, и соединены с индикаторами деформаций, закрепленными на стойках, установленных на плите основания устройства. Технический результат: увеличение точности результатов испытаний. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к устройствам для исследования деформационно-прочностных характеристик грунтов в условиях трехосного сжатия. Стабилометр включает рабочую камеру с прозрачными боковыми стенками, верхний и нижний штампы и нагрузочное устройство. Боковые стенки камеры образованы плоско-вогнутыми линзами двойной кривизны, а с внешней стороны рабочей камеры по центру каждой из линз размещены синхронно работающие фотокамеры. Фотокамеры фиксируют искажение разметки на поверхности оболочки. Технический результат - повышение точности определения деформационных свойств грунта. 2 ил.

Изобретение относится к испытательной технике, к устройствам для испытания образцов горных пород при моделировании энергообмена в массиве горных пород с целью прогноза и предотвращения опасных динамических явлений. Стенд содержит опорную раму, размещенные в ней захват для контробразца, гидравлический механизм для взаимного поджатия образцов, соединенный с захватом для контробразца, каретку, гидравлический механизм для взаимного перемещения образцов, соединенный с кареткой, и захват для образца, установленный на каретке. Стенд дополнительно снабжен механизмом ударного нагружения, установленным на каретке с возможностью взаимодействия с захватом для образца и с кареткой, при этом механизм ударного нагружения выполнен в виде ударника в форме стержня, электромагнитного якоря в форме кольца, закрепленного на каретке, и двух электромагнитных катушек для независимого взаимодействия с якорем, причем ударник подвижно размещен в отверстии якоря, а катушки закреплены на ударнике с противоположных сторон относительно якоря. Технический результат: расширение функциональных возможностей стенда, увеличение объема получаемой информации при изучении энергообмена на образцах горных пород за счет обеспечения исследований энергообмена при регулируемом возбуждении в образце разнонаправленных ударных волн в процессе формирования подвижек. 1 ил.

Изобретение относится к испытательной технике, к устройствам для испытания материалов, в частности горных пород, при исследовании энергообмена в массиве горных пород с целью прогноза и предотвращения опасных динамических явлений. Стенд содержит опорную раму, размещенные в ней захват в виде каретки для образца, захват для контробразца, гидравлический механизм для взаимного поджатая образцов, связанный с захватом для контробразца, и гидравлический механизм для взаимного перемещения образцов, связанный с захватом для образца. Стенд снабжен дополнительным гидравлическим механизмом, размещенным на каретке и предназначенным для взаимодействия с образцом. Технический результат: расширение функциональных возможностей стенда, а также увеличение объема получаемой информации при изучении энергообмена в массиве горных пород. 1 ил.
Наверх