Установка для испытания образцов горных пород

(5) 4 б 013,10/Е 21 39100 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН АВТОРСК СВИДЕТЕЛЬСТ(21 (22 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ(71) Всесоюзный научно-исследовательский институт горной геомеханики и маркцейдерского дела(54) УСТАНОВКА ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ОБРАЗЦОВ ГОРНЫХ ПОРОД(57) Изобретение относится к испытательной технике. Цель изобретения - приближение условий испытания образцов к реальным условиям работы горных пород под нагрузкой путем осуществления перехода от нагружения сжатием к нагружению изгибом. Для этого на основании 1 параллельно друг другу установлены распределители 4 и 5 давления, симметричные относительно образца 3. В гидроцилиндрах (ГЦ) распределителей 4 и 5 расположены механизмы 6 и 7 для послойного нагружения образца и уплотнительные втулки 12 с возможностью осевого перемешейия по одной на каждое отверстие 11. На основании 1 размещено приспособление 9 для защемления образца 3. Захваты 2 выполнены в виде опорных площадок. Механизмы 6 и 7 для послойного нагружения образца 2 выполнены в виде наборов ГЦ, штоки 19 которых соединены с захватами 2, а полости сообщены с соответствующими отверстиями 11 и с источником 8 давления. Подштоковые полости ГЦ распределителей 4 и 5 заполнены рабочей жидкостью и сообщены посредством вентилей 13 и 4 со сливом. Гидроцилпндры механизмов 6 и 7 э установлены попарно соосно друг другу. Их рабочие сечения подобраны в соответствии с заданным распределением сжимающей нагрузки. Установка обеспечивает испытание С образца послойным сжимающим нагружснпем. При открытых вентилях 13 и 14 в ГЦ ме- = ханизмов 6 и 7 поочередно поступает дополнительное давление. Попарно противостоящие ГЦ механизмов 6 и 7 создают равные приращения сжимающих нагрузок, СЛ разрушающих послойно образец 3. 1 ил,3Изооретение относится к технике испытаний различных материалов, в частност 11 к установкам лля испытания на прочность образцов горных порол.5Цель изобретения - приближение условий испытания образцов к реальным условиям работы горных порол пол нагрузкой путем осугцествления перехола от нагружения сжат 11 ем к нагруженпю изгибом.На чертеже прелставлена схема установки лля испытания образцов горных порол. 10Установка солсржит основание 1, захваты 2, выполненные в виле опорных пло 1 цалок лля нагружения испытуемого образца 3 горной породы, распределители 4 н 5 лавления, закрепленные на основании параллельно дрчг лрхг и симметрично относительно образна 3, механизмы 6 и 7 лля послойного нагружения ооразца 3, источник 8 давления и приспособление 9 в виле клиновых пар лля заьцемления образца 3, установленное на основании 1,Кажлый 11 з распрелелителей 4 и 5 лавления выполнен в виле гилроцилинлра с плавающим поршнем 10 и отверстиями 11 в корпусе по числу слоев нагружения образца 3 и уплотннтельных втулок 12 по одной на отверстие 11, установленных в полпоршневой полости гидроцилиндра с возможностью осевого перемещения. Подпоргнневые полости распределителей 4 и 5 лавления заполнены рабочей жидкостью и соединены посредством вентилей 13 и 14 со сливом, а налпоршневые полости соеЛинены через вентили 15 и 16 и аккумуляторы 17 лавления с источником 8 давления.Механизмы 6 и 7 лля послойного нагрукен 1151 ооразца 3 выпознены в ниле наборов пщроцилинлров, закрепленных на гилроцилннлрах распрелелптелей 4 и 5 лав 35 ления посредством приспособлений 18, позволяю 1 цих менять местами п 1 лроцилннлры .механизмов 6 и 7 в соответствии с заланным распрелеленисм нагрузки на поверхности образца 3. В соответствии с залан О ным распрелелением нагрузки гилроц 11 линлры чеханизмов 6 и 7 име 1 от различные плошали рабочих сечений. Штоки 19 гнлроцилнндров механизмов 6 и 7 соелинены с захватами 2, а полштоковые полости этих гилроцнлинлров сообщены с соответствующими отверстиями 11 гилроцилпнлров распре лелнтелей 4 и 5 давления и с источником 8 давления через вентилн 20 и 21.Установка работает слелую 1 цим образом.Включают источник 8 лавлсния и запасают килкость пол давлением в акку 50 муляторах 17. Через вентиль 20 и вентили 21 от источника 8 давления посрелством гнлроцилинлров механизмов 6 и 7 нагружают образец 3 сжимающим уснлиеч, распределенным по длине образца 3 в соответствии с плошадями рабочих сечений этих гилроцилиндров. При заполненных полпоршневых полостях гилроцилинлров распрелелителей 4 и 5 и закрытых вентилях 13 и 14 полают лавление в налпоршневые полости этих гилроцилиндров. Величины лавлений в гпдроцилиндрах распределителей 4 и 5 полбираются в соответствии с заланным направлением деформирования образца 3 изгибом. Так, если большее лавление солается в гидроцилинлре распределителя 4, то деформирование образца 3 изгибом будет осуществляться по направлению к гилроцилиндру распределителя 5. Величинами давления в гидроцилиндрах распределителей 4 и 5 опрелеляется также послойная пригрузка образца 3 во время леформирования изгибом. Если величины давлений в гилроцилиндрах распрелелителей 4 и 5 превышают давление в идроцилинлрах механизмов 6 и 7, то при изгибе образца 3 изгибаемые слои будут лополннтельно пригружаться сжимающей нагрузкой.