Установка для испытания твердых тел при трехосном сжатии

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Соцыалистических Республик(5 цМ л 2 О 01 М 3/10 с присоединением заявки М 9 -Государственный комитет СССР по делам изобретений И открытий(72) Авторыизобретения О.А,Байконуров, М.М.Магауянов и В.А.Мельников Казахский политехнический институт им, В.И.Ленина(54) УСТАНОВКА ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ТВЕРДЫХ ТЕЛ ПРИ ТРЕХОСНОМ СЖАТИИИзобретение относится к области испытаний, в частности к нагрузочному оборудованию; оно может быть использовано в горном деле, геологии, строительстве и т.д.Йзвестна установка для испытания твердых тел при трехмерном напряженном состоянии, включающая источник давления, гидростатические камеры с рабочими полостями, снабженные плунжерами, последовательно соединенными между собой и с поршнем гидравлического пресса 1,Недостаток указанной установки состоит в том, что осевое давление в гидростатических камерах создается с помощью гидроцилиндров, а боковое давление - за счет гидростатического сжатия рабочей среды. Установ ка нуждается во внешнем источнике давления, а также не предусмотрены длительные испытания,Наиболее близкой к описываемому изобретению по технической сущнос ти и достигаемому эффекту является установка для испытания твердых .тел при трехосном сжатии, содержащая заполненную рабочей средой гщросттическую камеру, выполненную 30 внутри с кольцеобразным опорным выступом,крышку,поджимаемую к этомувыступу, установленный внутри камерыпуансон, выполненный с возможностьюперемещения вдоль продольной оси.ипредназначенный для установки испытуемого образца, и привод пуансона 21,Недостаток известной установкизаключается в том, что давление вгидростатической камере создаетсяс помощью сложной злектрогидравлической системы. При этом возникаюттрудности в обеспечении стабильности создаваемого давления, особеннопри длительных испытаниях, а такженеобходимы внешние источникиэнергии, что приводит к большимэнергетическим затратам.Целью изобретения является снижение энергетических затрат установки,Цель достигается тем, что гидростатическая камера выполнена герметичной, привод установлен в камере,а установка снабжена диафрагмой сцентральным отверстием, размещеннойна кольцевом опорном выступе, пятой,взаимодействующей с пуансоном и5 10 15 20 25 40 Формула изобретения бО б 5 подпружиненной в направлении его движения, и плунжером, расположен"ным на ныходном валу привода и взаимодействующим с пятой.На фиг,1 изображена конструктивная схема предлагаемой установки; на фиг,2 - схема подготовки установки к работе; на фиг.3 - тарироночные графики снязи между давлением на крышку Р и ее перемещением А Установка для испытания твердыхтел содержит заполненную,рабочейсредой герметичную гидростатическуюкамеру 1, выполненную ннутри с кольцеобразным опорным выступом 2,крышку 3, поджимаемую к выступу 2 сиомощью прижимных винтов 4 с упорными подшипниками 5, установленныйвнутри камеры пуансон 6, выполненный с возможностью перемещения вдольпродольной оси. Образец 7 помещенпод шаровую опору 8 на пуансон 6.В камере 1 установлен привод 9.Установка снабжена диафрагмой 10 сцентральным отверстием 11, размещенной на кольцевом опорном выступе 2,пятой 12, взаимодействующей с пуансоном 6 и подпружиненной в направлении его движения пружиной 13. Плунжер 14 связан через полумуфту 15 средуктором 16 привода 9, На пяте 12и плунжере 14 имеются кольцевыевыточки под шарики 17, предназначенныедля снижения трения между ними.Кроме того, установка снабжена индикатором 18 перемещений, на ножкекоторого имеется головка со сферической выемкой 19 а также опорой 20,устанавливаемой над камерой приснятой крышке 3.Установка работает следующимобразом.После установки образца 7 закручивают прижимные винты 4. В результате нижняя часть крышки 3 перемещается внутрь камеры 1, при этомпружина 13 сжимается, создаваяосевое давление на образец 7, а рабочая среда вытесняется погружаемымобраэцом. Излишки масла выходятчерез зазор .междукрышкой 3 икорпусом камеры 1, При достижениикрышкой 3 диафрагмы 10 и ее сжатиивыход масла прекращается и начинается рОст бокового давления на образец,Давление рабочей среды увеличивается пропорционально перемещению крышки.бПросачивание масла из камерыисключается тем, что упругая проКладка работает в условиях объемногосжатия, т.е. чем больше давлениерабочей среды, тем сильнее распорупругой прокладки в кольцевом зазоре между нижним торцом крышки иверхним опорным выступом камеры итем лучше эффект уплотнения. В результате этого обеспечиваетсястабильность боковбго давления, в течение длительного времени без применения внешних источников давления.1 ариронка установки заключается в следующемВначале определяют связь между йеремещенйями крышки 3 относительнс корпуса камеры 1, заполненной маслом, и внешним усилием при отсутствии пружины .13 и образца 7, а затем устанавливают связь между перемещениями крышки 3 откосительно корпуса камеры 1 и давлением при наличии пружины и шаблона, заменяющего образец. Первая связь характеризует упругость мембраны Р = 1 ( Х ), работающей в условиях объемного сжатия, создаваемого маслом. Вторая связь Р-(,)характеризует осевое давление на образец. Перед испытанием система осевого нагружения выводится на нулевой уровень, для чего, пользуясь графиком, определяют значение Л, соответствующее той боковой нагрузке, на которой предполагается проводить испытания. Индикатор 18 перемещений, на ножке которого имеется головка со сферической выемкой 19, устанавливают над камерой на свободно лежащей опоре 20 при снятой крышке, Нулево".положение индикатора перемещений фиксируется при свободном касании ножки индикатора поверхности мембраны, после чего индикатор устанавливают над опорой с шариком.Затем, пользуясь приводом 9, перемещают плунжер 14 до того момента, когда опора с шариком вынодкт стрелку индикатора на необходимую величину 3, После этого поднимают систему осевого нагружения на высоту о, равную величине сжатия пружины, найденную из тарировочного графика, и обеспечивающую заданную осевую нагрузку на образец. Палее устанавлквают крышку и производят нагружение образца. Измерение деформаций образца осуществляют иэнестными способами. Описываемая установка проста по 50 конструкции, не требует большихзатрат на изготовление и значительно снижает энергетические затраты, так как не нуждается во внешних источникахпостоянного давле ния. Установка для испытания твердых тел при трехосном сжатии, содержащая заполненную рабочей средой гидростатическую камеру, выполненную внутри с кольцеобраэным опорным ныступом, крышку, поджимаемую к этому выступу, установленный внутри камеры пуансон, выполненный с/ возможностью перемещения вдоль продольной оси и предназначенный для установки испытуемого образца, и привод пуансона, о т л и ч а ю щ ая с я. тем, что, с целью снижения энергетических затрат установки, гидростатическая камера выполнена герметичной, привод установлен в камере, установка снабжена диафрагмой с центральным отверстием, размещенной на кольцевом опорном выступе, пятой, взаимодействующей с пуансоном и подпружиненной в направлении его движения, и плунжером,расположенным на выходном валупривоДа и взаимодействующим с пятой.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССРФ 299754, кл. С 01 Ь 34/01, 1969.2. Протодъяконова М.М. Механические свойства горных пород.М.,изд. АН СССР, 1963, с.44, рис,7