Установка для испытания образцов материалов

(51) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫ ПИС ЗОБРЕТЕН ПЬСТВУ(54) УСТАНОВКА ДЛЯЦОВ МАТЕРИАЛОВ ИСПЫТ(57) Изобретение относится к испыта тельной технике и предназначено для испытания горных пород и материалов используемых при изготовлении горных крепей, на прочность при одноосном нагрухенин. Цель - расширение техно логических возможностей установки ователь аники СС 79 ТОРСИОМУ Сви(71) Всесоюзный научно-иссский институт горной геомемаркшейдерского дела1298593 путем обеспечения ступенчатого нагружения образца при заданных чередующихся приращениях сжимающей и растягивающей нагрузок, деформаций иодновременные испытания двух образцовс противоположным по направлению развитием деформаций. На силовой раме 1размещен нагруэочный гидроцилиндр(ГЦ)2 с поршнем 3 и штоком 4. С нимсоединен захват 5 для образца 7, азахват 6 прикреплен к раме 1, Соосно ГЦ 2 на его торцах установленыосновной и дополнительный компенсационные ГЦ 8 и 9 с .поршнями 10. Вих полостях размещены силовые пружины 11, контактирующие с поршнями 10.Полости ГЦ 2 через вентили (В) 13 Изобретение относится к испытательной технике, к установкам для испытания образцов материалов,в частности горных пород и материалов, используемых при изготовлении горных 5 крепей, на прочность при одноосном нагружении.Цель изобретения - расширение технологических возможностей установки путем обеспечения ступенчатого на О гружения образца при заданных чередующихся приращениях сжимающей и растягивающей нагрузок.Кроме того, целью изобретения являются испытания образца при заданных чередующихся приращениях сжимающих и растягивающих деформаций, иодновременные испытания двух образцов с противоположным по направлению развитием деформаций,20На чертеже показана схема установки для испытания образцов материалов.Установка содержит силовую раму1, размещенный в ней нагруэочный гидроцилиндр 2 двухстороннего действия с поршнем 3 и штоком 4, захваты 5 и 6 для образца 7, из которых захват 5 соединен с одним иэ торцов штока 4, а захват 6 прикреплен к силовой раме 1, основной и дополнительный компенсационные гидроцилиндры 8 и 9поршнями 10, установленные соосно и 14 сообщены с источником 12 давления, который связан с полостямиГЦ 8 и 9 через В 15. На раме 1 установлен гидроаккумулятор (ГА) 16, сообщенный В 17,18 с полостями ГЦ 2,и винт 19 для изменения объема ГА 16,Полости ГЦ 8 и 9 сообщены через В 20и 2 1 с полостями ГЦ 2. Поршни 10установлены на штоке 4, проходящемчерез полости ГЦ 8 и 9, частично заполненные жидкостью. Установка может иметь дополнительные захваты 22,23 для образца 24, Заполняют ГА 16и полости ГЦ 2 и 8 жидкостью. Поршень 3 смещается влево и через захваты 5,22 нагружает образцы 7,24. 2 з.п.ф-лы, 1 ил,2нагрузочному гидроцилиндру 2 и закрепленные на его противоположных торцах силовые пружины 11, установленные в полостях компенсационных гидроцилиндров 8 и 9 и контактирующиес их поршнями 10, источник 12 давления жидкости, сообщенный через вентили 13 и 14 с полостями нагрузочногогидроцилиндра 2 и через вентили 15 сполостями компенсационных гидроцилиндров 8 и 9, гидроаккумулятор 16,установленный на силовой раме 1 исообщенный через вентили 17 и 18 сполостями нагрузочного гидроцилиндра2, и винт 19, установленный на силовой раме 1 и предназначенный для изменения объема гидроаккумулятора 16.Полости компенсационных гидроцилиндров 8 и 9 сообщены через вентили 20 и 21 с полостями нагрузочногогидроцилиндра 2.Поршни 10 компенсационных гидроцилиндров 8 и 9 установлены на штоке 4, проходящем через полости компенсационных гидроцилиндров 8 и 9,с возможностью перемещения относительно этого штока 4,Полости компенсационных гидроцилиндров 8 и 9 при необходимостичастично заполняются жидкостью. Дляодновременного испытания двух образцов установка снабжается дополнитепьными захватами 22 и 23 для об 1298593разца 24, из которых захват 22 соединен со вторым торцом штока 4 нагрузочного гидроцилиндра 2, а захват 23 прикреплен к силовой раме 1.