Установка для испытания образцов горных пород на растяжение

 

Изобретение относится к технике испытаний материалов на растяжение при одновременном воздействии бокового давления. Цель изобретения - расширение эксплуата ционных возможностей за счет обеспечения испытания при послойном нагружении образца 3. Установка содержит цилиндрический корпус (К) 1 с размещенными в нем захватньми кольцами 2, соединенного с источником 4 давления. Между К 1 и источником 4 установлен распределитель давления в виде гидроцилиндра 7. На его плавагацем штоке 8 установлены основной 9 и дополнительные 10,11 поршни (П). Полость между П 10 и 11 соединена с , подпоршневой полостью П 9. С цилиндром 7 соединен К 1 с помощью отверстий 12-14, расположенных между парой колец 2 на расстояниях, не превьшающих величину зазора между П 10 и 11. Число отверстий равно числу слоев. нагружения. При подаче давления в подпоршневую полость шток 8 вместе с П 9,10,11 перемещается в направле (/) нии вдоль ряда отверстий 12-14 и поочередно сообщает полости между кольцами 2 с полостью между П 10 и 11. Давление между кольцами 2 создает 1С О) со 00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

C.

4О

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3910191/22-03 (22) 11. 06. 85 (46) 07.11.86. Бюл. ¹ 41 (71) Всесоюзный ордена Трудового

Красного Знамени научно-исследовательский институт горной reомеханики и маркшейдерского дела (72) Е;В. Лодус (53) 620.172(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1163197, кл. С 01 N 3/10, 1984. (54) УСТАНОВКА ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ОБРАЗЦОВ

ГОРНЫХ ПОРОД НА РАСТЯЖЕНИЕ (57) Изобретение относится к технике испытаний материалов на растяжение при одновременном воздействии бокового давления. Цель изобретения — расширение эксплуатационных возможностей за счет обеспечения испытания при

l послойном нагружении образца 3. Установка содержит цилиндрический корпус

„„SU„„1269003 А1 (51)4 G 01N 3 10 / Е 21 С 39/00 (К) 1 с размещенными в нем захватными кольцами 2, соединенного с источником

4 давления. Между К 1 и источником 4 установлен распределитель давления в виде гидроцилиндра 7. На его плавающем штоке 8 установлены основной 9 и дополнительные 10,11 поршни (П).

Полость между П 10 и 11 соединена с .подпоршневой полостью П 9. С цилиндром 7 соединен К 1 с помощью отверстий 12-14, расположенных между парой колец 2 на расстояниях, не превышающих величину зазора между П 10 и 11.

Число отверстий равно числу слоев нагружения. При подаче давления в подпоршневую полость шток 8 вместе с П 9, 10, 11 перемещается в направлении вдоль ряда отверстий 12-14 и поочередно сообщает полости между кольцами 2 с полостью между П 10 и 11.

Давление между кольцами 2 создает разрывающее усилие на образце 3.

Плоскости разрушения перемещаются по длине образца 3 синхронно с перемеще1269003 нием штока 8. Деформационные и прочностные характеристики разрушения образца регистрируются. 1 ил.

Изобретение относится к технике испытаний материалов, в частности к установкам для испытания образцов горных пород на растяжение при одновременном воздействИи бокового давле5 ния е

Цель изобретения — расширение эксплуатационных возможностей за счет

Обеспечения испытания при послойном нагружении образца. )0

На чертеже показана установка для испытания образцов горных пород на .растяжение.

Установка содержит цилиндрический корпус 1, размещенные в нем кольца 2, 5 внутренняя поверхность которых предназначена для взаимодействия с образцом 3, гидравлическое устройство, включающее источник 4 давления, гидроаккумулятор 5, вентиль 6 и измери20 тельные элементы (не показаны), распределитель давления, выполненный в виде гидроцилиндра 7 с плавающим штоком 8, на котором установлены основной поршень 9 и дополнительные

25 поршни 10 и 11. Полость гидроцилиндра 7 под поршнем 9 соединена с гидроаккумулятором 5 через вентиль 6 и с полостью между поршнями 10 и !1 через отверстие в штоке 8. Гидроцилиндр 7 соединен с цилиндрическим корпусом 1 отверстиями 12 — 14„ чис— ло,которых равно числу ступеней нагружения образца 3. Отверстия 12-14 расположены между кольцами 2, расстояние между соседними отверстиями не превышает расстояния между поршнями

10 и. 11. Кольца 2 выполняют в процессе нагружения функции захватов и поршней.

Цилиндрический корпус 1 имеет опорное кольцо 15 и поджат к гидроцилиндру 7 винтами 16. При испытании образцов материалов, прочность которых на растяжение сопоставима с прочностью на сжатие, кольца 2

45 имеют ступенчатую форму и опираются на заплечики внутренней полости корпуса 1. В таком варианте в гидроцилиндр 7 устанавливается силовая пружина 17.

