Установка для испытания образцов на сжатие с контролем скорости деформации образца Советский патент 1982 года по МПК G01N3/08 

I /

Изобретение относится к испытатель ной технике и предназначено для испытания образцов, горных пород до предела и за пределом прочности в лабораторных условиях.

Известна установка для испытания образцов на сжатие с контролем скорости деформации образца, содержащая силовую раму, нагрузочный гидродомкрат, размещенный на силовой раме, систему спежения за скоростью деформации образца и систему разгрузки в виде электроклапана, связанную трубопроводом с рабочей полостью нагрузочного гидродомкрата Х

Недостатком установки является низкая жесткость нагружающей системы и недостаточное быстродействие системы разгрузки. Это вызвано тем, что нагрузка на образец создается гидродомкра- TfSM, в котором при этом запасается большой объем сжатой жидкости, упругая энергия которой с высокой скоростыО выделяется при потере несущей способности образце за пределом прочности, а

также тем, что гидродомкрат размешен на силовой раме.

Наиболее близкой к предлагаемой по тex шчecкoй сушности и достигаемому результату является установка для испытания образцов на сжатие с контролем скорости де4юрмации образца, содержащая силовую раму, гидродомкрат, источник давления, источник периодической иодачи жидкости к гидродсмкрату, нагружаю10 .ший узел в виде самотормозтиеЯся вой пары, механизм осадки штока гидродомкрата, блок слежения за скоростью деформации и блок разгрузки 2 .

