1
(21)4383174/25-28
(22)23.02.88
(46) 30.08.89. Бюл. № 32
(71)Всесоюзный научно-исследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела
(72)Е.В. Лодус (53) 620.173(088.8)
(56) Авторское свидетельство СССР И 1343290, кп. G 01 N 3/32, 1986.
(54) УСТАНОВКА ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ОБРАЗЦОВ ГОРНЫХ ПОРОД В УСЛОВИЯХ ТРЕХОСНОГО СЖАТИЯ
(57) Изобретение относится к испытаниям материалов, в частности к установкам для испытания образцов горных пород в условиях трехос ного сжатия. Цель изобретения - приближение условий испытания к забойным за счет циклического изменения осевой и боковой
Изобретение относится к испытаниям материалов , в частности, к установкам для испытания образцов горных пород в условиях трехосного сжатия. Цель изобретения - приближение условий испытания к забойным за счет циклического изменения осевой и боковой нагрузок с одновременным циклическим пригружением отдельных участков боковой поверхности образца повышенным давлением рабочей среды. Установка содержит основание 1, механизм возвратно-поступательного перемещения в виде эксцентрика 2 с рамкой 20, связанного с приводом вращения 3, гидроцилиндр 4, два поршня 5, 6, силовую пружину 7, захваты 8 для образца 9. Поршни 5, 6 выполнены с отверстиями 13 и клапанами 14, 15 одностороннего действия. На выходе отверстий установлены патрубки 16. Регулирование соотношения между осевой и боковой нагрузками обеспечивается съемным штоком 18 и сменной заглушкой 19. При движении штока 21 вниз пружина 7 сжимается, создавая осевое нагружение образца 9, объем полости 12 уменьшается, рабочая среда перетекает под давлением по патрубкам 16 в полость 10 к образцу, создавая его пригружение. Избыточное давление в полости 10 вызывает перетекание рабочей среды через клапаны 14 в полость 11. Вход штока 21 в гидроцилиндр 4 повышает в нем давление рабочей среды, что приводит к росту бокового обжатия образца 9. 1 ил.
Ю
2J
(Л
ел
СЛ
а
3150
нагрузок с одновременным циклическим пригружеиием отдельных участков боковой поверхности образца повышенным давлением рабочей среды. Установка содержит основание 1, механизм возвратно-поступательного перемещения в виде эксцентрика 2 с рамкой 20, связанного с приводом вращения 3, гидроцилиндр 4, два поршня 5, 6, силовую пруясину 7, захваты 8 для образца 9. Поршни 5, 6 вьшолнены с отверстиями 13 и клапанами 14, 15 одностороннего действия. Па выходе отверстий уста- новлены патрубки 16. Регулирование соотношения между осевой и боковой
Изобретение относится киспытаниям материалов, в частностик установкам для испытания образцовв условиях трехосного сжатия.
Цель изобретения - приближение условий испытания к забойным путем цик лического изменения осевой и боковой нагрузок с одновременным циклическим пригружением отдельных участков боковой поверхности образца повьш1енным давлением рабочей среды.
На чертеже представлена схема установки, общий вид.
Установка основание 1, эксцентрик 2 механизма возвратно-поступательного перемещения, связанный с приводом 3, гидроцилиндр 4, два поршня 5, 6, силовую пружину 7, захваты 8 для образца 9, размещенные в межпоршневой полости 10, которая сообщается с подпоршневыми полостями 11, 12 цилиндра через отверстие 13. Установка снабжена клапанами 14, 15 одностороннего действия и патрубками 16, размещенными в межпоршневой полости 10, которые одними концами закреплены на поршнях 5, 6 на выходе отверстий 13, а на других концах имеют сопла 17, предназначенные для подачи рабочей среды к образцу 9.
для регулирования соотношения между осевой и боковой нагрузками установка снабжена съемным штоком 18, установленным на поршне 6, и сменной заглушкой 19. Механизм возвратно- поступательного перемещения вьтол- нен в виде эксцентрика 2 с рамкой 20. Гидроцилиндр 4 неподвижно закреплен на основании 1.
нагрузками обеспечивается съемным штоком 18 и сменной заглушкой 19.При движении штока 21 вниз пружина 7 сжимается, создавая осевое нагружени образца 9, объем полости 12 уменьшается, рабочая среда перетекает под давлением по патрубкам 16 в полость 10 к образцу, создавая его пригруже- ние. Избыточное давление в полости 10 вызывает перетекание рабочей сред через клапаны 14 в полость 11. Вход штока 21 в гидроцилиндр 4 повьш1ает в нем давление рабочей среды, что приводит к росту бокового обжатия образца 9. 1 ил.
