Установка для прочностных испытаний группы образцов материалов Советский патент 1989 года по МПК G01N3/10 E21C39/00 

1

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к установкам дпя прочностных испытаний образцов материалов, преимущественно горных

пород.

Цель изобретения - приближение условий испытания к забойным пут ем обеспечения силового и деформационного взаимодействия при объемном напряженном состоянии испытуемых образцов.

На чертеже показана схема установки для прочностных испытаний группы образцов материалов.

Устанорка содержит основание 1, размещенные на нем гидроцилиндры 2- 4 по числу испытуемых образцов с поршнями 5 и штоками 6, имеющими резьбовые участки 7 и хвостовики 8, захваты 9 и К) для группы испытуемых образцов 11-13, размещенные в под- поршневых, полостях гидроцилиндров 2- 4, напорную 14 и сливную 15 магистрали, сообщенные с подпоршневыми полостями гидроциливдров 2-4, и средство нагружения, выполненное в виде установленного на основании 1 привода 16 вращения с регулируемым крутящим моментом и зубчатых колес 17-19, установленных на хвостовиках 8 штоков гидроцилиндров 2-4 и кинематически связанных с приводом 16 вращения.

5

0

5

30

На внутренних поверхностях гидт роцилиндров 2-4 выполнены резьбовые участки 20, сопряженные с резьбовыми участками 7 штоков 6. Последние соединены с поршнями 5 через опорные подшипники 21, а на хвостовиках 8 штоков 6 выполнены канавки 22 для шпонок 23, что обеспечивает вращение и осевое перемещение штоков 6.

Поршни 5 в гидроцилиндрах 2-4 взаимодействуют с захватами 9.

Установка работает следующим образом.

Через напорную магистраль 14 заполняют подпоршневые полости гидроцилиндров 2-4 рабочей жидкостью и создают начальное давление в соответствии с распределением боковой нагрузки в зоне забояо Включают привод 16 и устанавливают заданный крутящий момент. При вращении зубчатых колес 17-19 штоки 6 вращаются и перемещаются внутрь полостей гидроцилиндров 2-4 вместе с поршнями 5. Происходит осевое деформирование образцов 11-13 и повышение давления жидкости в под- поршневых полостях гидрощшиндров 2-4 благодаря перемещениям поршней 5 в замкнутый объем подпоршневых полостей. Происходит рост суммарного крутящего момента, противодействующего моменту на приводе 16. Наступа 1

ет момент, когда крутягше моменты уравновесят друг друга и деформирование образцов 11-13 прекращается. Каждый из образцов 11-13 находится при неизменном индивидуальном напряженном состоянии и неизменной осевой деформации, и это положение соответствует состоянию пород вблизи забоя под установившемся опорным дав- лением без перемещения забоя.

При перемеп1ении зоны повышенного горного давления или при перемещении забоя это состояние нарущается, отдельные элементы разгружаются от бо- кового давления частично или полностью, остсшьные элементы в связи с этим пригружаются. Для воспроизведения этого производят сброс бокового давления в одном из гидроцилиндров 2-4, открыт для этого соответствующий вентиль магистрали 15 слива. При сбросе давления на одном из гидроцилиндров 2-4 уменьшается сопротивление трения в резьбовом соединении штока 6 и данного гидроцилиндра, уменьшается крутящий момент на данно штоке 6 и суммарный крутящий момент на группе штоков 6 гидроцилиндров 2-4. Момент привода 16 вращения ста- ноБится большим момента сопротивления штоков 6, последние дополнительно поворачиваются и перемещаются внутрь гидроцилиндров 2-4, пригружая остальные образцы осевой и боковой нагрузками и деформируя их в-осевом направлении. Осевое пригружение и рост боковой нагрузки испытывает и образец, установленный в гидроцилиндре, где осуществляется сброс давле- ния.

Подрастание осевой и боковой нагрузок и деформаций идет до увеличения суммарного момента на штоках 6 до величины крутящего момента привода 16, а затем положение вновь становится неизменным, но уже при новом распределении нагрузок и деформаций на образцах 11-13. Действуя таким образом, производят перераспределение нагрузок,осевых и боковых, и осевых деформаций на образцах 11-13 в соответствии с изменениями напряжений и деформаций в забойной зоне. Изменяют скорости перераспределения, величины нагрузок, боковых давлений, .порядок сброса нагрузок и величины сбрасываемых нагрузок и всякий раз регистрируют энергоемкость разрушения всех

образцов 11-13 в группе. В результате определяют условия , обеспечивающие наименьшую энергоемкость разрушения для добычного забоя, и условия, обеспечивающие наибольшую устойчивость пород, н которых размещены горные выработки.

Соотношением диаметров зубчатых колес 17-19 и шагом резьб на штоках 6 подбирают соотношения скоростей деформирования образцов 11-13 в осевом направлении и соотношения суммарных осевых и боковой) нагрузок на образцах. Число образцов подбирают в соот- ветст йии с числом характерных зон наряженных участков массива в районе забоя, работу которого изучают.

Изобретение позволяет проводить исследование работы группы образцов под нагрузкой в условиях, соответствующих забойньш по виду напряженного состояния (объемное напряженное состояние), и по характеру инициирования перераспределения (путем изменения- боковой нагрузки). Это позволяет определять работу частичного деформирования и работу разрушения группы образцов при различных условиях взаимодействия и на основании этих определений находить условия для обеспечения наибольшей устойчивости или наименьшей энергоемкости разрушения в зависимости от назначения забоя и требований к породам, взаимодействие которых исследуют о

Формула изобретения

Установка для прочностных испытаний группы образцов материалов, содержащая основание, размещенные на нем гидроцилиндры по числу испытуемых образцов с поршнями и штоками, имеющими резьбовые участки, захваты, для испытуемых образцов, связанные с поршнями гидроцилиндров, напорную и сливную магистрали, связанные с полостями гидроцилиндров, и средство нагружения, отличающаяся тем, что, с целью приближения условий испытания к забойным путем обеспечения силового и деформационного взаимодействия при объемном напряженном состоянии испытуемых образцов, средство нагружения выполнено в виде установленного на основании привода вращения с регулируемым крутящим моментом и зубчатых колес, установленных на

51453230

штоках гидроцнлиндров и кинематичес-участками штоков, захваты установлеки связанных с приводом вращения,ны в подпоршневЫх полостях гидроципри этом на внутренних поверхностяхлиндров, а штоки установлены с возгидроцилиндров выполнены резьбовыеможностью вращения и осевого перемеучастки, сопряженные с резьбовыьосщения.

Изобретение относится к испытательной технике. Цель изобретения - приближение условий испытания к забойным путем обеспечения силового и деформационного взаимодействия при объемном напряженном состоянии испытуемых образцов. На основании 1