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

Изобретение относится к технике испытаний различных материалов, в частности к установкам для испытания на прочность образцов горных пород.

Цель изобретения - приближение yc. ip- вий испытания образцов к реальным условиям работы горных пород под нагрузкой путем осуществления перехода от на- гружения сжатием к нагружению изгибом.

На чертеже представлена схе.ма установки для испытания образцов горных пород.

Установка содержит основание 1, захваты 2, выполненные в виде опорных площадок для нагруження испытуемого образца 3 горной породы, распределители 4 и 5 давления, закрепленные на основании па- ра, 1. 1ельно друг другу и симметрично относительно образца 3, механизмы 6 и 7 для нослойного пагружения образца 3, источник 8 давления и приспособление 9 в виде клиновых пар для защемления образца 3, установленное на основании .Каждый из распределителей 4 и 5 давления выполнен в виде гидроцилиндра с плаваю- гцим пор1ннем 10 и отверстиями 11 в кор- иусе по числу слоев нагружения образца 3 и унлотнительны.ч втулок 12 по одной иа отверстие 11, установленных в подпорщневой по, 1ости гидроцилиндра с возможностью осе- Boi o перемещения. Подпорщневые полости распределителей 4 и 5 давления заполнены рабочей жидкостью и соединены посредством вентилей 13 и 14 со сливом, а надпоршневые полости соединены через вентили 15 и 16 и аккумуляторы 17 дав- леиия с источником 8 давления.

Механизмы 6 и 7 для послойного пагружения образца 3 вынолнены в виде наборов гидроцилиндров,закрепленных на гпд- роцилиндрах распредел11те, 1ей 4 и 5 дав- . 1ения посредством ириспособлений 18, позволяющих менять местами гидроцилиндры механизмов 6 и 7 в соответствии с заданным раснределением нагрузки на поверхности образца 3. В соответствии с заданным распределением нагрузки гидроцилннд- ры механизмов 6 и 7 имеют различные площади рабочих сечений. Штоки 19 гидроцилиндров механизмов 6 и 7 соединены с захватами 2, а подщтоковые полости этих гидроцилиндров сообщены с соответствующими отверстиями I 1 гидроцилиндров раснрс- делителей 4 и 5 давления и с источником 8 дав.ления через вентили 20 и 21.

Установка работает следующим образом.

Включают источник 8 давления и запасают жидкость под давлением в аккумуляторах 17. Через вентиль 20 и вентили 21 от источника 8 давления посредством гидроцилиндров механизмов 6 и 7 нагружают образец 3 сжимающим усилием, распределенным по длине образца 3 в соответствии с нлощадями, рабочих сечений этих гидроцилиндров. При заполненных под- поршневых полостях гидроцилиндров распре5

делителей 4 и 5 и закрытых вентилях 13 и 14 подают давление в надпоршневые полости этих гидроцилиндров. Величины давлений в гидроцилиндрах распределителей 4 и 5 иодбираются в соответствии с заданным направление.м деформирования образца 3 изгибом. Так, если большее давление содается в гидроцилиндре распределителя 4, то деформирование образца 3 изгибом будет осуществляться по направлению к гидроцилиндру распределителя 5. Величинами давления в гидроцилиндрах распределителей 4 и 5 определяется также послойная пригрузка образца 3 во время деформирования изгибом. Если величины давлений в гидроцилиндрах распределителей 4 и 5 превышают давление в .гидроцилиндрах механизмов 6 и 7, то при изгибе образца 3 изгибае.мые слои будут дополнительно пригружаться сжимающей нагрузкой.

0 При меньще.м давлении в гидроцилиндрах распределителей 4 и 5 по сравнению с давлением в гидроци.чиндрах механиз.мов 6 и 7 во время изгиба изгибаемые слои будут разгружаться от сжимающей нагрузки. Закрывают вентили 21 и открывают

5 вентили 13 и 14. Жидкость из подпорщне- вых полостей гидроци.линдров распределителей 4 и 5 поступает на слив и поршни 10 перемещаются под действием давления жидкости в надпоршневой полости вдо,пь осей гидроцилиндров распределителей 4 и 5, поочередно смещают уплотни- тельные втулки 12 и открывают отверстия 11 для доступа жидкости в гидроцилиндры механизмов 6 и 7. При смещении очередной пары втулок 12 в нротиво- стоянаие гидроцилиндры механизмов 6 и 7 поступает дополнительное дав.тение, приводящее к дополнительному сжатию образца 3 или снижению сжимающей нагрузки, если нодводимое давление соответственно больше или меньше давления в этих гидроцилинд0 pax. Разность давлений на двух противостоящих гидроцилиндрах .механизмов 7 создает изгибающую дефор.мацию образца 3 иа участке длины, контролируемо.м данной нарой гидроцилиндров. Происходит изгиб данного слоя образца 3. При ностепен ном перемещении поршней 10 осуществляется послойный изгиб образца 3 с разрушением слоев. Скорость послойного разрущения задается скоростью перемещения норщией 10 в распределителях 4 и 5 давления.

