Установка для испытания образцов горных пород на растяжение

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 003 М 3.10 /Е 21 СЗ ОПИСАНИЕ ИЭОБРЕТЕНИ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ СССР984,ОБРАЗЦОВ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Всесоюзный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела(56) Авторское свидетельство У 1163197, кл. С 01 Б 3/10, 1 (54) УСТАНОВКА ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД НА РАСТЯЖЕНИЕ (57) Изобретение относится к технике испытаний материалов на растяжение при одновременном воздействии бокового давления. Цель изобретения - расширение эксплуатационных возможностей за счет обеспечения испытания приРпослойном нагружении образца 3, Установка содержит цилиндрический корпус(К) 1 с размещенными в нем захватными кольцами 2, соединенного с источником 4 давления. Между К 1 и источником 4 установлен распределитель давления в виде гидроцилиндра 7, На его плавающем штоке 8 установлены основной 9 и дополнительные 10,11 поршни (П). Полость между П 10 и 11 соединена с ,подпоршневой полостью П 9. С цилиндром 7 соединен К 1 с помощью отверстий 12-14, расположенных между парой колец 2 на расстояниях, не превышаающих величину зазора между П 10 и 11. Число отверстий равно числу слоев нагружения. При подаче давления в подпоршневую полость шток 8 вместе с П 9, 10, 11 перемещается в направлении вдоль ряда отверстий 12-14 и поочередно сообщает полости между кольцами 2 с полостью между П 10 и 11. Давление между кольцами 2 создаетразрывающее усилие на образце 3.Плоскости разрушения перемещаются подлине образца 3 синхронно с перемеще 1269003нием штока 8. Деформационные и прочностные характеристики разрушенияобразца регистрируются. 1 ил.1Изобретение относится к техникеиспытаний материалов, в частности кустановкам для испытания образцовгорных пород на растяжение при одновременном воздействИи бокового давле 5ния еЦель изобретения - расширение эксплуатационных возможностей за счетОбеспечения испытания при послойномнагружении образца. 10На чертеже показана установка дляиспытания образцов горных пород нарастяжение.Установка содержит цилиндрическийкорпус 1, размещенные в нем кольца 2,5внутренняя поверхность которых предназначена для взаимодействия с образцом 3, гидравлическое устройство,включающее источник 4 давления, гидроаккумулятор 5, вентиль 6 и измери 20тельные элементы не показаны), распределитель давления, выполненныйв виде гидроцилиндра 7 с плавающимштоком 8, на котором установленыосновной поршень 9 и дополнительные25поршни 10 и 11. Полость гидроцилиндра 7 под поршнем 9 соединена с гидроаккумулятором 5 через вентиль 6 ис полостью между поршнями 10 и 1через отверстие в штоке 8. Гидроцилиндр 7 соединен с цилиндрическимкорпусом 1 отверстиями 12 - 14 число,которых равно числу ступеней нагружения образца 3. Отверстия 12-14расположены между кольцами 2, расстояние между соседними отверстиями не З 5превышает расстояния между поршнями10 и. 11. Кольца 2 выполняют в процессе нагружения функции захватов ипоршней,Цилиндрический корпус 1 имеет 40опорное кольцо 15 и поджат к гидроцилиндру 7 винтами 16, При испытании образцов материалов, прочностькоторых на растяжение сопоставимас прочностью на сжатие, кольца 245имеют ступенчатую форму и опираютсяна заплечики внутренней полости корпуса 1. В таком варианте в гидроцилиндр 7 устанавливается силовая пружина 17.Гидроцилинцр 7 имеет сливное отверстие 18, сообщенное с источником 4 давления,Установка работает следующим образом.От источника 4 при закрытом вен тиле 6 заполняют аккумулятор 5 рабо-чей жидкостью под давлением. Открывают вентиль 6 и жидкость под давлением заполняет подпоршневую полость поршня 9 и поступает в полость между дополнительными поршнями 10 и 11. Под действием давления жидкости поршень 9 вместе со штоком 8 и дополнительными поршнями 10 и 11 смещается в направлении отверстий 12-14. При подходе полости, расположенной между поршнями 10 и 11, к уровню расположения отверстия 12 жидкость под давлением поступает в полость корпуса 1 в пространство между кольцами 2, соседними с отверстием 12, Давление между первой парой колец 2 приводит к отрыву образца 3 на участке между этими кольцами, При росте давления в полости между кольцами шток 8 продолжает свое движение, поршень 10 пересекает отверстие 12 и оно сообщается со сливным отверстием 18. При разрушении образца 3 на первом слое первое слева (ло чертежу) кольцо 2 упирается в опорное кольцо 15. Продолжение движения поршня 9 привоит к совмещению отверстия 13 с. полостью между дополнительными поршня. ми 10 и 11, к возникновению давления в полости между кольцами 2, соседними с отверстием 13.