Установка для испытания на прочность группы образцов

(57) Изобретеиспытательной области тения - расшир возможностей,у чения энергооб нагружении гру разрушающихся содержит раму ски с омоа ель а не Ф ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Всесоюзный научно-исследовательский институт горной геомеханики имаркшейдерского дела%В,1 .ДЛЯ ИСПЫТАНИЯБРАЗЦОВие относится ктехники. Цельение технологистановки путеммена при усталппы последоватобразцов. Уста1, размещенные13173 в одной плоскости зубчатые колеса (ЗК) 2, 3, 4, 5, последовательно сцепленные друг с другом в виде пря 3 емолинейного ряда. На первом в ряду ЗК 2 закреплен упругий элемент в виде пластины 6. На ЗК 3-5 закреплены захваты 7 для образцов 8, 9, 10. На ЗК 2 установлен толкатель (Т) 11 для -деформирования пластины 6. На ЗК 3-5 размещены Т 12-14 для изгиба образцов 8, 9, 10, С ЗК 2 через шестерню 16 связан привод 15 вращения, Установлены Т 11-14 с возможностью осевого перемещения вдоль диаметров ЗК 2-5. На торцах Т 11-14 имеютсясегменты, обеспечивающие регулировкудлины Т, превышающей диаметр ЗК 2-5,и взаимодействующие друг с другомпри вращении ЗК 2-5. При усталостномнагружении образцов 8-10 цикл нагружения состоит из двух пиков нагрузки,что задается видом Т 11. Если Т 11имеет сегмент только с одной стороныот оси пластины 6, то она участвуетв создании нагрузки в одном пике.Если Т 11 имеет два сегмента, то онаучаствует в каждом пике нагрузки.1 ил.1Изобретение относится к испытательной технике, в частности к установкам для исследования прочностныхи деформационных характеристик и ха-рактера разрушения образцов материалов типа горных пород в условияхэнергообмена между нагружающей системой и образцами.Цель изобретения - расширение технологических возможностей установки 10путем обеспечения энергообмена приусталостном нагружении группы последовательно разрушающихся образцов.На чертеже показана схема установки для испытания на прочность группыобразцов.Установка содержит раму 1, размещенные на ней в одной плоскостизубчатые колеса 2 - 5, последовательно сцепленные друг с другом в видепрямолинейного ряда, упругий элементв виде пластины 6, закрепленной напервом зубчатом колесе 2, захваты 7для образцов 8, 9, 10, закрепленныена колесах 3-.5, толкатель 11 для де 23формирования пластины 6, установленный на колесе 2, толкатели 12, 13и 14 для изгиба образцов 8, 9 и 10,установленные соответственно на колесах 3-5, привод 15 вращения, связанный через шестерню 16 с зубчатым колесом 2, и приспособление 17 для ручного поворота зубчатых колес 2-5при работе установки в режиме однократного постепенного нагружения образцов изгибом,Толкатели 11-14 установлены наколесах 2-5 с возможностью осевогоперемещения вдоль диаметров колес.На торцах толкателей 11-14 выполненьсегменты, обеспечивающие регулировкудлины толкателей и взаимодействующиедруг с другом при вращении колес 2-5Длина толкателей 11-14 превышает диаметр колес 2-5,Установка работает следующим образом.Схема сборки установки определяется схемой нагружения образцов в груп.пе. При усталостном нагружении циклнагружения состоит из двух пиков нагрузки, при этом схема сборки определяет участие энергии системы в обоих пиках цикла или только в одном.Для изображенной схемы реализуетсянагружение группы образцов 8, 9, 10с участием энергии системы только водном из двух пиков цикла. Если толкатель 11 имеет сегмент только с одной стороны от оси упругой пластины 6, то она как энергонакопительучаствует в создании нагрузки только в одном пике, если толкатель 11имеет два сегмента, как толкатели 12,13, 14, то упругая пластина 6 участвует в каждом пике нагрузки, При испытании с частичным участием нагружающей системы, как показано на чертеже, включают привод 15 и шестерня 16 вращает колеса 2-5 во встречных направлениях. При повороте колесо 2 вращается по часовой стрелке;толкатель 11 входит сегментом в контакт с сегментом толкателя 12, а последний вторым сегментом контактирует с сегментом толкателя 13 и так далее с участием всех толкателей, Происходит осевое смещение толкателей 12-14 в направляющих относительно своих начальных положений в соответствии с характеристиками жесткости упругой пластины 6 и образцов 8, 10 9, 10. Если жесткость пластины 6 выше суммарной изгибной жесткости образцов 8-10, то происходит изгиб образцов больший, чем изгиб упругой пластины 6. Если суммарная