Центробежная установка для испытания образцов материалов

 

Изобретение относится к испытательной технике, преимущественно к установкам для испытания на прочность образцов горных пород. Цель 16 расширение технологических возможностей установки путем обеспечения переменной интенсивности изменения на- -рузки (НИН) с ростом деформации образца 7 и расширение пределов ИИН с ростом деформации образца 7. Установка содержит корпус 1, вертикально установленный вал 2 с горизонтальной платформой 3. На ней установлены по оси вращения вала 2 регулировочный 9 и опорные элементы (Э) 11. С винтом 9 и платформой 3 соединен упругий Э 13 с переменной характеристикой жесткости. Нагружающий механизм установки включает пару подвижных грузов 8, связанных с захватами 5, 6 (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1 А1 (19) (11) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H ABT0PCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТБЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4007474/22-03 (22) 13.01.86 (46) 15.06.87. Бюл. 1(- 22 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела (72) Е.В.Лодус (53) 620. 173(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1226126, кл. G 01 N 3/08, 1984. (54) LIEHTPQSE>NHAH УСТАНОВКА ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ОБРАЗЦОВ МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение о вносится к испытательной технике, преимущественно к установкам для испытания на прочность образцов горных пород. Цел: (5() 4 G 01 N 3/08//Е 21 С 39 00 расширение технологических возможностей ус ановки путем обеспечения переменной интенсивности изменения на-рузки (ИИН) с ростом деформации образца 7 и.расширение пределов ИИН с ростом деформации образца 7. Установка содержит корпус 1, вертикально установленный вал 2 с горизонтальной платформой 3. На ней установлены по оси вращения вала 2 регулировочный винт 9 и опорные элементы (3) 11.

С винтом 9 и платформой 3 соединен . упругий Э 13 с переменной харак.еристикой жесткости. Нагружающий механизм установки включает пару подвижных грузов 8, связанных с захватами 5, 6

13 посредством тяг 12 в виде образующих четырехэвенник рычагов, соединенных с Э 10, 11 и грузами 8. Причем Э 10 соединен с валом 2 и захватом 5 образца, а через Э 11.проходит винт 9, на торце которого закреплен захват 6 образца. При включении привода 4 вал 2 с платформой 3, четырехзвенник из тяг 12 с Э 10, 11 и грузы 8 начинают вращаться. Образец 7 нагружается, и с ростом его деформаций Э 10

17313 а 11 сближаются. Радиус вращения грузов 8 возрастает. Растет нагрузка на образец 7 "и деформирование erо с переменной ИИН. Фиксируется распределение энергии разрушения образца 7. Меняя длину диагонали между Э 9, 10, проводят опыт с увеличенной ИИН.

Часть нагрузки переходит на Э 13. При определении ИИН используются различные участки его характеристики жесткости. 1 з.п. ф-лы. 1 ил.

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к установкам для испытания на прочность образцов материалов, преимущественно горных пород. 5

Цель изобретения — расширение технологических возможностей путем обеспечения переменной интенсивности изменения нагрузки с ростом деформации образца, а также расширение пределов изменения интенсивности нагрузки с ростом деформации образца.

На чертеже показана центробежная установка для испытания образцов материалов. Установка содержит корпус 1, установленный на нем вертикально вал 2 с горизонтальной платформой 3, привод 4 вращения вала 2, захваты 5 и 6 для крепления испытуемого образца 7, нагружающий механизм, включающий пару грузов 8, установленных с возможностью перемещения под действием центробежной силы, регулировочный винт 9, опорные элементы 10 и 11, ус25 тановленные по оси вращения вала 2, и тяги 12, выполненные в виде образующих четырехзвенник рычагов, соединенных с опорными элементами 10 и 11 и грузами 8. Опорный элемент 10 соединен с валом 2 и захватом 5, а через опорный элемент 11 проходит взаимодействующий с ним регулировочный винт 9, на торце которого закреплен захват 6. Упругий элемент 13 с 35 переменной характеристикой жесткости соединен одним концом с регулировочным винтом 9 через гайку 14, вторым. концом — с платформой 3 с помощью

\ направляющей рамы 15. Вращение винта 9 в резьбовом соединении с опорным элементом 11 осуществляется приспособлением 16.

Установка работает следующим образом.

