Стенд для исследования энергообмена при сдвиге



Стенд для исследования энергообмена при сдвиге
Стенд для исследования энергообмена при сдвиге

 


Владельцы патента RU 2608695:

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" (RU)

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 для образца и захват для контробразца, механизм взаимного поджатия образцов, связанный с захватом для образца, механизм взаимного перемещения образцов, связанный с захватом для контробразца. Стенд дополнительно снабжен дополнительными захватами для дополнительных контробразцов, дополнительными механизмами взаимного перемещения контробразцов, соединенными с соответствующими дополнительными захватами для дополнительных контробразцов, фиксаторами для последовательного соединения дополнительных захватов дополнительных контробразцов друг с другом и с захватом для образца, и фиксатором для соединения захвата для контробразца с основанием. Технический результат: повышение объема информации путем обеспечения исследований на сдвиг как по одной, так и по нескольким плоскостям сдвига при изменении количества и места расположения плоскостей сдвига в ходе испытаний. 1 з.п. ф-лы, 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.

Известна установка для испытания образцов при плоском напряженном состоянии (авторское свидетельство SU №1603224, опубл. 30.10.1990 г.), содержащая опорную раму, размещенные в ней захват для образца и захват для контробразца, механизм взаимного поджатая образцов, связанный с захватом для образца, механизм взаимного перемещения образцов, связанный с захватом для контробразца. Сдвиг осуществим только по одной плоскости контакта между образцами.

Недостаток установки состоит в том, что она не обеспечивает выполнение исследований на сдвиг как по одной, так и по нескольким плоскостям сдвига при изменении количества и места расположения плоскостей сдвига в ходе испытаний.

Известна установка для испытания горных пород на трение (авторское свидетельство SU №1601560, опубл. 23.10.1990 г.), содержащая опорную раму, размещенные в ней захват для образца и захват для контробразца, механизм взаимного поджатия образцов, связанный с захватом для образца, механизм взаимного перемещения образцов, связанный с захватом для контробразца. Сдвиг осуществим только по одной плоскости контакта между образцами.

Недостаток установки состоит в том, что она также не обеспечивает выполнение исследований на сдвиг как по одной, так и по нескольким плоскостям сдвига при изменении количества и места расположения плоскостей сдвига в ходе испытаний.

Известна установка для испытания образцов при плоском напряженном состоянии (авторское свидетельство SU №1448239, опубл. 30.12.1988 г.), содержащая опорную раму, размещенные в ней захват для образца и захват для контробразца, механизм взаимного поджатия образцов, связанный с захватом для образца, механизм взаимного перемещения образцов, связанный с захватом для контробразца. Сдвиг осуществим только по одной плоскости контакта между образцами.

Недостаток установки также состоит в том, что она не обеспечивает выполнение исследований на сдвиг как по одной, так и по нескольким плоскостям сдвига при изменении количества и места расположения плоскостей сдвига в ходе испытаний.

Известна установка для испытания образцов горных пород (авторское свидетельство SU №1523953, опубл. 23.11.1989 г.), содержащая опорную раму, размещенные в ней захват для образца и захват для контробразца, механизм взаимного поджатия образцов, связанный с захватом для образца, механизм взаимного перемещения образцов, связанный с захватом для контробразца. Сдвиг осуществим только по одной плоскости контакта между образцами.

Недостаток установки также состоит в том, что она не обеспечивает выполнение исследований на сдвиг как по одной, так и по нескольким плоскостям сдвига при изменении количества и места расположения плоскостей сдвига в ходе испытаний.

Известен стенд для исследования энергообмена в массиве горных пород (патент RU №2364853, опубл. 20.08.2009 г.), принятый за прототип. Стенд для исследования энергообмена при сдвиге содержит опорную раму, размещенные в ней захват для образца и захват для контробразца, механизм взаимного поджатия образцов, связанный с захватом для образца, механизм взаимного перемещения образцов, связанный с захватом для контробразца.

Данный стенд также реализует сдвиг только по одной плоскости и не обеспечивает выполнение исследований на сдвиг как по одной, так и по нескольким плоскостям сдвига при изменении количества и места расположения плоскостей сдвига в ходе испытаний. Это ограничивает объем информации при исследованиях на сдвиг.

Техническим результатом изобретения является повышение объема информации путем обеспечения исследований на сдвиг как по одной, так и по нескольким плоскостям сдвига при изменении количества и места расположения плоскостей сдвига в ходе испытаний.

Технический результат достигается тем, что стенд снабжен дополнительными захватами для дополнительных контробразцов, дополнительными механизмами взаимного перемещения контробразцов, соединенными с соответствующими дополнительными захватами для дополнительных контробразцов, фиксаторами для последовательного соединения дополнительных захватов дополнительных контробразцов друг с другом и с захватом для образца, и фиксатором для соединения захвата для контробразца с основанием. Механизмы взаимного поджатия и взаимного перемещения снабжены аккумуляторами энергии.

