Прибор для испытания горных пород при объемном напряженном состоянии

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИК 5 80147 А 1 3/10 // Е 21 С 39/ ИЯ 3 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗО ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Всесоюзнь 1 й научно-исследовательскийинститут горной геомеханики маркшейдерского дела(54) ПРИБОР ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД ПРИ ОБЪЕМНОМ НАПРЯЖЕННОМ СОСТОЯНИИ(57) Изобретение относится к испытательной технике и м. б. использовано в горномделе при исследовании прочностных и деформационных свойств горных пород. Цельизобретения - упрощение конструкции и повышение точности испытаний. Прибор содержит цилиндрический корпус 1 с уплотнительным кольцом 2. В корпусе 1 размещендинамометр в виде нагрузочного цилиндра (НЦ) 3. Один торец последнего закреплен между уплотнительным кольцом 2 и корпусом 1, а на другом жестко закреплен захват 4 для испытываемого образца 5. В средней части НЦ 3 между торцами захватов 4 и 6 закреплены силоизмерительные элементы 8. Внутри НЦ 3 установлен с возможностью осевого перемещения второй захват 6 для образца 5. Захват 6 соединен со штоком 7, проходящим через уплотнительное кольцо 2. Прибор содержит механизм реверсирования нагрузки (МРН). Последний выполнен в виде сферической пяты 9, смонтированной на свободном торце штока 7, установленного на пяте 9 регулировочного болта 10 с упорной гайкой (УГ) 11, и двух нагрузочных рычагов 12 и 13, Рычаги 12 и 13 шарнирно закреплены на уплотнительном кольце 2.с Одни концы рычагов 12 и 13 соединены с пятой 9, а другие предназначены для взаимодействия с УГ 11. Для испытания образца 5 на сжатие при боковом давлении С, поднимают УГ 11 вверх и исключают МРН из работы. Боковое давление Рг на обра- ф зец 5 создается через канал 15 в корпусе 1.д1476345 Осевое давление Р на образец 5 создается нагрузкой на болт 10, передаваемой через пяту 9 и шток 7 до момента разрушения образца 5, Нагрузку на образец 5 фиксируют посредством элементов 8, Для испытания образца 5 на растяжение при боковом давлении вводят в работу МРН. 1Изобретение относится к физико-механическим испытаниям горных пород в лабораторных условиях, а именно к исследованию прочностных и деформ ационных свойств горных пород при различных видах напряженного состояния,Цель изобретения - упрощение конструкции и ловы шение точности испытаний.На чертеже представлена схема прибора для испытания горных пород при объемном напряженном состоянии.Прибор содержит цилиндрический корпус 1 с установленным в нем уплотнительным кольцом 2, Внутри корпуса 1 размещен динамометр, выполненный в виде нагрузочного цилиндра 3, один торец которого закреплен между уплотнительным кольцом 2 и корпусом 1, а на другом его торце жестко закреплен захват 4 для испытываемого образца 5. В нагрузочном цилиндре 3 установлен с воз можностью осевого перемещения второй захват 6 для испытываемого образца 5, соединенный со штоком 7, проходящим через уплотнительное кольцо 2, В средней части нагрузочного цилиндра 3 между торцами захватов 4 и 6 закреплены силоизмерительные элементы 8. Прибор содержит также механизм реверсирования нагрузки, выпол ненный в виде сферической пяты 9, смонтированной на свободном торце штока 7, установленного на сферической пяте 9 регулировочного болта 10 с упорной гайкой 11, и двух нагрузочных рычагов 12 и 13, шарнирно закрепленных на уплотнительном кольце 2 и соединенных между собой пружинами (не показаны) . Одни концы нагрузочных рычагов 12 и 13 соединены со сферической пятой 9, а другие предназначены для взаимодействия с упорной гайкой 11 через установленные на них опорные элементы 14. В корпусе 1 выполнен канал 15, а в нагрузочном цилиндре 3 - окна 16 и 17, служащие для создания бокового давления на образец 5 от насосной станции (не показана).Прибор работает следующим образом.Г 1 еред испытаниями осуществляют монтаж образца 5. Для этого устанавливают образец 5 породы в захват 4, соединенный с цилиндром 3, и центрируют его известными Для этого УГ 11 отпускают вниз до контакта с опорными элементами 14, установленными на концах рычагов 12 и 13. При этом нагрузка от болта 10 передается через УГ 11 и рычаги 12, 13 на пяту 9, которая через шток 7 сообщает образцу 5 растягивающее нагружение. 1 з. п. ф-лы. 1 ил. 2методами (элементы центровки не показаны), Затем производят заливку цементирующего материала 18 (сплава Вуда) взазор между образцом 5 и захватом 4, Послеостывания сплава Вуда в нагрузочный цилиндр 3 вводят второй захват 6 со штоком 7 до контакта торца образца 5 с опорной поверхностью захвата 6. Переворачивают цилиндр 3 и производят заливку цементирующего материала 18 в зазор между образцом 5 и захватом 6,После остывания сплава Вуда цилиндр 3с образцом 5, захватами 4 и 6 и штоком 7помещают в корпус 1. Закрепляют цилиндр 3в корпусе 1, зажав его уплотнительным кольцом 2, которое вворачивают в корпус 1.