Установка для испытания на изгиб образцов горных пород

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 19) (11) 910 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(54) УСТАНОВКА ДЛЯ ИСПЫТАНИЯНА ИЗГИБ ОБРАЗЦОВ ГОРНЫХ ПОРОД(57) Изобретение относится к испытательной технике и позволяет приблизить условияиспытаний к реальным путем изменения изгибающего усилия и пролета изгиба. Установка содержит опорную раму, установленную на ней неподвижную траверсу (Т) с центральной опорой для образца, подвижную Т.Нагружающий механизм устройства включает приводной винт, размещенный на Т 5,имеющий на концах противоположно направ(51) 401 Х 3/20 // Е 21 С 39/О ленные резьбы с установленными на них втулками. С винтом связан привод вращения (ПВ) 13 с редуктором. Торцовые опоры для образца выполнены в виде катков и установлены на втулках. При работе в режиме разгружен ия образца увеличением пролета изгиба включают ПВ 13, Связанная с ним Т 5 перемещается к Т 2. На образце 4 возникает заданная нагрузка, после чего осуществляется вращение колеса 18 и винта 6. Втулки 9, 10 смещаются друг от друга вместе с опорами 11 и 12. Изгибающий момент на образце 4 увеличивается и образец разрушается. Фиксируются характеристики разрушения. При работе в режиме разрушения образца 4 редуктор 14 соединяют с валом 15 и винтом 17. Включают ПВ 13 и смещают Т 5 и опоры 11, 12. Изменяя соотношение скоростей их смешения, проводят нагружение различных образцов 4. Таким образом, данные режимы полностью воспроизводят условия работы слоев массива на изгиб. 1 ил.132391Изобретение относится к испытательнойтехнике, в чдстнОсти к ъстдцовкам дл 51 испытания на изгиб образцов горных пород и других материалов,Цель изобретения -- приближение условий испытаний к реальным путем измененияизгибающего усилия и пролета изгиба,На чертеже показана схема установкидля испытания на изгиб образцов горцыпхпород.Установка содержит опорную раму 1, 0размещенные в ней неподвижную траверсу 2с центральной опорой 3 для испытуемогообразца 4 горной породы, подвижную траверсу 5 и ндгружающий мехацизм, включающий приводной винт 6, имеюций ца концах противоположно направленные резьбы 7и 8 и рдзмеценный ца подвижной траверсе 5,две втулки 9 и 10, установленные цд резбах 7 и 8 винта 6, торцовые о 1 юры 11 и 12лля образца 4, выполненные в виде катков,установленных на втулках 9 и 1 О, и привод 13вра цени я с редуктором4, связи ц 11 ь и ц Осредством вала 15 с приводньми гдйксм(не показаны) для перемецеция 1 ряверсь 5вдоль винтовых колонн 16 рамыц посредством червячной пары (винт 17, колесо 18)с приводным винтом 6. Центральная Опора 3 25взаимодействует с силовой пружиной 19,полжатие которой регулируется винтом 20.Испытуемый образец 4 разме 1 нен междуупругими обкладками 21. Установка работает следук)щцм Об)рг 5 Ох. 30 Для работы в режиме рдзгружсция образца путем увеличения пролета изгиба торцовые опоры 11 и 12 в исходном состоянии располагают вблизи червячного колеса 18, при этом расстояние между опорами 11 и 12 минимально. Устанавливают образец 4 вмес те с обклалками 21 между центральной опорой 3 и торцовыми опорами 11 и 12 (как показано на чертеже). Редуктор 4 соединяют с валом 15 вращения приводных гаек и включают привод 13, в результате чего 40 подвижная траверса 5 перемещается в направлении к неподвижной траверсе 2. По деформации силовой пружины 19 контролируют нагрузку, возникающую на образце 4 на участке междуцентральной опорой 3 и торцовыми опорами 11 и 12. Величину 45 предельной нагрузки выбирают такой, чтобы изгибающий момент, создаваемый этой нагрузкой при максимальном пролете изгиба, превышал разрушающий момент лля данного образца 4. Разрушающий момент для данного материала определяют при наиболь шем удалении торцовых опор 11 и 12 друг от друга. После достижения заданной нагрузки на силовой пружине 19 вал 15 отключают от редуктора 14 и соединяют с последним червячный винт 17. Винт 17 вращает колесо 18 и приводной винт 6. При вращении55 винта 6 втулки 9 и 10,установленные на резь 02бях 7 и 8, смещаются в противоположных направлениях. Вместе с втулками 9 и 10 перемещаются опоры-катки1 и 12, расстояние между ними увеличивается, что приводит к увеличению изгибдкщего момента на образце 4. В процесс деформации включаются новые участки образца 4, прогиб его увеличивается. При достижении разрушающего изгибающего момента происходит разрушение образца 4. Фиксируют характеристики разрушения, предельный прогиб образца 4, расстояние между опорами 11 и 12 в момент разрушения и изгибак)шее усилие в момент рдзр 1,шецц 5. СлелуюцИй Опыт проводят при новой начальной нагрузке на силовой пружине 19. Г 1 олуцают разрушение при новом значении пролета изиба. Серия эксперименгов с различными нагрузками на силовой ппужцце 19 позволяст выяснить влияние масштабного э)фекта на цесущук) способзсть материала. Затем переходят к опытам ПО ВЫЯСЦЕНИК) ВЛИЯНИЯ РЕОЛОГИЧЕСКИХ свойств материяя ца цесу 1 цую способность )рдзцд. С этои целью повторные Опыты проводят цри неизменном значении изгибак)- иего усилия, цо при изменяющихся скорос 1 ях перемещения опор 11 и 12, что достигается изменением скорости вращения приводного винта 6 с по си)щью приводя 13 и редуктора 14. При различных скоростях роста пролеты изгиба измецяются время пребывания различных частей образца 4 под нагрузкой, время релаксации напряжений в материале и целичцця деформации ползучести. ,Чва этих реологическцх процесса изменяют несуцую способность материала, степень изменения зависит от уровня нагрузки в материале. Для этого опыты повторяют при различных )силиях изгиба.