При меньшем лавлении в гилроцилинлрах распрелелителей 4 н 5 по сравнению с лавлением в п 1 лроцилинлрах механизмов 6 и 7 во время изгиба изгибаемые слои будут разгружаться от сжимающей нагрузки. Закрывают вентили 2 и открывают вентили 13 и 14. Жилкость из полпоршневых полостей гидроцилинлров распрелелителей 4 и 5 поступает на слив и поршни 10 перечешаются пол лействием лавления жидкости в надпоршневой полости вдоль осей п 1 дроцилинлров распрелелителей 4 и 5, поочерелно смещают уплотнительные втулки 12 и открывают отверстия 11 для лоступа жидкости в гидроцилннлры механизмов б и 7. При смешении очередной пары втулок 12 в противостоящие гилронилиндры механизмов 6 и 7 поступает ло пол н ител ьное фла влен не, и р и воляшее к лополнительному сжатию образца 3 или снижению сжимающей нагрузки, если полволимое лавление соответственно больше или меньше давления в этих гидроцилинлрах. Разность давлений на лвух противостоящих гилроцилиндрах механизмов б и 7 созлает изгибающую деформацию образца 3 на участке длины, контролируемом данной парой п 1 лроцилинлров. Происхолит изгио данного слоя образца 3. При постепенном перемещении поршней 10 осуществляется послойный изгиб образца 3 с разрушением слоев. Скорость послойного разрушения задается скорость 1 о перемещения поршней 10 в распределителях 4 и 5 давления.Установка обеспечивает испытание образца послойным сжимающим нагружением. Для этого в аккумуляторах 17 запасается жилкость равного лавления, превышаю 1 цего давление в гилроцилинлрах механизмов 6 и 7. При открытых вентилях 13 и 14 в гилроцилинлры механизмов 6 и 7 поочерелно поступает дополнительное давление, попарно противостоящие гилроцилинлры чеханизмов 6 и 7 созлают равные прира щения сжимаюгцих нагрузок, разрушающих послойно образец 3.Таким образом, в соответствии с реальной моделируемой ситуацией производится послойное деформирование образца 3 изгибом или сжатием по типу деформирования горных пород в натуре, например в шахтных условиях в зоне очистного забоя при переходе от действия сжимающих нагрузок к изгибающим деформациям послойно от одного вида воздействия к другому.Форлгула изобретенияУстановка для испытания образцов горных пород, содержащая основание, захваты для образца, первый механизм для послойного нагружения образца, связанный с захватами, первый распределитель давления, установленный ца основании и выполненный в виде гидроцилиндра с плавающим ггоршнем и отверстиями в корпусе по числу слоев нагружения, соединяющими подпоршневую полость гидроцилиндра с механизмом для послойного нагруженя образца, и источник давления, соединенный с подпоршневой полостью гидроцилиндра распределителя давления, отгигаюгчакя тем, что, с целью приближения условий испытания образцов к реальным условиям работы горных порол под ца рузкой цутсх ос гцествлеция перехода от нагр жеция сжатиеч к нагружению цзгибоч, оца снабжена вторым распрсдслителеч давления, установленным на основании па раллслы 10 первому распределителю давления и сих- четрично относительно образца, вторым механизмом для послойного нагружсния образца, уплотнительными втулками, установленными с возможностью осевого перемеце- О ния в гидроцилиндрах обоих распределителей давления цо одной для каждого отверстия. и приспособлением для за 1 цсмления конца образца, установленным на основании, захваты выполне 11 ы в виде опорных площадок, а механизмы для послойного нагружения образца выполнены ц виде наборов гидроцилицдров, штоки кпорых соединены с захватами, а полости соединень с соответствующими отверстиями гидроцилиндров распределителей давления и с исто ником давления, при этом подитоковые полости г 1 дроцилиндров распределителей давления заполнены раоочсй жидкостью и соединены посредством вентилей со сливом, гидроцилиндры механизмов для послойного нагружецця образца уста 1 овлены попарно 25 соосно, а их рабочис сечения подобраныв соответствии с заданным распределением сжичаюгцей нагрузкиСостави гсов Б. 1 а.ивойиРсла ктор В.га нко Техрвл И. Версс хоррктор Б. ГирнякЗаказ 5504,40 Тираж 776 1 оисноВНИИПИ Госуларствеиого комитста ССС но лслаи изоврсгсний и огкрыги113035, Москва, Ж - -35, Раугвская нав., л. 4 51 рои волствснно-иолиграфическос ирелириятис. г. Х жгорол.. 11 росктная, .