, Установка обеспечивает испытание образца послойным сжимающим нагружением. Для этого в аккумуляторах 17 запасается жпдкость равного давления, превышающего давление в гидроцмлиндрах механизмов 6 и 7. При открытых вентилях 13

5 и 14 в гидроцилиндры механизмов 6 и 7 поочередно поступает дополните, 1ьное давление, попарно противостоящие гидроцилиндры механизмов 6 и 7 создают равные приращения сжимающих нагрузок, разрушающих послойно образец 3.

Таким образом, в соответствии с реальной моделируемой ситуацией производится послойное деформирование образца 3 изгибом или сжатием по типу деформирования горных пород в натуре, например в шахтных условиях в зоне очистного забоя при переходе от действия сжимающих нагрузок к изгибающим деформациям послойно от одного вида воздействия к другому.

Формула изобретения

Установка для испытания образцов горных пород, содержащая основание, захваты для образца, первый механизм для послой- ного нагружения образца, связанный с захватами, первый распределитель давления, установленный на основании и выполненный в виде гидроцилиндра с плавающим поршнем и отверстиями в корпусе по числу слоев нагружения, соединяющими под- поршневую полость гидроцилиндра с механизмом для послойного нагружения образца, и источник давления, соединенный с подноршневой полостью гидроцилиндра распределителя давления, отличающаяся тем, что, с целью приближения условий испытания образцов к реальным условиям рабо

0

0

5

ты горных пород под нагрузкой 1утем осупхествления перехода от нагружения сжатием к нагружению изгибом, она снабжена вторым раснреде.штелем дав. 1ения, установленным на основании иарал.ю.чьно первому расиредел1ггелю давления и симметрично относительно образца, вторым механизмом для послойного нагрулчения образца, уплотнительными втулками, установленными с возможностью осевого перемещения в гидроцилиндрах обоих распределителей давления по одной д, 1я каждого отверстия, и приспособлением для зап емле- ния конца образца, установ,1енным на оснований, захваты выполнены в виде опорных площадок, а механизмы для послойного нагруження образца выполнены в виде наборов гидроци.чиндров, щтоки которых соединены с захватами, а полости соединены с соответствующим отверстиями гидроцилиндров распределителей давления и с ис- точиико.м давления, при этом подн1токовые полости гидроцилиндров распределителей давления заполнены рабочей жидкостью и соединены посредством вентилей со сливом, гидроцилиндры механизмов для послойного нагружения образца установлены попарно соосно, а их рабочие сечения подобраны в соответствии с заданным распреде. 1ен11ем сжимаюихей иагрузк15.

Изобретение относится к испытательной технике. Цель изобретения - приближение условий испытания образцов к реаль- ны.м условиям работы горных пород под нагрузкой путем осуществления перехода от нагружения сжатием к нагружению изгибом. Для этого на основании 1 параллельно друг другу установлены распределители 4 и 5 давления, симметричные относительно образца З.В гидроцилиндрах (ГЦ) распределителей 4 и 5 расположены механиз- .мы 6 и 7 для послойного нагружения образца и уплотнительные втулки 12 с возможностью осевого перемещения но одной на каждое отверстие 11. На основании 1 размещено приспособление 9 для защемления образца 3. Захваты 2 выполнены в виде опорных площадок. Механизмы 6 и 7 для послойного нагружения образца 2 выполнены в виде наборов ГЦ, штоки 19 которых соединены с захватами 2, а полости сообщены с соответствующими отверстиями 11 и с источником 8 давления. Подщтоковые полости ГЦ распределителей 4 и 5 заполнены рабочей жидкостью и сообщены посредством вентилей 13 и 14 со сливом. Гидроцилиндры механизмов 6 и 7 установлены попарно соосно друг другу. Их рабочие сечения подобраны в соответствии с заданным распределением сжимающей нагрузки. Установка обеспечивает испытание образца послойным сжимающим нагруже- ппем. При открытых вентилях 13 и 14 в ГЦ механизмов 6 и 7 поочередно поступает дополнительное давление. Попарно противостоящие ГЦ механизмов 6 и 7 создают равные приращения сжимающих нагрузок, разрушающих послойно образец 3. 1 ил: se (Л со ел o