Стенд для исследования энергообмена на образцах горных пород

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 образцов горных пород при моделировании энергообмена в массиве горных пород с целью прогноза и предотвращения опасных динамических явлений.

Известна установка для испытания образцов при плоском напряженном состоянии по патенту РФ №1448239, МПК G01N 3/10, E21C 39/00, опубл. 30.12.1988 г., предназначенная для исследования энергообмена на образцах горных пород, содержащая опорную раму, размещенные в ней боковые захваты для образца, в одном из которых выполнена емкость (захват) для контробразца, гидравлический механизм нагружения, связанный с боковыми захватами, торцовый захват для образца и гидравлический механизм для взаимного перемещения образцов, связанный с торцовым захватом для образца, при этом рабочие полости всех гидроцилиндров соединены с источником давления.

Эта установка позволяет проводить исследования подвижек обжатого образца при перемещении его во взаимно противоположных направлениях при постоянном усилии обжатия, при пропорциональном изменении обжимающей и сдвигающей нагрузок, при неравномерном обжатии образца, однако на ней невозможно проводить исследования при регулируемом возбуждении в образце разнонаправленных ударных волн в процессе формирования подвижек.

В массиве горных пород такого рода ударные волны образуются при одновременном воздействии на массив как тектонических нагрузок, так и ударных волн от сейсмических событий.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является стенд для исследования энергообмена в массиве горных пород по патенту РФ №2364853, МПК G01N 3/10, опубл. 20.08.2009 г., содержащий опорную раму, размещенные в ней захват для образца, установленный на каретке, захват для контробразца, гидравлический механизм для взаимного поджатия образцов, связанный с захватом для контробразца, гидравлический механизм для взаимного перемещения образцов, соединенный с кареткой, и источник давления, связанный с механизмами поджатия и сдвига.

Известный стенд дает возможность осуществлять исследования при широком регулировании параметров и режимов обмена энергии как между нагружающими системами (механизмами) и испытуемыми образцами, так и между самими механизмами нагружения. Однако и этот стенд не позволяет проводить исследования при регулируемом возбуждении в образце разнонаправленных ударных волн в процессе формирования подвижек. Это ограничивает объем информации, получаемой в процессе испытаний при изучении энергообмена в массиве горных пород, и тем самым сужает функциональные возможности испытательного оборудования.

Изобретение решает задачу создания установки (стенда) для моделирования и исследования энергообмена на образцах горных пород, позволяющей испытывать образцы горных пород в широком диапазоне различных нагружающих воздействий, в том числе и тектонических сил.

Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей стенда, а также в увеличении 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.

Технический результат достигается тем, что стенд для исследования энергообмена на образцах горных пород, содержащий 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, согласно изобретению стенд 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.

Изобретение поясняется чертежом, на котором представлена схема стенда.

Стенд для исследования энергообмена на образцах горных пород содержит опорную раму 1, размещенные в ней захват 2 для контробразца 3, гидравлический механизм 4 для взаимного поджатия образцов, соединенный с захватом 2 для контробразца, каретку 5, гидравлический механизм 6 для взаимного перемещения образцов, соединенный с кареткой 5, и захват 7 для образца 8, установленный на каретке.

Стенд снабжен механизмом 9 ударного нагружения, установленным на каретке 5 с возможностью взаимодействия с захватом 7 для образца и с кареткой 5. Механизм 9 ударного нагружения выполнен в виде ударника в форме стержня, электромагнитного якоря 10 в форме кольца, закрепленного на каретке, и двух электромагнитных катушек 11 и 12 для независимого взаимодействия с якорем 10. Ударник 9 подвижно размещен в отверстии якоря 10. Катушки 11 и 12 закреплены на ударнике 9 с противоположных сторон относительно якоря 10.

Позицией 13 обозначен пружинный механизм возврата ударника 9 в исходное положение, показанное на чертеже.

Стенд работает следующим образом.

Контробразец 3 устанавливают в захват 2, а образец 8 размещают в захвате 7, установленном на каретке 5, после чего приводят в действие гидравлический механизм 4 и производят поджатие контробразца 3 к образцу 8 с заданным усилием.

