Установка для исследования энергообмена при разрушении образцов материалов Советский патент 1986 года по МПК G01N3/10 E21C39/00 

(ГЦ) 2 с винтовой нарезкой на корпусе для взаимодействия с червячными коле- г.ами 4 „и 5. Поршень 14 ГЦ 2 контактирует с захватом 3 (10) для сжатия О 12.. Второй 3 11 для сжатия связан с рамой 1. На двуплечем рычаге 7 колеса 5 и поверхности колеса 4 размещены 3 9 к 20 сжатия, 3 21 и 22 для растяжения и 3 15 - 17 для изгиба дополнительных О. Объем полости ГЦ 2 регулируется расположенным в ней поршнем 23, взаимодействующим через пружину 24 с заглушкой 6 на.торце ГЦ 2. Возрастающая х-ка жесткости пруткины 24 определяет кривизну х-ки энергопередачи. Для испытаний одного О 12 на сжатие стопором 9 на раме 1

. . .1

Изобретение отнасится к испытательной технике, в частности к установкам для изучения энергообмена при разрушении образцов материалов, преимущественно горных пород.

Цель изобретения - расширение технологических возможностей путем обеспечения энергообмена при одновременном испутании нескольких образцов при различных видах нагрузки.

На чертеже показана схема установки для исследования энергообмена при разрзшгении образцов материалов.

Установка содержит раму 1, размещенный в ней нагружающий механизм, включающий гидроцилиндр 2, установленный с возможностью осевого перемещения и имеющий винтовую нарезку . на наружной поверхности корпуса, источник 3 давления, соединенный с полостью гидроцилиндра 2, два червячных колеса 4 и 5, установленньрс в одной плоскости с гидроцилиндром 2 и взаимодействующих с винтовой нарезкой корпуса гидроцилиндра 2, заглушку 6, установленную на торце гидроципиндра 2 и служащую для изменения объема его рабочей полости, двуплечий рычаг 7, закрепленный на колесе 5 винтами 8, позволяющими изменять положение рычага 7, стопор 9 блокировки врал(ения колес .4 и 5, установленный на раме 1, и захваты 1 и 11 для сжатия образца 12, установблокируется осевое перемещение корпуса ГЦ 2 и вращение колес 4 и 5. Перемещается лишь поршень 14. Энергообмен происходит между О 12 и нагружающим механизмом. Для нагружения группы О различными видами на:грузок в ГЦ 2 Источником 3 создается давление.. Поршень 14 вьщвигается из корпуса ГЦ 2, что приводит к вращению колес 4 и 5 и перемещению 3 10, 15-17 и 19-22. В зависимости от расположения 3 каждый О нагружается изгибающей, растягивающей или сжимающей нагрузкой. В баланс энергии разрушения одного О включаются ; упругие элементы всех одновременно нагружаемых О со своим знаком. 1 з.п. ф-лы, 1 ил .

ленные в направляк1щей втулке 1J,причем захват 10 связан с поршнем 14 гидроцилиндра 2, а захват 11 с рамой 1. На колесе 4 установлены захваты

15 и 16, служащие совместно с захватом 1.7, установленным на раме 1,для изгиба дополнительного образца 18. На концах рычага 7 и раме 1 установлены захваты 19, 20 и 21, ,22, служащие соответственно для сжатия и рас- тяжения других дополнительных образцов (на чертеже не показаны).

Между заглушкой 6 и поршнем 14 в гидроцилиндре 2 размещен дополнительный поршень 23, соединенный с- заглушкой 6 упругим элементом (пружиной) 24 с возрастающей характеристикой жесткости. .

.Установка работает следующим обг

разом.

В зависимости от задач исследований и моделируемой схемы в испытании участвует один, два или несколько образцов одновременно. При испытаНИИ одного образца изучают энергосб- мен между нагружающей системой и образцом. При испытании одного образца на сжатие стопором 9 блокируют колесо 5, а вместе с ним колесо 4 от вращения, а корпус гидроцилиндра 2 - от осевого перемещения. Между захватами 10 и 11 размещают испытуемый образец 12. От источника 3 создают -давление жидкости в подпоршневой полости поршня 14, В результате роста давления жидкости происходит смещение поршня 23 и сжатие упругого элемента 24, а также рост осевого сжимающего усилия на образце 12. При переходе за пре- дел прочности образца 12происходит его разрущение энергией, запасенной сжатой жидкостью и сжатым элементом 24. Переход этой запасенной энергии на образец 12 осуществляется по Ю криволинейной зависимости, вид которой определяется, в основном, характеристикой жесткости упругогв элемента 24, а также характеристикой сжимаемости жидкости (последняя близ ка к прямолинейной). Объем передаваемой энергии определяется начальным объемом подпоршневой полости, которы регулируется начальным положением заглушки 6 и податливостью упругого элемента 24, которая подбирается до опыта заменой элемента. По известным количеству подведенной энергии, характеристике ее расхода и необходимой потребляемой энергии материало образца определяется избыток энергии и составляется баланс ее расхода на другие виды энергии (нагрев, разлет осколков, дробление и т.п.). Изменяя от опыта к опыту объем подводимой энергии и кривую ее расхода, изучают энергообмен., между нагружающей системой и образцом, разрушаемым сжимающей нагрузкой,

