Прибор для механических испытаний горных пород

 

Использование: определение деформационных и прочностных характеристик образцов горных породу Сущность/изобретения: пресс с гидромеханически, приводом , верхней подвижнойи нижней неподвижной плитами, между которыми размещают образец, снабжен подвижным упором верхней плиты, выполненным в виде телескопических резьбовых колец. Внешнее из колец имеет на внутренней и : наружной поверхностях резьбы -противоположного направления и шкалу с делениями; При испытаниях образец удерживается от неконтролируемого во времени деформирования заданным режимом перемещения колец относительно нижней неподвижной плиты. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИН Е СКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Е 21 С 39/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 641098 (21) 4795118/33 (22) 26.02.90 (46) 07.04,92. Бюл. 3Ф 13 (71) Коммунарский горно-металлургический институт (72) Г.Г. Литвинский и С.А. Курман (53) 622.23.05(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 641098, кл. Е 21 С 39/00, 1976. (54) ПРИБОР ДЛЯ МЕХАНИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ ГОРНЫХ ПОРОД (57) Использование: определение деформационных и прочностных характеристик. Изобретение относится к устройствам для определения прочностных и деформационных характеристик горных пород и является усовершенствованием. изобретения по авт. св. N 641098.

Целью изобретения является повышение информативности испытаний путем проведения их по заданному закону деформирования.

На фиг. 1 представлена схема устройства; на фиг. 2 — сечение А — А на фиг. 1.

Все узлы прибора собраны на корпусе 1 цилиндрической формы с прямоугольными окнами и кольцевым упором 2. На крышке корпуса 3 расположен ручной винтовой привод гидросистемы, состоящий из поршня 4, винта 5 с рукоятной и гайки 6. Силовой гидроцилиндр 7 прибора образован верхней частью корпуса 1 и содержит основной си. Ж„, .17248á8 А2

2 образцов горных поррд:.Сущность.изобретения: пресс с гидрамехзническй1ч. приводом, верхней подвижной. и нижней неподвижной плитами, между которыми размещают образец, снабжен подвижным упором верхней плиты, выполненным в виде телескопических реэьбовых колец.

Внешнее иэ колец имеет на внутренней и: наружной поверхностях резьбы. противопо- ложного направления и шкалу с делениями;

При испытаниях образец удерживается от неконтролируемого во времени деформирования заданным режимом перемещения колец относительно нижней неподвижной плиты, 1 з.п. ф-лы, 2 ил. ловой поршень 8 и телескопически расположенный в нем вспомогательный силовой поршень 9, на котором закреплена верхняя плита 10. Нижняя плита 11 соединяется с корпусом 1 резьбой и подвижна относительно корпуса. На верхней 10 и нижней 11 пли- фь, тах установлены инденторы 12, между . 00 которыми располагается образец 13. Мано-, 0 метр 14 силоизмерительного устройства соединен с гидросистемой каналом. В верхней части корпуса 1 прибора размещены телескопически расположенные внешнее 15 и,3 внутреннее 16 кольца. Внутреннее кольцо ьД

16 упирается в плиту 10 и связано резьбой с внешним кольцом 15, которое может вращаться в резьбе корпуса 1. Направление обеих резьб противоположное. На внешнем кольце 15 имеются отверстия 17, в одно из которых вставляется рукоятка 18. На нижнем тооце внешнего кольца 15 размещена

1724868 измерительная шкала 19 с делениями для отсчета перемещений образца 13.

Прибор работает следующим образом.

Перед испытанием силовой поршень 8 5 и вспомогательный поршень 9 устанавливают в крайнее верхнее положение. Вращая внешнее кольцо 15 рукояткой 18, перемещают его вместе с внутренним кольцом 16 до его упора в плиту 10. Образец 13 устанавли- 10 вают на индентор 12 нижней плиты 11 и вращают плиту 11, поджимая верхний торец образца к индентору 12 верхней плиты.

Нагрузка создается вращением рукоятки винтового привода, что вызывает пере- 15 мещение поршня 4. При этом в начальный момент испытаний нагрузку воспринимают образец 13 и кольца 15 и 16, B дальнейшем продольным перемещением внутреннего кольца 16 осуществляют нагружение образ- 20 ца 13 в режиме заданных деформаций.

