Установка для испытания образцов горных пород в условиях трехосного сжатия

 

Изобретение относится к испытаниям материалов , в частности, к установкам для испытания образцов горных пород в условиях трехосного сжатия. Цель изобретения - приближение условий испытания к забойным за счет циклического изменения осевой и боковой нагрузок с одновременным циклическим пригружением отдельных участков боковой поверхности образца повышенным давлением рабочей среды. Установка содержит основание 1, механизм возвратно-поступательного перемещения в виде эксцентрика 2 с рамкой 20, связанного с приводом вращения 3, гидроцилиндр 4, два поршня 5, 6, силовую пружину 7, захваты 8 для образца 9. Поршни 5, 6 выполнены с отверстиями 13 и клапанами 14, 15 одностороннего действия. На выходе отверстий установлены патрубки 16. Регулирование соотношения между осевой и боковой нагрузками обеспечивается съемным штоком 18 и сменной заглушкой 19. При движении штока 21 вниз пружина 7 сжимается, создавая осевое нагружение образца 9, объем полости 12 уменьшается, рабочая среда перетекает под давлением по патрубкам 16 в полость 10 к образцу, создавая его пригружение. Избыточное давление в полости 10 вызывает перетекание рабочей среды через клапаны 14 в полость 11. Вход штока 21 в гидроцилиндр 4 повышает в нем давление рабочей среды, что приводит к росту бокового обжатия образца 9. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ.

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) А1 (5)) 4 С О1 И 3/32! (., 1 r Я,"

i Г!,тГ ",,:,,,, -: „, Я,, I

C. .. .. . i, 1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

flO ИЭОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР

К А BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4383174/25-28 (22) 23.02.88 (46) 30.08.89. Бюл. Р 32 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела (72) Е.В. Лодус (53) 620.173(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

1 1343290, кл. С 01 N 3/32, 1986.

2 (54) УСТАНОВКА ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ОБРАЗЦОВ

ГОРНЫХ ПОРОД В УСЛОВИЯХ ТРЕХОСНОГО

СЖАТИЯ (57) Изобретение относится к испыта ниям материалов, в частности к установкам для испытания образцов горных пород в условиях TpexoCHoro сжатия.

Цель изобретения — приближение условий испытания к забойным эа счет циклического изменения осевой и боковой

1504564 нагрузок с одновременным циклическим пригружением отдельных участков боковой поверхности образца повьппенным давлением рабочей среды. Установка содержит основание 1, механизм возвратно-поступательного перемещения в виде эксцентрика 2 с рамкой 20, связанного с приводом вращения 3, гидроцилиндр 4, два поршня 5, 6, силовую 1ð пружину 7, захваты 8 для образца 9.

Поршни 5, 6 выполнены с отверстиями

13 и клапанами 14, 15 одностороннего действия. На выходе отверстий установлены патрубки 16. Регулирование соотношения между осевой и боковой нагрузками обеспечивается съемным штоком 18 и сменной заглушкой 19.При движении штока 21 вниз пружина 7 сжимается, создавая осевое нагружение образца 9, объем полости 12 уменьшается, рабочая среда перетекает под давлением по патрубкам 16 в полость

10 к образцу, создавая его пригружение. Избыточное давление в полости

10 вызывает перетекание рабочей среды через клапаны 14 в полость 11. Вход штока 21 в гидроцилиндр 4 повышает в нем давление рабочей среды, что приводит к росту бокового обжатия образца 9. 1 ил.

Изобретение относится к испытаниям материалов, в частности к установкам для испытания образцов в условиях трехосного сжатия.

50 дйя регулирования соотношения между осевой и боковой нагрузками установка снабжена съемным штоком 18, установленным на поршне 6, и сменной заглушкой 19. Механизм возвратнопоступательного перемещения выполнен в виде эксцентрика 2 с рамкой 20.

Гидроцилиндр 4 неподвижно закреплен на основании 1.

Цель изобретения — приближение условий испытания к забойным путем цик- 2 лического изменения осевой и боковой нагрузок с одновременным циклическим пригружением отдельных участков боковой поверхности образца повышенным давлением рабочей среды.

На чертеже представлена схема установки, общий вид.

Установка содФржит основание 1, эксцентрик 2 механизма возвратно-поступательного перемещения, свяэанный с приводом 3, гидроцилиндр 4, два

t поршня 5, 6, силовую пружину 7, захваты 8 для образца 9, размещенные в межпоршневой полости 10, которая сообщается с подпоршневыми полостями 40

11, 12 цилиндра через отверстие 13, Установка снабжена клапанами 14, 15 одностороннего действия и патрубками

16, размещенными в межпоршневой полости 10, которые одними концами

45 закреплены на поршнях 5, 6 на выходе отверстий 13, а на других концах имеют сопла 17, предназначенные для подачи рабочей среды к образцу 9.

