Установка для исследования энергообмена при совместном нагружении образцов материалов Советский патент 1991 года по МПК G01N3/20 G01N3/08 

Изобретение относился к испытательной технике, а именно к установкам для исследования энергообмена при совместном нагружении образцов,.

Цель изобретения - приближение условий испытаний к реальным условиям энергообмена в наклонных выработках путем обеспечения деформирования из-

гибом В ДВУХ ПЛОСКОСТЯХс

На фиг с 1 изображена установка, общий вид; на фиг, 2 - то же, вип, сверху.

Установка содержит раму 1, размещенный на ней нагружающий механизм, включающий червячное колесо 2, взаимодействующий с ним винт 3, привод осевого перемещения винта 3, выполненный в виде гидроцилиндра 4, уста- новленного на направляющих 5 и сообщенного через аккумулятор 6 и вентили 7 и 8 с источником 9 давления. При этом полость 10 гидроцилиндра 4 представляет собой энергонакопитель„ На торце винта 3 и обращенном к нему торце гидроцилиндра 4 закреплены захваты 11 и 12 для нагружения образца 13 осевой нагрузкой,, На раме 1 размещен второй нагружающий механизм, выполненный аналогично первому, включающий червячное колесо 14, взаимодействующий с ним винт 15, причем последний установлен на раме 1 таким образом, что его ось перпендикулярна оси винта 3 первого механизма. Винт 15 связан с приводом его осевого перемещения, выполненным в виде гидроцилиндра 16, установленного в направ

25

о

.„ .,-

50

5

ляющих 17 и сообщенного через аккумулятор 6 и вентили 7 и 8 с источником 9 давления, причем полость 18 гидроцилиндра 16 второго нагружающего механизма также представляет собой энергонакопитель, а на торце винта 15 и обращенном к нему соответствующем торце гидроцилиндра 16 закреплены соответственно захваты 19 и 20 для нагружения образца 21 осевой нагрузкой.

Установка снабжена двумя торцовыми захватами 22 и 23 для крепления концов изгибающего образца 24. Захваты 21 и 23 установлены в соответствующих втулках 25 и 26, закрепленных радиально соответственно на колесе 2 первого нагружающего механизма и на колесе 14 второго нагружающего механизма- На втулках 25 и 26 параллельно их оси закреплены упоры 27 и 28, на которых жестко закреплены центральные захваты для изгиба образца 24, выполненные в виде соответствующих планок 29 и 30, оси которых перпендикулярны оси соответствующих втулок 25 и 26 и параллельны осям колес 2 и 14 соответственно..

Установка работает следующим образом.

Образцы 13, 21 и 24 закрепляют соотгктственно в захватах 11, 12 и 19. 20 для осевого нагружения и в захватах 22 и 23 - для нагружения изгибом. Включают источник 9 давления и через аккумулятор 6 и вентили 7 и 8 создают в полостях 10 и 18 гидроцилиндров 4

и 16 давление. При этом последние перемещают захваты 11 и 19 с пинтами 3 и 15 в осевых направлениях, деформируя образцы 13 и 21 соответственно сжатием или растяжением В результате осевого перемещения винтов 3 и 15 поп рачиваются связанные с ними соответсг вующие колеса 2 и 14 вместе с торцовыми захватами 22 и 23, втулками 25 и 26 и центральными захватами 29 и 30 „ В результате нагруже гие образца 2 изгибом происходит в дпух взаимно перпендикулярных плоскостях. Б процессе нагру жения аккумулируют энергию упругой деформации на установке путем создания давления в аккумуляторе 6 и полостях 10 и 18 гидроцнлнндрол 4 и 16 при постепенном росте нагрузки на образцах 13, 21 и 24. Изгибающую нагрузку в каждой плоскости изгиба изменяют синхронно с измененном осевой нагрузки, для чего используют вентили 7 и 8 в соответствии с программой нагружения, Энергию упругой де- формации аккумулируют независимо по каждой плоскости изгиба, для чего cm дают давление в полостях 10 и 18 гидроцилиндров 4 и 16 при разных начальных объемах указанных полостей. Объемы запасаемой энергии задаются объемами энергии упругой деформации элементов массива горных пород в направлении их деформирования вдоль оси выработки и в перпендикулярном направлении. При этом учитывают, что объем запасенной энергии при равных осевых нагрузках ня образцах 13 и 21 возрастает с ростом объема полости энЬрго- накопителя соответствующего гидроцилиндра. В соответствии с изменением нагрузки в двух плоскостях деАормиро- вания, характеризующим реальную обстановку, повышают нагрузку и разрушают одни из образцов 13, 21 или 24„ При этом реализуют энергию, накопленную на установке, для чего открывают один или оба вентиля 7 и 8 и повышают давление до разрушения одного из обрацов, причем в момент разрушения вся энергия установки, накопленная в аккумуляторе 6, полостях 10 и 18 гидроцилиндров 4 и 16 и на образцах, разрушение которых не наступает, передается на разрушаемый образец, Фиксируют диаграмму разрушения образца и диаграммы упругого восстановления неразрушившихся образцов, а также параметры процесса

0 5

Испытания проводят при разных путях изменения нагрузок по разным плоскостям деформирования, при разппч соотношениях энергии при разрушении на сжимаемых образцах, что регулируется соотношением начальных объемов полостей 10 и 12 гндропплипдров 4 и 16, Ход нагружения по разным плоскостям и уровни нагрузки на образцах задаются ходом изменения нагрузок и их уровнем в конкретной па- кпонной горной выработке, работа которой исследуется Уровни реальной нагрузки определяются по измерениям нагрузок на элементах крепи п накчон- ной выработке (на ворхнякс, стойках, стяжках), величина запасенной энергии определяется расчетом по изморенным нагрузкам и упругим характеристикам пород, окружаючр1х выработку, В результате испытаний определяют наиболее вероятный вид разрушения, условия разрушения, энергозатраты на разрушение элементов крепи п стопок выработки и определяют условия нагру- жония, при которых обеспечивается наилучшая устойчивость выработок и крепи. Испытания проводят на образцах материалов, из которых изготавливается креп,, и образцов горных порол, когда крептюпир, например, выполняется только стоиками, перхнякоп и стяжек ,

0

Формула изобретения

Установка для исследования энергообмена при совместном пагруженпп образцов материалов, содержащая раму, размещенный на ней нагружающий механизм, включающий червячное колесо, взаимодействующий с ним винт, и привод осевого перемещения винта, связанные с направляющим механизмом две пары захватов для сжатия и растяжения образцов, пару центральных захватов для изгиба образца, и энергонакопитель, связанный с винтом, отличающаяся тем, что, с целью приближения условий к реальным условиям энергообмена в наклонных выработках, установка снабжена вторым нагружающим механизмом, установленным таким образом, что ось его винта перпендикулярна оси винта основного нагружающего механизма, вторым энергонакопителем, связанным с винтом второго нагружающего механизма, торцовыми захватами для крепления концов

изгибаемого образца, выполненными в виде радиально установленных на червячных колесах втулок, центральные захваты для изгиба выполнены в виде планок, закрепленных на червячных ко

,

5

лесах перпендикулярно оси соответствующих втулок, а захваты каждой пары осевого нагружения установлены на винте и приводе его осевого перемещения соответственно

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для исследования энергообмена при совместном нагружении образцов. Цель изобретения - приближение условий испытании к реальным условиям эпсргообмена в наклонных выработках.

15

Фиг г