Стенд для исследования энергообмена при сдвиге поясняется следующими фигурами:

фиг. 1 - схема стенда;

фиг. 2 - схема фиксатора (узел А), где:

1 - опорная рама;

2 - захват;

3 - образец;

4 - захват для контробразца;

5 - контробразец;

6 - механизм взаимного поджатия образцов;

7 - механизм взаимного перемещения образцов;

8 - дополнительный захват для дополнительного контробразца;

9 - дополнительный захват для дополнительного контробразца;

10 - дополнительный захват для дополнительного контробразца;

11 - дополнительный контрбразец;

12 - дополнительный контробразец;

13 - дополнительный контробразец;

14 - дополнительный механизм взаимного перемещения;

15 - дополнительный механизм взаимного перемещения;

16 - дополнительный механизм взаимного перемещения;

17 - фиксатор;

18 - фиксатор;

19 - аккумулятор энергии;

20 - источник давления;

21 - вентиль;

22 - вентиль;

23 - хвостовик;

24 - плита;

25 - плита;

26 – каретка.

Стенд для исследования энергообмена при сдвиге содержит опорную раму 1, размещенные в ней захват 2 для образца 3 и захват 4 для контробразца 5, механизм 6 взаимного поджатия образцов, связанный с захватом 2 для образца, механизм 7 взаимного перемещения образцов, связанный с захватом 4 для контробразца 5.

Стенд снабжен дополнительными захватами 8, 9, 10 для дополнительных контробразцов 11, 12, 13, дополнительными механизмами 14, 15, 16 взаимного перемещения по числу дополнительных захватов для контробразца, соединенными с соответствующими дополнительными захватами для контробразца, и фиксаторами 17 для последовательного соединения захватов 4, 8, 9, 10 для контробразца друг с другом и с захватом 2 для образца, и фиксатором 18 для соединения захвата 4 для контробразца 5 с основанием 1.

Механизмы взаимного поджатия и взаимного перемещения снабжены аккумуляторами 19 энергии.

Механизм 6 взаимного поджатия и механизмы 7, 14, 15, 16 взаимного перемещения могут быть выполнены гидравлическими, соединенными с источником 20 давления через типовые вентили 21. Вентилем 22 перекрывают механизм поджатия 6. Фиксаторы 17 (см. фиг. 2, узел А) могут быть выполнены в виде электромагнита, хвостовика 23, жестко соединенного с электромагнитом и подвижно размещенного в отверстии в плите 24, закрепленной, например, на одном из захватов 8. Такая же плита 25, предназначенная для взаимодействия с электромагнитом 17, закреплена, например, на соседнем захвате 6. Электромагниты соединены с прибором управления (не показан). Захват 4 для контробразца 5 размещен на каретке 26 и имеет фиксатор 18 для соединения с основанием 1 через каретку 26.

Стенд работает следующим образом.

Для задания исходного силового и энергетического положения эксперимента включают источник 20 и при открытом вентиле 22 через механизм 6 производят взаимное поджатие образцов 3, 5, 11, 12, 13 с заданным усилием, после чего вентиль 22 закрывают. Включают электромагниты фиксаторов 17 и соединяют дополнительные захваты 4, 8, 9, 10 для контробразцов с захватом 2 для образца 3. Фиксатор 18 при этом выключен. Источником 20 через вентили 21 создают на механизмах 7, 14, 15, 16 заданные сдвигающие нагрузки на соответствующих образцах 5, 11, 12, 13 и соответствующие запасы энергии на аккумуляторах 19. Для реализации сдвига по одной плоскости выключают один из фиксаторов 17 и обеспечивают тем самым возможность сдвига по плоскости контакта между выбранными образцами. При этом усилие сдвига и запасенная энергия определяются суммой усилий и суммой энергий на механизмах нагружения, соединенных соответствующими фиксаторами с кареткой 26. Так, если соответствующим фиксатором разъединяют захват 2 и захват 8, то плоскостью сдвига будет плоскость между образцами 3 и 13, усилие сдвига будет равно сумме усилий на механизмах 7, 14, 15, 16, а запас энергии будет равен сумме запасенных энергий на аккумуляторах 19 механизмов 7, 14, 15, 16. Если выключают, например, фиксатор, соединяющий захват 4 с захватом 10, то усилие и энергия сдвига определяются только механизмом 7, а плоскость сдвига располагается между образцами 5 и 11. Для реализации сдвига по двум плоскостям после задания исходного положения, как описано выше, включают фиксатор 18 и соединяют захват 4 для контробразца 5 с основанием 1 через каретку 26. Выключают два фиксатора 17, которые соединяют соответствующий захват контробразца с соседними захватами. Так, если выключают фиксаторы 17, соединяющие дополнительный захват 9 для контробразца 12 с захватами 8 и 10, то плоскостями сдвига будут плоскости контакта образца 12 с образцом 13 и образца 12 с образцом 11. Силовые и энергетические показатели задаются механизмом 15. Если, например, захваты 9 и 10 остаются соединенными, а разъединяют захват 8 с захватом 9 и захват 10 с захватом 4, то плоскостями сдвига становятся плоскости между образцами 12, 13 и образцами 5, 11. Для испытаний при сдвиге по нескольким плоскостям выключают все фиксаторы последовательно или одновременно. Силовые и энергетические показатели характеристики энергообмена определяются в каждый момент эксперимента отдельно в зависимости от схемы переключения фиксаторов. Выбор плоскостей сдвига, силовые энергетические параметры испытаний определяются задачами исследований.