Недостатком этой установки являются

ts невысокие производительность и надежность, а также сложность конструкции, обусловленная тем, что при резком увеличении скорости деформации в момент разрушения хрупкого образца сброс на20грузки и, следовательно, замедление скорости деформации осуществляется перем& шением нагружающей клиновой пары в обратном направлении с помощью разгрузомного гидродпмкрата и тем, тго в момент разгрузки происходит отключение нагружающего механизма. Цель изобрететга - повышение провэя Бодительности, надежности и упрощение конструкшш. Поставленная цель достигается тем, что в установке для испытания образцов на сжатие с контролем скорости деформа ции образца, содержащей силовую раму, гидродомкрат, ,,источник давления, ;Ttc т04ник периодической подачи жидкости к гидродомкрату, нагружающей узел В виде самотормозящейся клиновой пары, механизм осадки штока гидродомкрата, блока слежения за скоростью деформации и блок разгрузки, блок разгрузки выполнен в виде клапана слива, связанного с блоком слежения t за скоростью деформации, кольцевого бандажа, установленного на силовой раме, образующего с ней rej метичнуго полость, соединенную с источником давления и клапаном слива. На фиг. 1 изображена установка для испытания образцов на сжатие с контролем скорости деформации образца, общий вид; на фиг. 2 - схема блока слежения за скоростью деформации образца. Установка для испытания о бразцов кв сжатие с контролем скорости деформации образца содержит, силовую рему 1, в которой размещены образец 2 и нагружающий узел в виде самотормозящейся клиновой пары 3, закреютенный на par-i ме 1 корпус 4 с винтом 5. На раме 1 закреплен также корпус 6, в котором раз мещен гидродсмкрат 7, механизм ocatvки щтока 8 гидродомкрата 7 в виде самотормозящейся клиновой пары 9. Рабочая полость 10 гидродомкрата 7 связана трубопроводом 11 с. источником 12 (насоо-пульсатор) периодической подачи . жидкости. Блок слежения за скоростью |аеформации образца 2 выполнен в виде тензометрического датчика 13 деформации и связанных последовательно тензостаншга 14, суммирующего устройства 1 преобразователя 16 сигналов и скст&лы 17 управления, причем суммирукядее усч ройство 15 связано с программным уст ройством 18. Блок разгрузки выполнен в виде клапана 19 слива с электропривод дом (на чертеже не показан), связанного с блоком слежения (с выходом системы 17 управлекия)ааскоростью цеформации, кольцевого бандажа 2О,, установлен ного на силовой рам.е 1, образующего с ней герметичную полость 21, посредст вом уплотнения 22. Полость 21 связана трубопроводом 23 с источником 24 давЛенин, на трубопроводе 23 установлен вентиль 25. Установка работает следующим образгад. Между нагружающими клинями самотормозящейся клиновой пары 3 и рамой 1 устанавливается образец 2. Параллельно с ним устанавливается тензометричес- кий датчик 13 деформации. В полость 21 между бандажом 20 и рамой 1 с помощью источника 24 давления подается среда под давлением, в результате чего уменьшаются размеры рабочего npocTpat ства рамы 1. Перекрывается вентиль 25. Задается определенная скорость деформ цкй образца 2, определяемая частотой дах эужающик импульсов, подаваемых источником 12 в гидродомкрат 7 (электрическая сжема, обеспечивающая заданную частоту пульсации насоса на рисунке не показана). Между нагружающими импульгсами блоком слежения производится oisрос датчика 13 деформашш. Скорость деформации в эти моменты равна нулю. .Нагружающий импульс осуществляе- ся в течение десятых долей секунды, время между импульсами составляет секунды и минуты. Поэтому практически все время образец 2 находится под контролем следящего блока. Устойчивый процесс нагружения сохраняется до достиже1ния образцом-2 предела прочности. Если жесткости нагружающего устройства недостаточно, деформация при разрутпении образца 2 поддерживается за счет накопленной в раме упругой энергии и между нагружающими импульсами. ЕСЛИ величина скорости деформации превысит заранее заданную пороговую скорость, подается сигнал на клапан 19 слива, который соединяет полость 21 под бандажом 20 со сливом. Происходит упругое восстановление внутренних размеров рамы 1, что приводит к разгрузке образца 2 и предотвращению динамического разрушения. Величина предварительного сжатия рамы 1 выбирается в зависимости от величины деформаций образца 2 испытываемой породы за щюделом прочности. У очень хрупких пород, для которых предназначена установка, эта величина составляет сотые и даже тысячные доли миллиметра. Для уменьшения внутренних размеров рамы 1 на такую величину давление, подаваемое под бандаж 20, составит от десятков до нескольких сотен атмосфер (величина давления зависит 1также от соотношения наружных и внутренних размеров рамы 1). Для того, чтобы уменьшить объем сливаемой из-под бандажа 2О жидкости что прнЁоатгг к увеличению быстродействия блока разгрузки образца 2, бандаж 2О одевается на раму 1 без зазора. Высокое быстродействие блока разгрузки обеспечивается также тем, что разгрузка осуществляется упругими лами восстановления предварительно сжатой массивной стальной рамы 11, Независимая jpaeora узла нагружения и блока контроля скорости деформации образца 2 упрощ&ет обе схемы и увел чивает надежность и быстродействие. Сочетание высокой жеруйёсти yctiaвовки с контролем ckopbcTH .деформации образца 2, обладающей высоким быстроае1 ствъ&А позволяет исследовать физико- механические свойства самых хрупких ма тервалов за предетом несущей способноо тн и позволяет получить для них полну диаграмму нагфйженве-деформация, вкл чающую ниспадающий участок. Формула изобретения Уста.вовка для испытания образцов на сжатие с контролем скорости деформации образца, содержащая силовую pEiMy. гидродомкрат, источник давления, источник периодической подачи жишсостн к, гидродомкрату, нагружающий yaeiti в В1ше самотормозящейся клиновой пари, механизм осадки штока гидродомкрата, блок слежения за скоростью деформашт и блок разгрузки, отличаю щ а я с я г&л, что, с целью повышения производительносТв, ва-, дежности и упрощения конструкции установки, блок разгрузки выполнен в ввде клапана слива, связанного с блоком слеже-ния за скоро стью деформации, кольцевого бандажа, установленного на силовой раме, образующего с Ней герметичную полость, соединенную с источником давл&ния и клапаном слива. Источники информации принятые во .внимание при экспертизе 1.Карташов Ю.М. и др. Методы, аппаратура и результаты нсспвдованнй: горных пород в запредельной области д& формирования. М., ЦНИЭИугопь, 1978, с. 8-11. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2788657/25-28, кл. GiOlH 3/б8, 1979 (прототип).

fff

Л«/

r

ft

TjCO

f4

г

//

I

rs

I

..- .j

г

S

I

Mfffinr/