Пр.и изучении энергообмена между нагружающей системой и одним образцом, разрушаемым изгибом, поступают следующим образом. Стопором 9 растормаживают колесо 5. Вращением корпуса гидроцилиндра 2 вокруг своей оси перемещают его в направлении захвата 10 так, чтобы захваты 10 и 11 вошли в контакт друг с другом (образец 12 отсутствует). Устанавливают в захват 15-17 образец .18, предназначенный для испытания на изгиб. Включают источник 3 и создают давление в подпоршневой полости поршня 14. Последний не имеет возможности смещаться в направлении захвата 10, поэтому при возникновении давления в подпоршневой полости корпус гидроцилиндра 2 смещается влево (по чертежу) и производит закручивание колеса 4, чем создает изгибающую нагрузку на образце 18, Регулировка, накопление и расход энергии при разрушении образца 18 от изгиба и ана41из получаемых результа

, c n 5.

О

0

тов аналогичны описанным испытаниям на сжатие.

При изучении энергообмена между нагружающей системой и одиночным.образцом, разрушаемым растяжением, работа и регулировки установки подобны таковьм при испытании на изгиб с той разницей, что испытуемый обр а- . зец размещается между захватами 21 и 22.

При изучении энергообмена меж,цу двумя нагруженными образцами с учас- тием энергии нагружающей системы схема закрепления образцов зависит от задачи испытаний. Так, при изучении энергообмена между сжимаемым и изгибаемым образцами и нагрз ающей системой установку собирают по схеме, изображенной на чертеже. Тогда при создании давления в полости.гидроцилиндра 2 происходит одновременное нагружение образца 12 сжимающим усилием, образца 18 - изгибающим усилием. При разрушений одного из образцов, например образца 12, на него передается, как описано, энергия, запасенная в гидроцилиндре 2 и упругая энергия изгиба образца 18, которая реализуется путем поворота по часовой стрелке колеса 4 и вызванного этим поворотом смещения корпуса гидроцилинд- ра 2 в направлении захвата 10. При разрушении же образца 18 к нему подводится энергия системы и упругая энергия образца 12 при смещении поршня 14 и корпуса гидроцилиндра 2 в направлении от захвата 10 и вызванного этим смещением дополнительного поворота против часовой стрелки соле- . са 4. . .

При изучении энергообмена между сжимаемым и растягиваемым образцами работа установки аналогична с той разницей, что о.бразцы устанавливаются в захваты 10, 11 и 21, 22. .При изучении энергообмена между двумя сжимаемыми образцами образцы устанавливают в захваты 10, 11 и 19, 20. При изучении энергообмена между растягиваемым и изгибаемым образцами захваты 10 и 11 приводят в контакт друг с другом, а. образцы размещают между захватами 15 - 17 и 21, 22.

Соотношение между усилиями на сжа тие, растяжение, изгиб в широких пределах изменяется перестановками соответствующих захватов относительно осей вращения колес 4 и 5.

При изучении энергообмена при на- гружении группы образцов, деформируемых различными видами нагрузок, работа установки отличается только количеством и местом расположения образцов, что определяется задачей исследований. В этом случае при разрушении одного из образцов в баланс энергии разрушения включаются упругие 3HefirHH всех одновременно нагружает мых обра.зцов со своим знаком.

Формула изобретения

1. Установка для исследования энергообмена при разрушении образцов материалов, содержащая раму, разме- щенный в ней нагружающий механизм, включаюощй гидроцилиндр с регулируемым рабочим объемом,,,источник давления, соединенный с полостью гидро- цилиндра, и захваты для сжатия образца, связанные .соответственно с поршнем гядроцилиндра и дамой, о т л и - ч а ю щ а я с я тем, что, с целью

расширения технологических возможностей путем обеспечения энергообмена

Редактор К, Волощук Заказ, 3480/37

Составитель В. Тальвойш

Техред М;Моргентал Корректор Т. Колб

Тираж 778Подписное

ВНИИЛИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

при одновременном испытании .нескольких образцов при различных видах нагрузки, она снабжена двумя червячными колесами, расположенными в одной плоскости и взаимодействующими с корпусом гидроцилиндра, стопором блокировки вращения колес,установленным -на рамени двуплечим рычагом, закрепленным на одном из колес, при

JO этом корпус гидроцилиндра установлен с возможностью осевого перемещения и имеет винтовую нарезку на наружной поверхности, а на концах рычага и поверхности второго колеса-размещены

)5 дополнительные захваты для сжатия, растяжения и изгиба дополнительных образцов.

2. .Установка по п..1, отличающая с я тем, что, с целью обес20 печения нелинейной характеристики энергопередачи от нагружающего механизма на образцы, она снабжена дополнительным поршнем, размещенным в полости гидроцилиндра, и взаимодейст-

25 вующим с этим поршнем упругим элементом с возрастающей.характеристикой жесткости..

Изобр етение относится к испытательной технике и позволяет расширить технологические возможности исследований путем обеспечения энергообмена при одновременном испытании нескольких образцов (0) при различных видах нагрузки. Для этого нагруженный механизм выполнен в виде гидроцилиндра 20 (Л