Гидроцилинцр 7 имеет сливное отверстие 18, сообщенное с источником

4 давления.

Установка работает следующим образом.

От источника 4 при закрытом вен> тиле 6 заполняют аккумулятор 5 рабо- ° чей жидкостью под давлением. Открывают вентиль 6 и жидкость под давлением заполняет подпоршневую полость поршня 9 и поступает в полость между дополнительными поршнями 10 и 11.

Под действием давления жидкбсти поршень 9 вместе со штоком 8 и дополнительными поршнями 10 и 11 смещается в направлении отверстий 12-14. При подходе полости, расположенной между поршнями 10 и 11, к уровню расположения отверстия 12 жидкость под давлением поступает в полость корпуса 1 в пространство между кольцами 2, соседними с отверстием 12. Давление между первой парой колец 2 приводит к отрыву образца 3 на участке между этими кольцами. При росте давления в полости между кольцами шток 8 продолжает свое движение, поршень

10 пересекает отверстие 12 и оно сообщается со сливным отверстием 18.

При разрушении образца 3 на первом слое первое слева (ло чертежу) кольцо 2 упирается в опорное кольцо 15.

Продолжение движения поршня 9 приво1 ит к совмещению отверстия 13 с. полостью между дополнительными поршнями 10 и 11, к возникновению давления в полости между кольцами 2, соседними с отверстием 13.

Поскольку в данном варианте полость корпуса 1 ступенчатая, то эффективное сечение колец 2 на этой ступени уменьшается по сравнению с предыдущей парой, и для разрушения образца 3 требуется большее давление. Для достижения большего давле69003 тивостоять боковому давлению, опыты проводятся на одноосный послойный отрыв.

При испытании материалов с прочностью на сжатие, значительно большей прочности на растяжение, корпус

1 выполняется с бесступенчатой внутренней полостью, все кольца 2 имеют равньцЪ диаметр, пружина 17 не приме10 няется. При положении штока 8, при котором все отверстия 12-14 располагаются между поршнями 9 и 10, а слив,ное отверстие 18 закрыто, производится одновременное нагружение образца 3 по всем сечениям.

Составитель В. Тальвойш

Редактор Н. Бобкова Техред Л.Сердюкова Корректор Л.Пилипенко

Заказ 6027/45 Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие,г.ужгород,ул.Проектная

3 12 ния на каждой последующей ступени отрыва служит силовая пружина 17, сжимаемая штоком 8. Усилие,препятствующее движению штока 8 со стороны пружины 17, компенсируется источником 4, а приращение этого давления компенсирует снижение эффективного сечения колец на ступенях полости корпуса 1. При разрушении образца 3 по второму слою отверстие 13 сообщается со сливным отверстием 18, давление в полости на участке между кольцами падает до нуля, а поршень

11 продолжает движение к отверстию

14 с последующим разрушением образца по третьему слою. На всех этапах разрушения регистрируются деформационные и прочностные характеристики

I разрушения образца. После разрушения образца 3 снимают давление в подпоршневой .полости поршня 9, шток 8 под действием пружины 17 возвращается в исходное положение. Винтами 16 освобождают корпус 1 и разъединяют его с цилиндром 7. Снимают опорное кольцо 15 и устанавливают новый образец с прикрепленными к нему кольцами 2. В обратной последовательности собирают установку и следующий опыт проводят при другой скорости перемещения штока 8,т.е. при другай частоте актов отрыва. Скорость перемещения штока 8 регулируется изменением пропускной способности вентиля

6, давлением в аккумуляторе 5, ripoизводительностью источника 4.

Серия опытов при различной частоте отрыва позволяет определить влияние этого фактора на усредненные энергетические, прочностные характеристики послойного разрушения. Соотношение между боковым давлением и растягивающим усилием регулируется соотношением эффективных площадей колец 2. При использовании на образце защитной оболочки, способной проформула изобретения

Установка для испытания образцов

2п горных пород на растяжение, содержащая цилиндрический корпус, размещенные в нем с возможностью осевого перемещения кольца, внутренняя поверхность которых предназначена для

2S взаимодействия с образцом, гидравлическое устройство, включающее источник давления, соединенный с корпусом, и измерительные приспособления, отличающаяся тем, что, с целью расширения эксплуатационных воэможностей за счет обеспечения испытания при послойном нагружении образца, она снабжена распределителем давления, выполненным в виде гидроцилиндра с плавающим штоком, на котором установлены основной и два дополнительных поршня, при этом полость гидроцилиндра под основным поршнем сообщена с источникОм давле4, ния и полостью между дополнительными поршнями, а гидроцилиндр соединен с цилиндрическим корпусом отверстиями по числу слоев нагружения, расположенными между кольцами на расстояни

45 ях не превышающих величину îð< между дополнительными поршнями.