Установка работает следующим образом.

Включают привод 3. Вращение эксцентрика 2 посредством рамки 20 сообщает штоку 21 возвратно-поступательные перемещения.

При движении штока 21 вниз (по чертежу) пружина 7 сжимается, и на образце 9 создается нарастающая сжимающая осевая нагрузка. Объем полости 12 при этом уменьшается, что приводит к возрастанию давления жидкости в полости 12 и к перетеканию ее под давлением через отверстия 13 в поршне 6 и по патрубкам 15 в полость

10 к участкам поверхности образца, к которым подведены сопла патрубков.

Избыточное давление в полости 10 приводит к перетеканию жидкости в полость 11 через клапаны 14 и отверстия в поршне 5. Вход штока 21 в гидроцилиндр 4 уменьшает его рабочий объем и повышает давление рабочей среды в гидроцилиндре,что приводит к росту бокового обжатия образца 9.

Одновременно шток 18 покидает гидроцилиндр, поэтому интенсивность роста общего давления в гидроцилиндре определяется соотношением площадей поперечных сечений штоков 18 и 21: интенсивность нарастания боковой нагрузки с ростом осевой нагрузки тем вьппе, чем больше отношение площади поперечного сечения штока 21 к площади штока 18. Таким образом, при движении штока 21 вниз получают осевое и боковое сжатие образца с дополнительным боковым обжатием отдельных участков его поверхности.

При обратном движении штока 21 усилие на пружине 7 (осевое усилие на

1504564 осевое отверстие заглушки, силовая пружина другим концом закреплена на дне стакана, клапаны установлены на поршнях, в которых выполнены сообщающие межпоршневую полость с подпоршневыми отверстия, на выходе которых оДними концами закреплены патрубки, имеющие на других концах сопла, предназначенные для подачи рабочей среды к образцу.

Составитель Н. Мезенцев

Техред М.Моргентлл Корректор М. Васильева

Редактор М. Циткина

Заказ 5345/44 Тираж 789 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 образец) уменьшается, общее давление в гидроцилиндре и боковое давление на образце также падают, а за счет уменьшения объема полости 11 в ней образуется избыточное давление.и жидкость через отверстия в поршне 5 и по соответствующим патрубкам 1 6 поступает к участкам поверхности образца 9. Избыточное давление сбрасы- 1п вается по клапанам 15 в полость 12.

Таким образом, эа один цикл нагружения осевой и боковой нагрузками получают двухкратное нагружение участков поверхности образца избыточным давле- 1В нием рабочей среды.

Величина избыточного давления уве. личивается с ростом частоты нагружений, с уменьшением рабочих сечений патрубков и их количества. Соотноше- 2р ние между осевой и боковой нагрузками регулируется подбором жесткости пружины 7 и соотношением поперечных сечений штоков 18, 21. Число участков обработки поверхности образца, 25 их расположение по высоте образца и по периметру регулируется количеством и расположением патрубков. Вид твердой фазы и ее количество в рабочей жидкости выбираются в соответствии с 30 составом рабочей жидкости в забое. В ходе опыта регистрируют главные напс ряжения и деформации образца и давление и деформации на обрабатываемых участках поверхности, а также

35 регистрируют характер разрушения образца. По результатам испытаний определяют энергозатраты на разрушение и характеристики процесса деформации и разрушения.

Формула изобретения

Установка для испытания образцов горных пород в условиях трехосного сжатия, содержащая основание, закрепленные на основании привод, механизм возвратно-поступательного перемещения, связанный с приводом, гидроцилиндр, корпус которого имеет крыш у. с центральным отверстием, установленные в корпусе гидроцилиндра два поршня, силовую пружину, одним концом закрепленную на одном из поршней, другой поршень имеет шток, проходящий через отверстие в крьппке, конец которого соединен с механизмом возвратно-поступательного перемещения, и пару захватов для образца,связанных с соответствующими поршнями и размещенных в корпусе между ними, отличающая с я тем, что, с целью приближения условий испытания к забойным путем циклического изменения осевой и боковой нагрузок с одновременным циклическим прпгружением отдельных участков боковой поверхности образца повьппенным давлением рабочей среды, она снабжена вторым штоком заглушкой с осевым отверстием, клапанами одностороннего действия и патрубками, корпус гидроцилиндра выполнен в виде стакана с центральным отверстием в дне, в котором установлена заглушка, второй шток установлен соосно силовой пружине, одним концом соединен с поршнем и проходит через