0
5 0
0
5
Установка работает следующим образом.
Включают привод 3. Вращение эксцентрика 2 посредством рамки 20 сообщает штоку 21 возвратно-поступательные перемещения.
При движении штока 21 вниз (по чертежу) пружина 7 сжим ается, и на образце 9 создается нарастающая сжимающая осевая нагрузка. Объем полости 12 при этом уменьшается, что приводит к возрастанию давления жидкости в полости 12 и к перетеканию ее под давлением через отверстия 13 в поршне 6 и по патрубкам 16 в полость 10 к участкам поверхности образца, к которым подведены сопла патрубков. Избыточное давление в полости 10 приводит к перетеканию жидкости в полость 11 через клапаны 14 и отверстия в поршне 5. Вход штока 21 в гидроцилиндр 4 уменьшает его рабочий объем и повьш1ает давление рабочей среды в гидроцилиндре,что приводит к росту бокового обжатия образца 9. Одновременно шток 18 покидает гидроцилиндр, поэтому интенсивность роста общего давления в гидроцилиндре определяется соотношением площадей поперечных сечений штоков 18 и 21: интенсивность нарастания боковой нагрузки с ростом осевой нагрузки тем выше, чем больше отношение площади поперечного сечения штока 21 к площади штока 18. Таким образом, при движении штока 21 вниз получают осевое и боковое сжатие образца с дополнительным боковым обжатием отдельных участков его поверхности. При обратном движении штока 21 усилие на пружине 7 (осевое усилие на
образец) уменьшается, общее давление в гидроцилизщре и боковое давление на образце также падают, а за счет уменьшения объема полости 11 в ней образуется избыточное давление.и жидкость через отверстия в поршне 5
и по соответствующим патрубкам 16 поступает к участкам поверхности образца 9. Избыточное давление сбрасы- вается по клапанам 15 в полость 12. Таким образом, за один цикл нагруже- ния осевой и боковой нагрузками получают двухкратное нагружение участков поверхности образца избыточным давле нием рабочей среды.
Величина избыточного давления увеличивается с ростом частоты нагруже- ний, с уменьшением рабочих сечений патрубков и их количества. Соотношение между осевой и боковой нагрузками регулируется подбором жесткости пружины 7 и соотношением поперечных сечений штоков 18, 21. Число участков обработки поверхности образца, их расположение по высоте образца и по периметру регулируется количество и расположением патрубков. Вид твердой фазы и ее количество в рабочей жидкости выбираются в соответствии с составом рабочей жидкости в забое. В ходе опыта регистрируют главные нап- ряжения и деформации образца и давление и деформации на обрабатьшае- мых участках поверхности, а также регистрируют характер разрушения образца. По результатам испытаний определяют энергозатраты на разрушение и характеристики процесса деформации и разрушения. Формула изобретения
Установка для испытания образцов горных пород в условиях трехосного
0
5
5
0
5
0
сжатияJ содержащая основание, закрепленные на основании привод, механизм возвратно-поступательного перемещения, связанный с приводом, гидроцилиндр, корпус которого имеет крышКу. с центральным отверстием, установленные в корпусе гидроцилинд- ра два поршня, силовую пружину, одним концом закрепленную на одном из поршней, другой поршень имеет шток, проходящий через отверстие в крьшже, конец которого соединен с механизмом возвратно-поступательного перемещения, и пару захватов для образца,связанных с соответствующими поршнями и размещенных в корпусе меяоду ними, отличающаяся тем, что, с целью приближения условий испытания к забойным путем циклического изменения осевой и боковой нагрузок с одновременным циклическим прлгружением отдельных участков боковой поверхности образца повьшзенным давлением рабочей среды, она снабжена вторым штоком заглушкой с осевым отверстием, клапанами одностороннего действия и патрубками, корпус гидроцилиндра выполнен в виде стакана с центральным отверстием в дне, в котором установлена заглушка, второй шток установлен coociro силовой пружине, одним концом соединен с поршнем и проходит через осевое отверстие заглушки, силовая пружина другим концом закреплена на дне стакана, клапаны установлены на поршнях, в которых выполнены сообщающие межпоршневую полость с под- поршневыми отверстия, на выходе которых одними концами закреплены патрубки, имеющие на других концах сопла, предназначенные для подачи рабочей среды к образцу.
