Установка для испытания образцов материалов Советский патент 1987 года по МПК G01N3/10 E21C39/00 

путем обеспечения ступенчатого на- гружения образца при заданных чередующихся приращениях сжимающей и рас- тягиванлцей нагрузок, деформаций и одновременные испытания двух образцов с противоположным по направлению развитием деформаций. На силовой раме 1 размещен нагрузочный гидроцилиндр (ГЦ)2 с поршнем 3 и штоком 4. С ним соединен захват 5 для образца 7, а захват 6 прикреплен к раме 1. Соос- но ГЦ 2 на его торцах установлены основйой и дополнительный компенсационные ГЦ 8 и 9 с .поршнями 10. В их полостях размещены силовые пружины 11, контактирующие с поршнями 10. Полости ГЦ 2 через вентили (В) 13

1

Изобретение относится к испытательной технике, к установкам для испытания образцов материалов,в частности горных пород и материалов, используемых при изготовлении горных крепей, на прочность при одноосном нагружеНИИ.

Цель изобретения - расширение технологических возможностей установки путем обеспечения ступенчатого на- груженйя образца при заданных чередующихся приращениях сжимающей и растягивающей нагрузок.

Кроме того, целью изобретения являются испытания образца при заданных чередующихся приращениях сжимающих и растягивающих деформаций, и одновременные испытания двух образцов с противоположным по направле- нию развитием деформаций.

На чертеже показана схема установки для испытания образцов материалов.

Установка содержит силовую раму 1, размещенный в ней нагрузочньм гид Р01У1ЛИНДР 2 двухстороннего действия с поршнем 3 и штоком 4, захваты 5 и 6 для образца 7, из которых захват 5 соединен с одним из торцов штока 4, а захват 6 прикреплен к силовой раме 1, основной и дополнительный компенсационные гидроцилиндры 8 и 9 г пopшня Iи 10, установленные соосно

и 14 сообщены с источником 12 давления, которьй связан с полостями ГЦ 8 и 9 через В 15. На раме 1 установлен гидроаккумулятор (ГА) 16, сообщенный В 17,18 с полостями ГЦ 2, и винт 19 для изменения объема ГА 16 Полости ГЦ 8 и 9 сообщены через В 20 и 21 с полостями ГЦ 2, Поршни 10 установлены на штоке 4, проходящем через полости ГЦ 8 и 9, частично заполненные жидкостью. Установка может иметь дополнительные захваты 22, 23 для образца 24. Заполняют ГА 16 и полости ГЦ 2 и 8 жидкостью. Поршень 3 смещается влево и через захваты 5,22 нагружает образцы 7,24. 2з.п ф-лы, 1 ил.

5

0

5

0

нагрузочному гидроцилиндру 2 и закрепленные на его противоположных тор цах силовые пружины 11, установленные в полостях компенсационных гидроцилиндров 8 и 9 и контактирующие. с их поршнями 10, источник 12 давления жидкости, сообщенньй через вентили 13 и 14 с полостями нагрузочного гидроцилиндра 2 и через вентили 15 с полостями компенсационных гидроцилиндров 8 и 9, гидроаккумулятор 16, установленньй на силовой раме 1 и . сообщенный через вентили 17 и 18 с полостями нагрузочного гидроцилиндра 2, и винт 19, установленньй на силовой раме 1 и предназначенньй для изменения объема гидроаккумулятора 16.

Полости компенсационных гидроцилиндров 8 и 9 сообщены через вентили 20 и 21 с полостями нагрузочного гидроцилиндра 2.

Поршни 10 компенсационных гидроцилиндров 8 и 9 установлены на штоке 4, проходящем через полости компенсационных гидроцилиндров 8 и 9, с возможностью перемещения относительно этого штока 4.

Полости компенсационных гидроцилиндров 8 и 9 при необходимости частично заполняются жидкостью. Для одновременного испытания двух образцов установка снабжается дополнительными захватами 22 и 23 для об.-

31

разца 24, из которых захват 22 соединен со вторым торцом штока 4 нагрузочного гидроцилиндра 2, а захват

23прикреплен к силовой раме 1. Установка работает следующим об-

разом.

Для работы в режиме заданных приращений нагрузок установку собирают по приведенной на чертеже схеме, В зависимости от задач испытаний на установке размещают один испытуемьй образец 7 или два испытуемых образца 7 и 24.

