Устройство для испытания образцов горных пород в полевых условиях Советский патент 1986 года по МПК E21C39/00 

f

Изобретение относится к устройствам для испытания образцов горных пород и других материалов на длительную и кратковременную прочность при одноосном напряженном состоянии.

Цель изобретения - повышение производительности и достоверности испытаний за счет нагружения одного образца длительно действующими растягивающими и сжимающими усилиями различной величины.

На чертеже показана схема устройства для испытания образцов горных пород в полевых условиях.

Устройство содержит крепежные головки 1, закрепленные на образце 2, кольца 3, каждое из которых имеет цилиндрический выступ, входящий в паз, образованный поверхностями головки 1 и гайки 4, центрирующие цилиндрические направляющие 5 для колец 3, рычаги 6, установленные на наружной поверхности колец 3 в радиальных направлениях по винтовой линии, и силовую пружину 7, охватывающую направляющие 5 и взаимодействующую с рычагами 6, причем рычаги 6, закрепленные на каждом из колец 3, расположены в пределах одного витка пружины 7, направление навивки которой совпадает с винтовой линией расположения рычагов 6. Кольца 3 установлены с возможностью поворота вокруг осей головок 1 и имеют фиксаторы 8 положения, в качестве которых используется в каждом кольце 3 один из рычагов 6. Направляющие 5 имеют отверстия 9 для обеспечения доступа окружающей среды к поверхности образца 2. Число пар головка - кольцо соответствует требуемому количеству участков нагружения образца 2. Устройство содержит также приспособления (не показаны) для регистрации усилий и деформации образца.

Устройство работает следующим образом.

Поочередным вращением колец 3 относительно головок 1 и пружины 7 в соответствующих направлениях поочередно деформируют пружину 7 на участках между кольцами. При вращении против часовой стрелки второго снизу (по чертежу) кольца 3 относительно неподвижного нижнего кольца пружина 7 на участке между этими кольцами увеличивает количество своих витков и сжимается,что создает растягивающую нагрузку на образце 2 на участке между этими кольцами. При вращении последуюпдего

12393212

кольца в противоположном направлении получают растяжение пружины 7, появление сжимающих усилий на образце 2 на участке между соответствующими кольцами. Дейст5 вуя таким образом, пружину 7 приводят в состояние, при котором на заданных участках длины образца 2 действуют заданные по величине и знаку осевые нагрузки. После этого фиксаторами 8 стопорят кольца 3 относительно головок 1, и с этого момента

образец 2 подвергается длительному воздействию постоянных заданных усилий. При разрушении образца на одном из участков испытания на остальных участках продолжаются после соответствующей корректи., ровки уровней нагрузки. Постоянство нагрузки в процессе опыта с развитием деформаций образца обеспечивается упругой энергией пружины 7. В процессе опыта регистрируются деформации ползучести образца. При кратковременных испытаниях образца 2

20 вращением соседних колец 3 в противоположных направлениях производят нагруже- ние образца до разрушения на данном участке, после чего переходят к вращению следующей пары колец 3 в других взаимно противоположных направлениях и определяют предел прочности при нагрузке противоположного знака.

Сборка устройства производится в следующем порядке.

При снятых рычагах 6 закрепляют голов-, ки 1 с кольцами 3 и направляющими 5 на испытуемом образце 2. Устанавливают пружину 7 соосно образцу с кольцами 3 и между витками пружины 7 вводят рычаги 6 в резьбовые отверстия на кольцах, после чего приступают к нагружению образца предлаэс.гаемым способом. Для определения усилий может производиться измерение расстояний между витками пружины на соответствующем участке, а величину нагрузки вычисляют по измеренному расстоянию между витками и известной характеристике жесткости пру40 жины.

Устройство позволяет производить одновременное нагружение одного образца дли- тельным:и или кратковременными нагрузками различной величины и различных знаков, при этом обеспечивает доступ к торцовым по верхностям образца и поддержание условий на поверхности образца на уровне параметров окружающей среды.

25