Установка работает следующим образом.Для работы в режиме заданных приращений нагрузок установку собирают по приведенной на чертеже схеме, В зависимости от задач испытаний на 10 установке размещают один испытуемый образец 7 или два испытуемых образца 7 и 24,Включают источник 12 давления и при открытых вентилях 13, 14, 17 и 15 18 заполняют гидроаккумулятор 16 и полости нагрузочного гидроцилиндра 2 жидкостью под давлением, величина давления выбирается из расчета обеспечения сжатия пружин 11 и сжатия и 20 растяжения образцов 7 и 24 до заданной нагрузки. Ксли по задаче требуется на первой ступени нагрузить образецсжимающей, а образец 24 растя гивающей нагрузками,то закрывают вен тили 17, 13 и 14. Открывают вентиль 20, жидкость из левой (по чертежу) полости нагрузочного гидроцилиндра 2 поступает в полость компенсационного цилиндра 6, перемещает поршень 10 этого гидроцилиндра 8 вдоль штока 4. Происходит деформирование силовой пружины 11, размещенной в полости гидроцилиндра 8, при этом давление в левой подпоршневой поло сти гидроцилиндра 2 падает по отношению к давлению в правой полости этого гидроцилиндра, поршень 3 эа счет разности давлений смещается влево и через шток 4 и захваты 5 40 и 22 нагружает образцы 7 и 24 соответственно сжимающей и растягивающей нагрузками. Перемещение поршня 3 и нагруже ние образцов 7 и 24 прекращается в момент, когда сумма усилий на двух образцах 7 и 24 и на пружине 11 равна усилию на поршне 3 от действия давления жидкости в гидроаккумуляторе 16. Нагружение образцов 7 и 24 прекращается, и в этом состоянии они выдерживаются заданное время, Для плавного пригружения образцов 7 и 24 с увеличением нагрузок в прежнем направлении открывают вентиль 14 и с помощью источника 12 повышают давление в гидроаккумуляторе 16 и соеди не нной с ним полос ти гидроцилн ндра 2,Лля плавного уменьшения нагрузок на образцах 7 и 24 открывают вентиль 13 и повышают давление в левой полости гидроцилиндра.2, Постепенным повышением давления в левой полости гидроцилиндра 2 уравнивают это давление с давлением в правой полости и в момент равенства давлений образцы 7 и 24 имеют нулевые нагрузки, Закрывают вентиль 20, открывают вентиль 15 и сбрасывают давление в этом компенсационном гидроцилиндре 8, возвращая его поршень 10 и пружину 11 в исходное положение, Для нагружения образцов 7 и 24 нагрузками противоположного знака закрывают венти. ли 13,14 и 18 и открывают вентиль 21. Происходит сброс давления в правой полости нагрузочпого гидроцилиндра 2 с соответствующим перемещением штока 4 и нагружением образца 7 растягивающей, а образца 24 сжимающей нагрузками в пределах, допустимых деформацией пружины 11 компенсационного гидроцилиндра 9.Возвращение штока 4 с захватами 5 и 22 в исходное положение осуществляется аналогично возвращению его после смещения влево. Для нагружения образцов 7 и 24 до следующей ступени приращения нагрузки при нейтральном положении поршня 3 изменяют давление в гидроаккумуляторе 16 и нагружение повторяют до уровней нагрузки на образцах 7 и 24, отличающихся от уровней в предыдущем нагружении. Действуя таким образом, исследуют влияние путей нагружения на конечные прочностные и деформационные свойства и эффект разрушения материала при ступенчатом нагружении при заданных приращениях сжимающей и растягивающей рагрузок на образцах.