Включают источник 12 давления и при открытых вентилях 13, 14, 17 и 18 заполняют гидроаккумулятор 16 и полости нагрузочного гидроцилиндра 2 жидкостью под давлением, величина давления выбирается из расчета обеспечения сжатия пружин 11 и сжатия и растяжения образцов 7 и 24 до заданной нагрузки. Если по задаче требуется на первой ступени нагрузить образец 7 сжимающей, а образец 24 растя- гивающей нагрузками,то закрьшают вентили 17, 13 и 14. Открывают вентиль 20, жидкость из левой (по чертежу) полости нагрузочного гидрощшиидра 2 поступает в полость компенсационного цилиндра 6, перемещает поршень 10 этого гидроцилиндра 8 вдоль штока 4. Происходит деформирование силовой пружины 11, размещенной в полости гидроцилиндра 8, при этом давление в левой подпоршневой поло- сти гидроцилиндра 2 падает по отношению к давлению в правой полости этого гидроцилиндра, поршень 3 за счет разности давлений смещается влево и через шток 4 и захваты 5 и 22 нагружает образцы 7 и 24 соответственно сжимающей и растягивающей нагрузками.

Перемещение поршня 3 и нагруже- ние образцов 7 и 24 прекращается в момент, когда сумма усилий на двух образцах 7 и 24 и на пружине 11 равна усилию на поршне 3 от действия давления жидкости в гидроаккумулято ре 16. Нагружение образцов 7 и 24 прекращается, и в этом состоянии они выдерживаются заданное время. Для плавного пригружения образцов 7 и

24с увеличением нагрузок в прежнем направлении открывают вентиль 14 и

с помощью источника 12 повьщ1ают давление в гидроаккумуляторе 16 и сое25

985

5

0 t520-350

134 ,

диненной с ним полости гидроцилиндра 2 .

Для плавного уменьп ения нагрузок на образцах 7 и 24 открывают вентиль 13 и повьшгают давление в левой полости гидроцилиндра,2. Постепенным по- . вьш1ением давления в левой полости гидроцилиндра 2 уравнивают это давление с давлением в правой полости и в момент равенства давлений образцы 7 и 24 имеют нулевые нагрузки. Закрывают вентиль 20, открывают вентиль 15 и сбрасьтают давление в этом компенсационном гидроцилиндре 8, возвращая его поршень 10 и пружину 11 в исходное положение, Для нагруже- ния образцов 7 и 24 нагрузками противоположного знака закрьшают вентили 13,14 и 18 и открывают вентиль 21, Происходит сброс давления в правой полости нагрузочного пздроцилиндра 2 с соответствующим перемещением штока 4 и нагружением образца 7 растягивающей, а образца 24 сжимающей нагрузками 3 пределах, допустимых деформацией пружины 11 компенсационного гидроцилиндра 9.

Возвращение штока 4 с захватами 5 и 22 в исходное положение осуществляется аналогично возвращению его после влево. Для нагружения образцов 7 и 24 до следующей ступени приращения нагрузки при нейтральном положении поршня 3 изменяют давление в гидроаккумуляторе 16 и на- гружение повторяет до уровней нагрузки на образцах 7 и 24, отличающихся от уровней в предыдущем нагружении. Действуя таким образом, исследуют влияние путей нагружения на конечные прочностные и деформационные свойства и эффект разрушения материала при ступенчатом нагружении при заданных приращениях сжимающей и растягивающей рагрузок на образцах.

Для работы в режиме заданных приращений деформаций удаляют пружины 11, .а полости компенсационных гидро- цилнндров 8 и 9 частично заполняют жидкостью через вентили 15. Объем заполне шя компенсационных гидроцилиндров 8 и 9 определяет величину перемещения поршня 3 и штока 4 с захватами 5 и 22 при перетекании жидкости из полости нагрузочного гидроцилиндра 2 в полости компенсационных гидродилиндров 8 и 9. Перемеще1ше поршня 3 и штока 4 прекращается,когда весь свободный от жидкости объем в компенсационном гидроцилиндре 8 иди 9 заполняется жидкостью, поступающей из соответствующей полости нагрузочного гидроцилиндра 2. В ос- тальком работа на установке аналогична работе в предыдущем режиме, но испытания проходят при заданных приращениях сжимающих и растягивающих деформаций образцов 7 и 24.