Предлагаемый стенд обеспечивает выполнение исследований на сдвиг как по одной, так и по нескольким плоскостям сдвига при изменении количества и места расположения плоскостей сдвига в ходе испытаний, что повышает объем информации при исследованиях на сдвиг.

1. Стенд для исследования энергообмена при сдвиге, содержащий опорную раму, размещенные в ней захват для образца и захват для контробразца, механизм взаимного поджатия образцов, связанный с захватом для образца, механизм взаимного перемещения образцов, связанный с захватом для контробразца, отличающийся тем, что он снабжен дополнительными захватами для дополнительных контробразцов, дополнительными механизмами взаимного перемещения контробразцов, соединенными с соответствующими дополнительными захватами для дополнительных контробразцов, фиксаторами для последовательного соединения дополнительных захватов дополнительных контробразцов друг с другом и с захватом для образца, и фиксатором для соединения захвата для контробразца с основанием.

2. Стенд по п. 1, отличающийся тем, что механизмы взаимного поджатия и взаимного перемещения снабжены аккумуляторами энергии.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к технике наземных испытаний элементов летательных аппаратов (ЛА). Сущность: осуществляют силовое нагружение на сдвиг и измерение деформаций соединения.

Изобретение относится к испытательной технике, к устройствам для испытаний материалов на сдвиг и кручение и может быть использовано в машиностроении. Устройство содержит нагружающий и опорный стержни, снабженные тензодатчиками, между которыми размещен образец.

Изобретение относится к физике материального контактного взаимодействия, конкретно к способу установления предельного состояния деформируемой сжимающей и растягивающей нагрузкой материальной среды.

Изобретение относится к методам определения механических характеристик клеевых соединений при интенсивных тепловых воздействиях. Сущность: осуществляют индукционный нагрев образца клеевого соединения до заданной температуры со скоростью 5-50°C/с и определяют искомые характеристики.

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для испытания образцов строительных материалов на совместное действие усилий растяжения, среза и изгиба, и позволяет испытывать образцы материалов при различных комбинациях нагружения их усилиями растяжения, среза и изгиба в совокупности с разрывной машиной.

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 области физики материального (контактного) взаимодействия, а именно к способу определения угла φн внутреннего трения и удельного сцепления - сн материальной связной среды нарушенной структуры, воспринимающей давление свыше гравитационного.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения прочности растительных материалов (соломы, зерен злаков, отходов древесины и др.) в условиях сдвига с целью обоснованного расчета и конструирования измельчающего оборудования.

Изобретение относится к испытательной технике, к испытаниям на прочность. Установка содержит основание, установленный на нем барабан, резец для взаимодействия с образцом, закрепленный на барабане коаксиально последнему, держатель образца в виде обоймы, толкатель для взаимодействия с одним из торцов образца, упор для взаимодействия со вторым торцом образца и механизм перемещения толкателя, выполненный в виде пресса.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к способам и устройствам для испытания на сдвиг, и может быть использовано при изготовлении многослойных панелей в самолетостроении, судостроении, строительстве и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к области обработки металлов резанием. Способ включает шаговую резку наклонными ножами клиновых листовых образцов в направлении увеличения их ширины, регистрацию усилия резания и определение ширины образца при каждом резе, на основании которых строят график зависимости усилия резания от ширины зоны резания, по которому устанавливают минимальное значение ширины образца в зоне резания, где усилие резания достигает максимального значения. Используя упомянутую ширину, толщину образца и угол наклона ножей, вычисляют коэффициент надреза. Использование изобретения позволяет повысить достоверность определения коэффициента надреза, что обеспечивает повышение точности расчета усилия резания. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.
Наверх