Поскольку в данном варианте полость корпуса 1 ступенчатая, тоэффективное сечение колец 2 на этойступени уменьшается по сравнению спредыдущей парой, и для разрушенияобразца 3 требуется большее давление. Для достижения большего давле69003тивостоять боковому давлению, опытыпроводятся на одноосный послойныйотрыв.При испытании материалов с прочностью на сжатие, значительно большей прочности на растяжение, корпус1 выполняется с бесступенчатой внутренней полостью, все кольца 2 имеютравньцЪ диаметр, пружина 17 не приме няется. При положении штока 8, прикотором все отверстия 12-14 располагаются между поршнями 9 и 10, а слив,ное отверстие 18 закрыто, производится одновременное нагружение образца 3 по всем сечениям,Составитель В. Тальвойш Редактор Н, Бобкова Техред Л.Сердюкова Корректор Л,ПилипенкоЗаказ 6027/45 Тираж 778 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Производственно-полиграфическое предприятие,г.ужгород,ул.ПроектнмФ 3 12 ния на каждой последующей ступени отрыва служит силовая пружина 17, сжимаемая штоком 8. Усилие,препятствующее движению штока 8 со стороны пружины 17, компенсируется источником 4, а приращение этого давления компенсирует снижение эффективного сечения колец на ступенях полости корпуса 1. При разрушении образца 3 по второму слою отверстие 13 сообщается со сливным отверстием 18, давление в полости на участке между кольцами падает до нуля, а поршень 11 продолжает движение к отверстию 14 с последующим разрушением образца по третьему слою. На всех этапах разрушения регистрируются деформационные и прочностные характеристики разрушения образца. После разрушения образца 3 снимают давление в подпоршневой .полости поршня 9, шток 8 под действием пружины 17 возвращается в исходное положение. Винтами 16 освобождают корпус 1 и разъединяют его с цилиндром 7. Снимают опорное кольцо 15 и устанавливают новый образец с прикрепленными к нему кольцами 2. В обратной последовательности собирают установку и следующий опыт проводят при другой скорости перемещения 1 штока 8,т.е. при другай частоте актов отрыва. Скорость перемещения штока 8 регулируется изменением пропускной способности вентиля 6, давлением в аккумуляторе 5, производительностью источника 4.Серия опытов при различной частоте отрыва позволяет определить влияние этого фактора на усредненные энергетические, прочностные характеристики послойного разрушения. Соотношение между боковым давлением и растягивающим усилием регулируется соотношением эффективных площадей колец 2. При использовании на образце защитной оболочки, способной проФормула изобретения Установка для испытания образцов 20 горных пород на растяжение, содержащая цилиндрический корпус, размещенные в нем с возможностью осевогоперемещения кольца, внутренняя поверхность которых предназначена для 25 взаимодействия с образцом, гидравлическое устройство, включающее источник давления, соединенный с корпусом, и измерительные приспособления, о т л и ч а ю щ а я с я тем,что, с целью расширения эксплуатационных воэможностей за счет обеспечения испытания при послойном нагружении образца, она снабжена распределителем давления, выполненным в видегидроцилиндра с плавающим штоком, накотором установлены основной и двадополнительных поршня, при этом полость гидроцилиндра под основнымпоршнем сообщена с источником давле, ния и полостью между дополнительнымипоршнями, а гидроцилиндр соединен сцилиндрическим корпусом отверстиямипо числу слоев нагружения, расположенными между кольцами на расстояни 45 яхт не превышающих величину эазояамежду дополнительными поршнями.