Включают привод 4 и приводят во вращение вал 2 с платформой 3. Вместе с валом 2 вращается рама 15 и четырехзвенник из тяг 12 с опорными элементами 10, 11 и грузами 8. Под действием центробежных сил, возникающих от вращения грузов 8, четырехзвенник стремится уменьшить свою вертикальную диагональ и нагружает через захваты 5 и 6 образец 7 осевой сжимающей нагрузкой. С ростом скорости вращения вала 2 возрастает усилие на испытуемом образце 7, С ростом продольньм деформаций образца 7, величина которых становится значительной после достижения предела прочности .или предела длительной прочности в опытах на ползучесть, опорный элемент 11 сближается с опорным элементом 10 и радиус вращения грузов 8 возрастает. Это приводит к возрастанию нагрузки на образце 7 без изменения. скорости вращения вала 2 или к изменению скорости роста нагрузки при постепенном росте скорости вращения вала 2. С уменьшением длины образца 7 на единицу длины на начальном этапе разрушения получают большее приращение радиуса вращения грузов 8 и нагрузки на образце 7, чем при таком же уменьшении длины образца 7 на конечном этапе разрушения.

Деформирование идет с переменной ин131731 вания, тенсивностью изменения нагрузки с ростом деформаций образца 7, т.е. с уменьшающимся притоком энергии от нагружающей системы. Фиксируется распределение энергии разрушения, харак- 5 тер разрушения образца 7. Приступают к следующему опыту с таким же образцом, разрушение которого проводится при иной интенсивности изменения нагрузки с ростом деформаций образца. 10

Для этого перед началом второго опыта вращают приспособление 16 и перемещают опорный элемент 11 вдоль винта 9. При этом изменяется соотношение начальных длин диагоналей четы- 15 рехзвенника. Если начальная длина диагонали между элементами 10 и 11 увеличивается, то опыт проходит с увеличенной интенсивностью изменения нагрузки и наоборот при уменьшении на- 20 чальной длины этой диагонали, в которой расположены захваты 5 и 6 получают уменьшение интенсивности изменения нагрузки при таком же росте деформаций образца 7. Из серии эксперимен- 25 тов с одинаковыми образцами при различных начальных величинах диагоналей четырехзвенника получают зависимости характера разрушения, энергоемкости разрушения и полного баланса энергии 30 разрушения от интенсивности изменения нагрузки с ростом деформаций образца на заключительной стадии деформиро35

При использовании упругого элемента 13 часть нагрузки, развиваемой центробежными грузами 8 при росте деформаций образца 7, переходит на упругий элемент 13. Это уменьшает долю 40 нагрузки, передаваемой на образец 7, а интенсивность изменения нагрузки определяется характеристикой жесткости упругого элемента 13 и начальным положением диагоналей четырехзвенни- 45 ка. В зависимости от степени поджатия упругого элемента 13 к моменту создания нагрузки на образце 7 используются различные криволинейные участки его характеристики жесткости. Этот 50 выбор участка характеристики осуществляется регулировочной гайкой 14. При использовании наиболее жесткой части

3 4 характеристики упругого элемента 13 и при минимальной начальной длине вертикальной диагонали четырехзвенника из тяг 12 получают минимальное изменение нагрузки на единицу деформации образца 7, минимальный приток энергии к образцу, что расширяет пределы изменения интенсивности нагрузки с изменением деформации образца. Таким образом, установка позволяет обеспечить бурный приток энергии на начальных стадиях разрушения и замедление притока энергии на конечных стадиях в соответствии с множеством реальных схем разрушения горншх пород в натуре.

Формула изобретения

1. Центробежная установка для испытания образцов материалов, содержащая корпус, вертикально установленный вал с горизонтальной платформой, привод вращения вала, захваты для образца, нагружающий механизм, включающий пару грузов, установленных с воэможностью перемещения под действием центробежной силы, и тяги, связывающие грузы с захватами, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью расширения технологических возможностей путем обеспечения переменной интенсивности изменения нагрузки с ростом деформации образца, она снабжена регулировочным винтом и опорными элементами, установленными на платформе по оси вращения вала, тяги выполнены в виде образующих четырехзвенник рычагов, соединенных с опорными элементами и грузами, при этом один из опорных элементов соединен с валом и одним из захватов, а через другой опорный элемент проходит регулировочный винт, на торце которого закреплен другой захват.

2. Установка по п, 1, о т л и— ч а ю щ а я с я тем, что, с целью

-расширения пределов изменения интенсивности нагрузки с ростом деформации образца, она снабжена упругим элементом с переменной характеристикой жесткости, соединенным с регулировочным винтом и платформой.

ВНИИПИ Заказ 2415/38 Тираж 776 Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4