Для работы в режиме разрушения Оо.разца 4 путем увеличения изгибающего усилия катки-опоры 11 и 12 в исходном состоянии располагак)т ця заданном расстоянии друг от друга в масштабе, повторяющем ширину пролета моделируемой выработки в шахте. Включают привод 13 и через редуктор 14 вращают вал 5 и перемещают подвижную траверсу 5 в направлении к неподвижной траверсе 2. В результате деформации силовой пружины 19 на образце 4 появляется возрастающее изгибак)шее усилие, приводяцес к росту изгибающего момента до разрушающего. Определяют параметры разрушения и следующие опыты проводят при новом расстоянии межлу опорами 11 и 12 для других образцов горных выработок и цри новых скоростях:еремещения подвиж. ной траверсы 5, что отражает изменение скорости нарастания опорного давления в выработке.Для работы в режиме разрушения образца 4 путем увеличения пролета изгиба и изгибаюцего усилия детали установки в ис1323910 ФОх 11 е/.777 14 зобрвтения Составитель В. Тальвойьв Редактор Л. Лежннна Техред И. Верес Коррктор Л. Знмокоов Заказ 2956/46 Тираж 776 Подписное ВИИИПИ Государственного комитета СССР но делам изойртний и открытий 113035, Москва. Ж - 35, Раугвская нао л 4 5 Производственно.полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. 11 роктная, 4ходном состоянии располагают как показано на чертеже. Редуктор 14 соединяют одновременно с винтом 17 и валом 15. Величину начального опорного давления задают предварительной деформацией пружины 19, вращая для этого регулировочный винт 20. Включают привод 13 и одновременно смещают траверсу 5 и опоры 11 и 12. Происходит одновременное увеличение изгибающего усилия за счет сближения траверс 5 и 2 и увеличение пролета изгиба за счет увели чения расстояния между катками-опорами 11 и 12. Составляющие изгибаю 1 цего момента увеличиваются пропорционально жесткости пружины 19 в соответствии со скоростями перемещения траверсы 5 и торцовых опор 11 и 12. При повышении жесткости пружины 19 (при прочих равных условиях) скорость нарастания изгибаю 1 цего усилия повышается. Изменяя соотношения скоростей движения траверсы 5 и опор 11 и 12, жесткость пружины 19 и ее начальное 20 поджатие, проводят нагружение различных образцов 4, что соответствует условиям нагружения слоев массива в кровле или почве выработки при ведении добычных работ при неустойчивой основной кровле.Таким образом, три режима работы установки полностью воспроизводят условия работы слоев горного массива на изгиб по способам нарастания изгибающего момента. Полный объем исследований дает представление о несущей способности горных пород в различных горно-технических ситуациях.Обкладки 21 применяют в случае, когда затруднено перемещение катков-опор 11 и 12 по поверхности образца 4 или когда требуется воспроизвести условия работы на контакте слоев массива. В последнем случае жесткость обкладок 21 и обработка их поверхностей, обра 1 ценных к образцу 4, выбираются в соответствии с жесткостью вме 1 цающих слоев пород и контактными условиями между ними.Предлагаемая установка воспроизводит режим испытания, состоящий в нагружении образца по трехточечной схеме с увеличением изгибаюп 1 его усилия, и обеспечивает режим испытаний на изгиб, состоящий в увеличении пролета изгиба образца. Г 1 ослелний более точно воспроизводит условия работы горных пород в натуре в зоне ведения лобычных работ и характеризуется постепенным вовлечением в деформацию новых об 7 - емов материала. Установка лля испытания на изгиб образцов горных пород, содержащая опорную раму, установленную на ней неподвижную траверсу с центральной опорой лля образца, подвижную траверсу, торцовые опоры лля образца и нагружаю 1 ций механизм, включающий п 1)вводной винт, име 1 о 1 ций 1 на концах противоположно направленные резьбы, две втулки, установленные 71 а резьбовых концах винта, и привод вращения с релуктором, связаннь 1 й с приводным винтом, отчаюин 7 яс.1 тем, что, с целью приближения условий испытаний к реальным путем изменения изгибающего усилия и пролета изгиба, торцовые опоры Л,.1 я образца выполнены в виде катков, установленных на втулках приводного винта, приводной винт размещен на подвижной траверсе. а подвижная траве 1 зса связана с приводом вращения.