Стабилометр Советский патент 1988 года по МПК E21C39/00 G01N3/10 

W

W

с

N)

Изобретение относится к горному делу, может быть использовано для определения механических свойств образцов горных пород и является усо- вершенствованием стабилометра по авт.св. № 1019076.о

Цель изобретения - повышение точности и расширение диапазона воспроизводимых нагрузок путем снижения сжимаемости среды, передающей гидростатистическое давление.

На чертеже представлена конструктивная схема стабилометра.

Стабилрметр состоит из камеры 1, в которую помещается испытуемый образец 2 с датчиками 3 и 4 соответственно и поперечных деформаций и датчиком 5 осевого давления, цилиндра 6, поршня 7, плунжера 8, крьйики 9, йентилей 10-12 поршня 13, винта 14, рукоятки 15 и электровводов 16. Камера 17 обратной связи и демпфирующая камера 18 заполнены рабочей средой и соединены между собой каналом 19. Уплотне- ния 20 служат для предотвращения утечек рабочей жидкости из камеры 1 и камер 17 и 18. Рабочая среда представляет собой смесь малосжимаемой жидкости, например глицерина, и твердой фазы в виде мелкозернистого порошка легких металлов, например алюминия. Объемы жидкости, твердой фазы и заполняемый объем камер 17 и 18 связаны соотношениями

(1+J-)

(1)

- VT) + (Vr - V) (..(2)4p

начальшзгй объем жидкости

в камерах 17 и 18; расчетный объем жидкости в

камерах 17 и 18;

номинальньй объем камер 17 45 и 18;

объем твердой фазы; сжимаемости жидкости и частиц порошка;

абсолютная величина относи- ,« тельной погрешности определения величин;

Р.. - максимальное давление в кагп

мерах 17 и 18.

Частицы порошка металла имеют размер не более 0,005 мм. Твердость металла порошка ниже твердости металла камер 17 и 18.

5 0 5 0 5

p

5

«

5

Стабилометр работает следующим образом.

Стабилометр устанавливают на прессе, обеспечивающим необходимую величину осевого давления Р, Образец 2 с датчиками 3 и 4 устанавливается в камере 1, которая заполняется компрессорным маслом, закрывается крьш- кой 9, закрепляемой болтами (не показаны) .

Камера 17 обратной связи и демпфирующая камера 18 заполняются под давлением рабочей средой, количество и состав которой определяют из соотношений (1) и (2).

Для исключения из смеси пузырьков воздуха она предварительно подогревается и вакуумируется. В начальном положении между образцом 2 и крьш1ко 9 остается небольшой зазор, вентили 10-12 закрыты, поршень 13 в левом крайнем положении.

После этого прикладывают нагрузку Р от пресса, величина которой зависит от заранее намеченного режима испытаний. Открывая вентиль 12, обеспечивают выход смеси из камеры 17 до момента, когда на образец 2 передается давление, составляющее 0,01- 0,05 от прочности образца 2 при одноосном сжатии.

На следующем этапе испытаний вращением рукоятки 15 перемещают поршень 13 вправо. При этом часть смеси переходит в демпфирующую камеру 18, что вызьшает перемещение поршня 7 и плугекера 8 относительно камеры 1, т.е. обеспечивается дополнительное нагружение образца 2.

Нагружение. образца 2 проводят либо непрерьшно до разрушения, либо с промежуточными pa3rpy3KaNBi. При этом происходит перераспределение нагрузки Р от пресса между нагружаемыми элементами стабилометра и образцом 2. При разрушении образца 2 процессом разрушения можно управлять, регулируя поршнем 13 величину дефор- - мации образца и обеспечивая плавное снижение несущей способности образца 2 в запредельной области деформирования . При испытании пород при одноосном сжатии жидкость в камеру 1 не подается.

Заполнение камеры 17 обратной связи и демпфирующей камеры 18 смесью жидкости с мелкозернистым порошком легких металлов позволяет значительно снизить сжимаемость среды, заполняющей камеру обратной связи и демпфирующую камеру, и позволяет повысит точность задания нагрузки на образец 2.

При этом появляется возможность проводить испытания пород с пределом прочности на сжатие 1AOQ-2500 кг/см и более, т.е. распгаряет диапазон работы стабилометра более чем в два раза. Расчет необходимых объемов жидкости и твердой фазы в смеси с том погрешностей расчета по соотношениям (1) и (2) обеспечивает гарантированное минимальное превьвпение объема жидкости над объемом твердой фазы в течение всего цикла испытаний. При этом смесь сохраняет структурно-механические свойства жидкостей.

Так как твердость применяемьвс порошков металлов значительно меньше твердости деталей стабилометра, то их присутствие не влияет существенно на их износостойкость.

Формула изобретения

1. Стабилометр для испытания горных пород за пределом прочности по ант.св. № 1019076, отличающийся тем, что, с целью повьшш- ния точности и расширения диапазона воспроизводимых нагрузок, рабочая среда, заполняющая демпфирумцую камеру и камеру обратной связи, представляет собой смесь жидкости и твердой фазы в виде порошка металла.

2. Стабилометр поп.1, отличающийся тем, что объемы жидкости, твердой фазы и заполняемой объем камер связаны соотношениями

V

.

v(n-p,

(V, - V) +

-)

(V, - v)(

где V - начальный объем жидкости а камере;

V - расчетный объем жидкости в , камере;

VP - номинальный рабочий объем

камер; -г объем твердой фазы;

А, сжимаемость жидкости и

твердой фазы;

у - абсолютная величина относительной погрешности опре- деления величин;

Р - максимальное давление в камерах.

3.Стабилометр по пп. 1 и 2, о т- личающийся тем, что частиЩЛ порошка металла имеют размер не более 0,005 мм, а жидкость представляет собой глицерин.

4.Стабилометр по пп. 1 - 3, отичающийся тем, что, с целью повьш1ения износостойкости, тверость металла порошка ниже твердости еталла камер.

Изобретение может быть использовано для определения механических свойств образцов горных пород. Цель изобретения - повышение точности и расширение диапазона воспроизводимых нагрузок путем снижения сжимаемости жидкости. Камеры 17 и 18 заполнены рабочей средой, представляющей собой смесь малосжимаемой яаадкости и твердой фазы в виде мелкозернистого порошка легких металлов. Прикладывают i нагрузку на образец 2 от пресса и открывая вентиль 12, обеспечивают выход смеси из камеры 17 до создания на образце заданной нагрузки. 3 з.п. ф-лы, 1 кл.