Для работы в режиме заданных приращений деформаций удаляют пружины 11, а полости компенсационных гидро- цилиндров 8 и 9 частично заполняют жидкостью через вентили 15. Объем заполнения компенсационных гидроцилиндров 8 и 9 определяет величину перемещения поршня 3 и штока 4 с захватами 5 и 22 при перетеканни жидкости из полости нагрузочного гидро- цилиндра 2 в полости компенсационных гидроцилиндров 8 и 9. Перемещение поршня 3 и штока 4 прекращается,ко1298593 ВНИИПИ Заказ 879/43, Тираж 777 ПодписноеПроизв,-полигр, пр-тие г. Ужгород, ул. Проектная,гда весь свободный от жидкости объем в компенсационном гицроцилиндре 8 или 9 заполняется жидкостью, поступающей из соответствующей полости нагрузочного гидроцилиндра 2. В остальном работа на установке аналогична работе в предыдущем режиме, но испытания проходят при заданных приращениях сжимающих и растягивающих деформаций образцов 7 и 24. 10Во всех режимах скорость нагрухения и деформирования образцов 7 и 24 определяется скоростью перетекания жидкости из полостей нагрузочного гидроцилиндра 2 в полости ком пенсэционных гидроцилиндров 8 и 9, что задается вентилями 20 и 21. Для обеспечения эффективной работы установки используется гидроак кумулятор 16 с регулируемым запасом энергии, При подъеме винта 19 увеличивается полезный объем гидроаккумулятора 16, что увеличивает запас энергии на нем при низких давлениях. 25 Большой запас энергии необходим при работе в силовом режиме, когда необходимо преодолевать сопротивление силовых пружин 11 при больших перемещениях поршней 10. При работе в де формационном режиме запас энергии меньше, но необходимы большие давления жидкости. Для этого уменьшают объем полости гидроаккумулятора 16 винтом 19 и при меньшем объеме и боль 35 шем давлении интенсивность падения давления возрастает, что и требуется для перемещения поршня 3 в деформационном режиме с минимальным сжатием жидкости з полости компенсаци онного гидроцилиндра 8 или 9,1 Ступенчатое нагружение в режиме заданных приращений нагрузок или деформаций позволяет оценить несущую 45 способность горных пород в зонах посадок кровли, суммарную устойчивость горных пород и податливых крепей, а деформирование с зеркально противоположным развитием деформаций 50 позволяет определить индивидуальную долговечность различных материалов, составляющих двухкомпонентный силовой элемент, например, напряженный железобетон. Формула изобретения 1. Установка для испытания образцов материалов, содержащая силовуюраму, размещенный в ней нагрузочныйгидроцнлиндр двухстороннего действияс поршнем и штоком, компенсационныйгидроцилиндр с поршнем, закрепленныйна одном из торцов нагрузочного гидроцилиндра соосно последнему, захваты для образца, один из которых закреплен на силовой раме, а второйсоединен с одним из торцов штока нагрузочного гидроцилиндра, и источникдавления, сообщенный с полостями нагрузочного гидроцилиндра, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с цельюрасширения технологических возможностей установки путем обеспечения ступенчатого нагружения образца при заданных чередующихся приращениях сжимающей и растягивающей нагрузок, онаснабжена дополнительным компенсационным гидроцилиндром, закрепленным соосно на втором торце нагрузочногогидроцилиндра, и силовыми пружинами,установленными в полостях компенсационных гидроцилиндров и контактирующих с их поршнями, при этом штокнагрузочного гидроцилиндра проходитчерез полости компенсационных гидроцилиндров, поршни компенсационныхгидроцилиндров установлены на штокенагрузочного гидроцилиндра с возможностью перемещения относительно этого штока, а полости компенсационныхгидропилиндров сообщены через вентилис полостями нагрузочного гидроцилиндра.2. Установка по п. 1, о т л и ч аю щ а я с я тем, что, с целью испытания образца при заданных чередующихся приращениях сжимающих и растягивающих деформаций, полости компенсационных гидроцилиндров частично заполнены жидкостью,3, Установка по п. 1, о т л и ч аю щ а я с я тем, что, с целью одновременного испытания двух образцовс противоположным по направлению развитием деформаций, она снабжена дополнительными захватами, установленными, соответственно, на силовой рамеи втором торце штока нагруэочного гидроцилиндра.