Центробежная установка для прочностных испытаний образцов горных пород Советский патент 1991 года по МПК G01N3/30 

Изобретение относится к исследованию прочностных свойств горных пород, а именно к центробежным установкам для прочностных испытаний образцов горных пород.

Цель изобретения - исследование зависимости прочности от неравномерности насыщения текущей средой.

На фиг.1 изображена предлагаемая установка, общий вид; на фиг.2 - вид сбоку по фиг.1.

Установка содержит центрифугу,

имеющую рабочий орган 1 с приводом . вращения, установленный на рабочем органе 1 захват 3 для консольного радиального закрепления образца 4,

приспособление для ударного нагруже- ния образца 4 изгибом, размещенную па рабочем органе 1 камеру 5 для заполнения ее текучей средой, насыщающей образец 4, канал 6 для подвода среды к торцу образца 4. Камера 5 размещена между осью вращения центрифуги и захватом 3. Приспособление для ударного нагружония образца 4 изгибом имеет маятник со штангой 7 и грузом 8, ось 9 которого размещена на центрифуге с помощью рамки 10, электромагнитный фиксатор 11 исходного положения маятника и упор 12, расположенный на центрифуге и служащий для взаимодействия в образцом 4.

о

СЛ

оо

оо

Для соединения штанги 7 с рабочим органом 1 служит электромагнитный фиксатор 13. Образец 4 размещен во влагозащитной оболочке. На рабочем органе 1 закреплен груз 14 для выведения рабочего органа 1 из вертикального исходного положения.

Установка работает следующим образом.

Испытаниям подвергают две группы образцов 4, поочередно размещают их в захвате 3. Осевое нагружение образцов 4 создается массовыми силами. Для этого при включенных фиксаторах 11 и 13 включают привод 2. Посредством рамки 10 приводится во вращение ось 9 с размещенными на ней рабочим органом 1 и маятником. При достижении заданной скорости вращения, определенной уровнем осевой нагрузки на образце 4, отключается фиксатор ИЗ. Груз 14 переводит рабочий орган 1 с образцом 4 в горизонтальное положение. Вращение образца 4 приводит к нагружению его массовыми силами, неравномерно распределенными по его длине: наибольшие усилия действуют в сечениях, вращающихся по меньшим радиусам. При испытании образцов 4 .первой группы к торцу образца 4, эа- .крепленному в захвате 3, подводится жидкость под давлением. Для этого перед Началом испытаний очередного образца 4 жидкостью заполняют камеру 5, которая при вращении под давлением поступает к торцу образца 4. Под действием давления от центробежных сил жидкость заполняет пустоты образца 4, неравномерно деформированного массовыми силами. Выдерживают образец 4 заданное время, различное для каждого образца 4 в группе, но одинаковое для образцов 4 разных групп при одинаковых уровнях осевых нагрузок. Ооразец 4 нагружается изгибающим ударным усилием до разрушения. Для этого включается фиксатор 13, который соединяет рабочий орган 1 и маятник, и отключается фиксатор 11, Маятник поворачивается в горизонтальное положение и поворачивает рабочий орган 1 с образцом 4 из горизонтального положения в направлении упора 12. При соударении образца 4 с упором 12 образец 4 разрушается за счет изгиба. Фиксируют работу разрушения образца 4, для чего фиксируют усилие, действующее на образец 4 при

0

Q

5 5

0

5

0

5

0

изгибе (по силоизмерителю на упоре 12), и деформацию при изгибе образца 4 (тензодатчиками на поверхности образца 4 или по углу поворота рабочего органа 1). Сопоставление работ разрушения увлажненных и неувлажненных образцов 4 при сходных уровнях осевой нагрузки и времени выдержки под этой нагрузкой позволяет судить о влиянии неравномерного увлажнения на прочность образцов 4. Испытания проводят при разных соотношениях осевой и изгибающей нагрузок, для чего перемещают упор 12 по траектории перемещения образца 4. При этом чем ближе упор 12 расположен к образцу 4 при его горизонтальном положении при действии массовых сил, тем при большем осевом усилии происходит нагружение образца 4 изгибом. Для определения численных характеристик степени неравномерности распределения жидкой фазы по объему образца 4 проводят дополнительные испытания. Для этого группа таких же образцов 4 поочередно нагружается осевыми нагрузками с подводом жидкости и выдержкой под осевой нагрузкой при таком же времени, как и при испытаниях двух предыдущих групп. После выдержки под осевой нагрузкой образцы 4 разгружаются путем замедления скорости вращения рабочего органа 1 при включенном фиксаторе 13. .Затем определяется распределение жидкой фазы по объему образца 4 (например, известным способом разделения образцов 4 на части, взвешивания частей до и после выпаривания жидкой фазы),

Установка позволяет исследовать влияние неравномерно распределенной жидкой фазы по объему материала на его прочность .при ударном нагружении после выдержки под неравномерной массовой нагрузкой.

Формула изобретения Центробежная установка для прочностных испытаний образцов горных пород, содержащая центрифугу, установленный на рабочем органе центрифуги захват для консольного радиального закрепления образца, приспособление для ударного нагружения образца изгибом, размещенную на рабочем органе центрифуги камеру для заполнения ее текучей средой, насыщающей образец, отличающаяся

Ш-

Изобретение относится к исследованию прочностных свойств горных пород. Цель изобретения - исследование зависимости прочности от неравномерности насыщения текучей средой. Установка содержит центрифугу, па чем органе 1 которой установлен захват 3 для образца 4, приспособление для ударного нагрукения образца 4 изгибом, камеру 5 для заполнения ее текучей средой, насыщающей образец, канал 6 для подвода среды к торцу образна. Камера размещена между осью вращения центрнЛуги и захватом. При врапопии рабочего органа образец не- р iBHonepno нагружается в осевом направлении массовыми силами Через тореи образца текучая среда из каме- рп неравномерно насыщает образец. После выдержки в этом состоянии происходит нагружение образца ударной ия ибающей нагрузкой, что позвочяет о:ределить зависимость прочности горной породы при неравномерном ее насыщения текучей средой. 2 ил. с « (/)

Фиг 1

Фие.2