Во всех релшмах скорость нагру- жения и деформирования образцов 7 24 определяется скоростью перетекания ж iдкocти из полостей нагрузочного гидроцилиндра 2 в полости ком- пенсационных гидроцилиндров 8 и 9, что задается вентилями 20 и 2.1 .

Для обеспечения эффективной работы установки используется гидроак- кумулятор 16 с регулируемым запасом энергии. При подъеме винта 19 увеличивается полезньй объем гидроаккумулятора 16, что увеличивает запас энергии на нем при низких давлениях. Больщой запас энергии необходим при работе в силовом режиме, когда необходимо преодолевать сопротивление силовых пружин 11 при болылих перемещениях поршней 10, При работе в де- формационном режиме запас энергии меньше, но необходимы большие давления жидкости. Для этого уменьшают объем полости гидроаккумулятора 16

винтом 19 и при меньшем объеме и боль-35 .костью перемещения относительно это- шем давлении интенсивность падения давления возрастает, что и требуется для перемещения поршня 3 в дефор- MaiflHOHHOM релшме с минимальным сжатием жидкости 3 полости компенсаци- 40 онного гидроцилиндра 8 или 9.

«

Ступенчатое нагруж ение в режиме заданных приращений нагрузок или деформаций позволяет оценить несущую 45 способность горных пород в зонах посадок кровли, суммарную устойчивость горных пород и податливых крепей, а деформирование с зеркально противоположны рЕзвитием деформаций 50 позволяет определить индивидуальную долговечность различных материалов, составляющих двухкомпонентньй силовой элемент, например, напряженный лселезобетонс

го штока а полости компенсационных гидроцилиндров сообщены через вентили с полостями нагрузочного гидроцилиндра.

2,Установка по п. 1-, отличающаяся тем, что, с целью испытания образца при заданных чередующихся приращениях сжимающих и растягива- юшрх деформаций, полости компенса- дионньп: гидроцилиндров частично заполнены жидкостью.

3.Установка по п. 1, отличающаяся тем, что, с целью одновременного испытания двух образцов

с противоположнь1М по направлению развитием деформаций, она снабжена дополнительными зах ватами, установленными, соответственно, на силовой раме и втором торце штока нагрузочного гидроцилиндра.

ВНИИПИ Заказ 879/43,

Тираж 777

Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, г, Улсгород, ул. Проектная, 4

3

Формула

6

3 о

бретения

1. Установка для испытания образцов материалов, содержащая силовую раму, размещенный в ней нагрузочньм гидрО1ЩЛИНДР двухстороннего действия с поршнем и штоком, компенсационный гидроцилиндр с поршнем, закрепленный на одном из торцов нагрузочного гидроцилиндра соосно последнему, захваты для образца, один из которых закреплен на силовой раме, а второй соединен с одним из торцов штока нагрузочного гидроцилиндра, и источник давления, сообщенньй с полостями нагрузочного гидроцилиндра, отличающаяся тем, что, с целью расширения технологических возможно стей установки путем обеспечения ступенчатого нагружения образца при заданных чередующихся приращениях сжимающей и растягивающей нагрузок, она снабжена дополнительным компенсационным гидроцилиндром, закрепленным соосно на втором торце нагрузочного гидроцилиндра( и силовыми пружинами, установленными в полостях компенсационных гидроцилиндров и контактирующих с их поршнями, при этом шток нагрузочного гидроцилиндра проходит через полости компенсационных гидро- хщлиндровэ поршни компенсационных гидроцилиндров установлены на штоке нагрузочного гидроцилиндра с возмож.костью перемещения относительно это-

го штока а полости компенсационных гидроцилиндров сообщены через вентили с полостями нагрузочного гидроцилиндра.

2,Установка по п. 1-, отличающаяся тем, что, с целью испытания образца при заданных чередующихся приращениях сжимающих и растягива- юшрх деформаций, полости компенса- дионньп: гидроцилиндров частично заполнены жидкостью.

3.Установка по п. 1, отличающаяся тем, что, с целью одновременного испытания двух образцов

с противоположнь1М по направлению развитием деформаций, она снабжена дополнительными зах ватами, установленными, соответственно, на силовой раме и втором торце штока нагрузочного гидроцилиндра.

Тираж 777

Подписное

Изобретение относится к испытательной технике и предназначено для испытания горных пород и материалов, используемых при изготовлении горных крепей, на прочность при одноосном нагруженни. Цель - расширение техно.-- логических возможностей установки (Л С 10 п п L// ьэ со оо сд со со