Продольное перемещение внутреннего кольца 16 достигается с помощью вращения внешнего кольца 15 рукояткой 18 относительно корпуса 1. При вращении кольца 15 25 оно опускается по резьбе корпуса 1, Резьба, связывающая кольца 15 и 16, выполнена противоположного направления по отношению к резьбе на корпусе 1. Поэтому внутреннее кольцо 16 также опускается (не 30 проворачиваясь относительно плиты 10), а нагрузка от плиты 10, воспринимаемая ранее кольцами 16 и 15, передается на образец 13 в режиме заданного закона деформирования. Нагрузку, прикладывае- 35 мую к образцу 13 в процессе нагружения, контролируют с помощью тензометрических датчиков (не показаны), наклеиваемых на нижний индентор 12 или на боковые стойки корпуса 1, а перемещения образца — 40 по шкале 19, прикрепленной к нижнему торцу кольца 15.

При разрушении образца 13 накопленная в нагружающей системе прибора потенциальная энергия постоянно воспри- 45 нимается и сдерживается внешним 15 и внутренним 16 кольцами, не давая ей перейти в кинематическую энергию и полностью неконтролируемо разрушить образец.

Так как при нагружении образца 13 внутреннее кольцо 15 не проворачивается относительно плиты 10 (движется поступательно), то сила трения, между кольцом 16 и плитой 10 не передается на рукоятку 18, Усилие, прикладываемое к рукоятке 18 и 55 необходимое для вращения кольца 15, будет иметь небольшую величину, если угол наклона резьб, задаваемый их шагом, будет меньше угла трения материала на 5 — 10 .

Благодаря тому, что внешнее кольцо 15 имеет обе резьбы одного и того же шага, при вращении его смещение в 2 раза меньше перемещения плиты 10 и внутреннего кольца 16, тем самым достигается увеличение допустимых прибором смещений в запредельной стадии испытаний без черезмерных размеров обоих колец.

Угол наклона резьб на внешнем кольце

15 меньше угла трения материала на 5 — 100/, что позволяет при минимальных усилиях на рукоятке 18 задавать требуемый режим деформирования образца, Если угол будет больше 10 g„резко увеличится сопротивление вращению внешнего кольца 15, что затруднит, а в некоторых случаях сделает невозможным, проведение испытаний на запредельной стадии деформирования образца 13. С другой стороны, если этот угол выполнить меньше угла трения не в рекомендуемом диапазоне 5-10, а меньше 5о „то в результате случайных изменений условий контакта на резьбовых соединениях(притирка, улучшенная смазка, повышение температуры и др.) возникает нарушение условия самоторможения резьбы, что вызовет неконтролируемое разрушение образца, а режим заданных его деформаций будет невозможен.

Размещение на нижнем торце внешнего кольца 15 измерительной шкалы 19 с делениями, оттарированными для отсчета перемещений образца 13 при его загружении, достаточно просто решает вопрос контроля загружения образца в режиме заданных деформаций и позволяет достигнуть высокой точности определения смещений образца (0,001 мм и менее).

Формула изобретения

1. Прибор для механических испытаний горных пород по авт. св. N 641098, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения информативности испытаний путем проведения их по заданному закону деформирования, он снабжен двумя телескопическими кольцами, причем внутреннее кольцо контактирует с нагружающим поршнем и связано с внешним кольцом, которое установлено с возможностью вращения по резьбе противоположного направления внутри корпуса прибора.

2. Прибор поп.1,отл ича ю щийся тем, что угол наклона обеих резьб внешнего кольца близок к углу трения материала резьбовых соединений, а на нижнем торце внешнего кольца размещена измерительная шкала с делением для отсчета перемещений образца.

1724868

1724868 г.2

Составитель Г.Литвинский

Техред М.Моргентал Корректор Н.Ревскэя

Редактор О,Хрипта

Заказ 1159 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент". r. Ужгород, ул. Гагарина, 101