жесткость 15 образцов 8-10 выше жесткости пластины Ь, ее изгиб увеличивается, а изгиб образцов 8-10 уменьшается. При дальнейшем повороте колес 2-5 на 180 наступает новый пик нагружения образ цов 8-10, но упругий элемент (пластина 6) в этом нагружении не участвует, Нагружение образцов 8-10 происходит от взаимодействия толкателей 12, 13, 14, при этом деформация образцов 8-10 зависит от соотношения жесткостей самих образцов. Так, если жесткость образца 8 выше суммарной жесткости образцов 9, 10, происходит незначительная деформация образца 8 и З 0 деформация образцов 9 и 10 так, что деформация образца 9 будет близка к величине, равной сумме превышения толкателями 12 и 13 диаметра колес. Деформация образца 10 будет большей 35 деформации образца 9 на величину превышения толкателями 13 и 14 диаметра колес. При равенстве жесткостей образцов деформации образцов 8 и 10 будут равны друг другу, деформация 40 центрального образца 9 равна нулю. При большем количестве образцов их деформации определяются с учетом их жесткостей. На этом заканчивается цикл нагружения, При применении тол кателя 11 для изгиба упругого элемента с двумя сегментами получают цикл нагружения с двумя равными пиками, если оба сегмента толкателя 11 превышают диаметр колеса 2 на равные вели чины, или с неравными пиками, если превышения сегментов различны. Асимметрия цикла определяется различием положения сегментов на толкателях. При многократном нагружении образцов 55 наступает предел усталостной прочности на одном или нескольких образцах, происходит их разрушение. При разрушении каждого из них изменяется суммарная жесткость системы и перераспределение деформаций на образцах, а в момент разрушения разрушаемый образец получает часть энергии от упруго-деформированных образцов и пластины 6. Характер разрушения образца зависит от избытка полученной энергии по сравнению с энергией, поглощаемой образцом. При разрушении любого из образцов 8-10 его толкатель 12- 14 продолжает участвовать в деформировании остальных образцов, но не оказывает сопротивления осевому перемещению, чем и достигается перераспределение деформаций на системе образцов. Происходит поочередное разрушение образцов с передачей энергии и с изменением пределов деформирования образцов, как зто имеет место при работе, например, слоев кровли в горных выработках.Повторные испытания.с группой других образцов проводят при другой жесткости упругого элемента (пластины 6) .при других длинах толкателей.Для испытания группы образцов при отсутствии влияния нагружающей системы вместо упругого элемента (пластины 6) устанавливают один из образцов.При определенной увеличенной длине толкателей 12-14 и увеличенной жесткости пластины 6 установка обеспечйвает энергообмен группы образцов в режиме однократного нагружения с постепенным ростом деформаций с пооче-редным разрушением образцов. Для работы в этом режиме поворот колес производится с помощью приспособления 17. При постепенном повороте колес 2-5 происходит постепенное деформирование образцов 8-10 с поочередным разрушением и с пригружением при разрушении.Формула изобретения Установка для испытания на прочность группы образцов, содержащая раму, размещенные на ней в одной плоскости зубчатые колеса, захваты для образцов, закрепленные на зубчатых колесах, привод вращения и упругий элемент, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью расширения технологических возможностей установки путем обеспечения энергообмена при усталостном нагружении группы последо131731 Составитель В.ТальвоишРедактор В,Ковтун Техред А,Кравчук Корректор С.Ыекмар Заказ 2415/38 Тираж 776 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4 вательно разрушающихся образцов, она снабжена толкателями с сегментами на торцах для деформирования образцов и упругого элемента, установленными на зубчатых колесах с возможностью осевого перемещения вдоль диа,метров зубчатых колес, зубчатые колеса выполнены равными по диаметру и .последовательно сцеплены друг с другом в виде прямолинейного ряда, при 10 8 6этом первое в ряду зубчатое колесосоединено с приводом вращения, упругий элемент выполнен в виде пластины, закрепленной на первом в ряду зубчатом колесе, а толкатели выполненыс возможностью регулировки их длины,превышающеи диаметр зубчатых колес,и расположены на зубчатых колесах свозможностью взаимодействия сегментов при вращении колес.