Гидравлическим механизмом 6 создают нагрузку смещения образца 8 относительно контробразца 3. Для инициирования подвижки создают ударные импульсы. Так, при включении электромагнитной катушки 11 она перемещается в направлении якоря 10 вместе с ударником 9, отчего ударник 9 наносит удар по захвату 7 и образцу 8. Ударная волна распространяется навстречу направлению действия сдвигающей нагрузки. При включении электромагнитной катушки 12 последняя перемещается в направлении якоря 10 вместе с ударником 9, ударник наносит удар по каретке 5 и создает ударную волну в образце 8, распространяющуюся в направлении действия сдвигающей нагрузки. После каждого удара пружинный механизм 13 возвращает ударник 9 в исходное положение. Частота и направления ударов, а также уровни поджимающей и сдвигающей нагрузок определяются задачами испытаний, сила ударных импульсов определяется электромеханическими параметрами взаимодействия якоря и катушек.

Предлагаемый стенд позволяет проводить исследования энергообмена на образцах горных пород в новых условия - при регулируемом возбуждении в образце разнонаправленных ударных волн в процессе формирования подвижек, что существенно увеличивает объем получаемой информации. Указанные исследования могут использоваться для решения различных геомеханических задач, в том числе связанных с возможными подвижками блоков массива горных пород под влиянием разнонаправленных тектонических и сейсмических воздействий.

Стенд для исследования энергообмена на образцах горных пород, содержащий 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, отличающийся тем, что стенд 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.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к неразрушающему контролю несущей способности однопролетных железобетонных балок по критериям прочности арматуры и бетона. Сущность: на контролируемой железобетонной балке определяют места с наибольшими деформациями от эксплуатационной нагрузки и в этих местах устанавливают измерители деформаций.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к способам определения прочности лопаточных дисков турбомашин с вильчатым соединением. Способ заключается в создании эксплуатационных условий нагружения одновременно в трех верхних крепежных отверстиях элементах обода диска.

Изобретение относится к испытательной технике, к испытаниям на прочность. Стенд содержит основание, установленные на нем маховик с приводом вращения, штанги по количеству точек нагружения по заданной поверхности образца с ударниками для взаимодействия с образцом, установленные с возможностью изменения положения по длине маховика, приспособления для создания фрикционного взаимодействия штанг с маховиком, приспособления для возврата штанг в исходное положение и устройство для размещения образца, выполненное с обеспечением взаимодействия образца с ударниками.

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к устройствам для экспериментальных исследований прочностных свойств и процессов накопления усталостных повреждений в поверхностных слоях образцов из конструкционных материалов в зависимости от закона изменения на поверхности образца напряжения и его градиента.

Изобретение относится к системе и способу измерения усталости для механических деталей летательного аппарата, например самолета, а также к способу технического обслуживания летательного аппарата.

Изобретение относится к испытаниям материалов, а именно к способам определения динамических характеристик эластичных материалов. Сущность: испытываемые образцы эластомеров в виде цилиндрических втулок, надетых на валы рычагов, устанавливают в симметрично расположенные относительно оси столика вибратора отверстия приспособления.

Изобретение относится к испытаниям материалов, а именно к способам определения динамических характеристик эластичных материалов. Сущность: испытываемые образцы материала устанавливают на столик вибратора между верхней и нижней металлическими пластинами приспособления, обеспечивающего возможность изменения и фиксации угла наклона испытываемых образцов материала к поверхности столика вибратора в интервале от 0° до 90°.

Изобретение относится к способам испытания материалов. Сущность: образец сначала растягивают до максимальной заданной деформации, выдерживают при этой деформации заданное время, сжимают до исходного ненагруженного состояния, выдерживают заданное время, затем циклически деформируют с выдержкой по времени на каждой ступени деформации при растяжении и сжатии, при этом деформация на каждом цикле растяжения задается меньшей, чем на предыдущем цикле, а деформация на каждом цикле разгрузки задается большей, чем на предыдущем цикле.

Изобретение относится к строительству, в частности к определению параметров деформирования бетона в условиях циклических нагружений до уровня, не превышающего предела прочности бетона на сжатие Rb и на растяжение Rbt.

Изобретение относится к области вибрационной техники и предназначено для исследования образцов горных пород и моделей из эквивалентных материалов на воздействие механических колебаний, а именно, волн Рэлея.

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.

Изобретение относится к строительству, в частности к технике испытания преимущественно крупнообломочных грунтов на трехосное сжатие, и может быть использовано при инженерно-строительных исследованиях.

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.

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 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.

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.

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.

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.

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.

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 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.

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.

Наверх