Затем на свободном торце штока 7 устанавливают механизм реверсирования нагрузки, после чего прибор подготовлен к испытаниям.Для испытания образца 5 на сжатиепри боковом давлении вращением упорнойгайки 11 поднимают ее и исключают механизм реверсирования нагрузки из работы(при этом осуществляется контакт междунижней плоскостью регулировочного болта 10 и верхней плоскостью сферической пяты 9), Боковое давление Р на образец 5создается насосом (не показан) через канал 15. Конструктивные особенности прибора (применение нагрузочного цилиндра 3,закрепленного в корпусе 1 и снабженного30 захватами 4 и 6, и использование штока 7с диаметром, равным диаметру образца 5)исключают появление напряжений сжатияили растяжения по оси образца 5. Осевоедавление Р на образец 5 создается с помощью пресса (не показан) .3 Нагрузка на образец 5 (осевая) фиксируется по показаниям тензостанции (непоказана), к которой подключаются наклеенные на нагрузочный цилиндр 3 силоизмерительные элементы 8 (тензорезисторы) .Так как при таком измерении нагрузокисключаются потери на трение на показания динамометра (роль динамометра выполняет нагрузочный цилиндр 3 с наклеенными силоизмерительными элементами 8),неизбежные в том случае, когда динамометр установлен за пределами образца,1476345 Формула изобретения Составитель Л. КлимовРедактор М. Петрова Техред И. Верес Корректор М. СамборскаяЗаказ 2 6/43 Тираж 790 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР13035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 точность измерения нагрузок повышается и не зависит от трения штока 7 в уплотнительном кольце 2,Испытания проводят по известным схемам с поддержанием бокового давления Р постоянным и с увеличением осевого давления Р до разрушения образца 5 с измерением деформации последнего в процессе испытания (на образец 5 при этом монтируются измерители деформации, на чертеже не показаны).Для испытания образца 5 на растяжение при боковом давлении вращением упорной гайки 11 опускают ее до контакта с опорными элементами 14. При этом обеспечивают рабочий зазор (3 - 5 мм) между верхней плоскостью сферической пяты 9 и нижней плоскостью регулировочного болта 10, Боковое давление на образец осуществляется так же, как и при предыдущем испь 1- тании. При сжатии прибора на прессе нагрузка сжатия реверсируется в нагрузку растяжения (применительно к образцу 5) через механизм реверсирования нагрузки: опорная плита пресса (не показана) регулировочный болт 10 - упорная гайка 11 - нагрузочные рычаги 12 и 13 - сферическая пята 9 - шток 7 - образец 5, Нагрузка на образец 5 фиксируется по изменениям сопротивления силоизмерительных элементов 8 на нагрузочном цилиндре 3 (при сжатии образца 5 стенки цилиндра 3 испытывают деформации растяжения, при растяжении образца 5 стенки цилиндра 3 испытывают деформацию сжатия).Таким образом, данный прибор для испытания горных пород при объемном напряженном состоянии имеет более простую конструкцию механизма реверсирования, что упрощает испытания, а отсутствие промежуточных звеньев от динамометра до образца исключает погрешность измерения, связанную с трением, что повышает точностьиспытаний. 1, Прибор для испытания горных породпри объемном напряженном состоянии, содер жащий цилиндрический корпус, установленное в нем уплотнительное кольцо, размещенные в корпусе захваты для испытываемого об разца, один из которых соединен с корпусом, шток, проходящий через уплотнительное кольцо и соединенный с вторым захватом, механизм реверсирования нагрузки и динамометр с силоизмерительными элементами, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции, механизм реверсирования нагрузки выполнен в виде сферической пяты, смонтированной на свободном торце 20 штока, установленного на сферической пяте регулировочного болта с упорной гайкой, и двух нагрузочных рычагов, шарнирно закрепленных на уплотнительном кольце так, что одни концы соединены со сферической пятой, а другие предназначены для взаимодействия с упорной гайкой.2. Прибор по п. 1, отличающийся тем,что, с целью повышения точности испытаний, динамометр выполнен в виде размещенного в корпусе нагрузочного цилиндра, один тоЗ 0 рец которого закреплен между уплотнительным кольцом и корпусом, а на другом торце жестко закреплен захват, при этом захват, соединенный со штоком, установлен в нагрузочном цилиндре с возможностью осевого перемещения, а силоизмерительные элементы закреплены в средней части нагрузочного цилиндра между торцами захватов.