Установка для прочностных испытаний группы образцов материалов

СОЮЗ СОВЕТСНИСОЦИАЛ ИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИН 2 9) 01 М 3/1 О, Е 21 С 39/О ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯАВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ-0 юл. В 3научно-исслерной геомеха пытавател тенияяк заового дела 088. 8)видетельство21 С 39/00) ствия СР85.,об нии ис анни 1 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬПИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Всесоюзныйский институт гмаркшейдерского(54) УСТАНОВКА ДЛЯ ПРОЧНОСТ 11 ЫХ ИСПЬТАНИЙ ГРУППЫ ОБРАЗЦОВ МАТЕРИАЛОВ(57) Изобретение относится тельной технике. Цель изобр приближение условий испытан бойным путем обеспечения си и деформационного взаимодеиъемном напряженном состоя туемых образцов, На основ1453230 размещены гидроцилиндры (Г) 2-4 споршнями 5 и штоками б, установленными с воэможностью вращения и осевогоперемещения и имеющими реэьбовыеучастки 7 и хвостовики 8. В подпоршневых полостях Г 2-4 размещены захваты 9,10 для группы образцов 11-13,связанные с поршнями 5Полости Г 24 сообщены с напорной и сливной магистралями (М)14,15. Установка имеетсредство нагружения, выполненное ввиде установленного на основании 1привода (П) 1 б вращения с регулируемым крутящим моментом и кинематически связанных с ним зубчатых колес17-19, установленных на хвостовиках8Внутри Г 2-4 выполнены резьбовые Изобретение относится к испытательной технике, в частности к установкамдля прочностных испытаний образцовматериалов, преимущественно горныхпород.Цель изобретения - приближениеусловий испытания к забойным путемобеспечения силового и деформационного взаимодействия при объемном напряженном состоянии испытуемых образцов.На чертеже показана схема установки для прочностных испытаний группыобразцов материалов,Установка содержит основание 1,размещенные на нем гидроцилиндры 24 по числу испытуемых образцов споршнями 5 и штоками б, имеющимирезьбовые участки 7 и хвостовики 8,захваты 9 и 10 для группы испытуемыхобразцов 11-13, размещенные в подпоршневых. полостях гидроцилиндров 24 напорную 14 и сливную 15 магистраЭ25ли, сообщенные с подпоршневыми полостями гидроцилиндров 2-4, и средствонагружения, выполненное в виде установленного на основании 1 привода16 вращения с регулируемым крутящиммоментом и зубчатых колес. 17-19, установленных на хвостовиках 8 штоков 6гидроцилиндров 2-4 и кинематическисвязанных с приводом 16 вращения. участки 20, сопряженные с участками7. Через М 14 подают жидкость поддавлением в Г 2-4, создавая боковуюнагрузку на образцах 11-13. Включают П 16 и вращением колес 17-19,преобразующимся. штоками 6 в поступательное перемещение поршней 5, пригружают образцы 11-13 осевой и боковой нагрузками до равенства моментаГ 16 сопротивлению деформации образцов 11-13, Затем разгружают один изобразцов 11-13 от боковой нагрузки,соединяя полость соответствующего Гс М 15. При этом снижается общеесопротивление деформации и происходит дополнительное пригружение осталь"ных образцов от П 16, 1 ил. На внутренних поверхностях гид-,роцилиндров 2-4 выполнены реэьбовыеучастки 20, сопряженные с реэьбовымиучастками 7 штоков 6. Последние соединены с поршнями 5 через опорныеподшипники 21, а на хвостовиках 8штоков 6 выполнены канавки 22 дляшпонок 23, что обеспечивает вращениеи осевое перемещение штоков б,Поршни 5 в гидроцилиндрах 2-4взаимодействуют с захватами 9,Установка работает следующим образом. Через напорную магистраль 14 заполняют подпоршневые полости гидро- цилиндров 2-4 рабочей жидкостью и создают начальное давление в соответствии с распределением боковой нагрузки в зоне забоя, Включают привод 116 и устанавливают заданный крутящий момент, При вращении зубчатых колес17-19 штоки б вращаются и перемещают.ся внутрь полостей гидроцилиндров2-4 вместе с поршнями 5. Происходитосевое деформирование образцов 11-13и повышение давления жидкости в подпоршневых полостях гидроцилиндров2-4 благодаря перемещениям поршней5 в замкнутый объем подпоршневых полостей. Происходит рост суммарногокрутящего момента, противодействующего моменту на приводе 16. Наступа14532 ет момент, когда крутящие моментыуравновесят друг друга и деформирование образцов 11-13 прекращается,Каждый из образцов 11 - 13 находится5при неизменном индивидуальном напряженном состоянии и неизменной осевой деформации, и это положение соответствует состоянию пород вблизи забоя под установившемся опорным дав Олением без перемещения забоя,При перемещении эоны повышенногогорного давления или при перемещениизабоя это состояние нарушается, отдельные элементы разгружаются от бокового давления частично или полностью, остальные элементы в связи сэтим пригружаются, Для воспроизведения этого производят сброс боковогодавления в одном из гидроцилиндров 202-4, открыт для этого соответствующийвентиль магистрали 15 слива. Присбросе давления на одном из гидроцилиндров 2-4 уменьшается сопротивление трения в резьбовом соединении 25штока 6 и данного гидроцилиндра,уменьшается крутящий момент на данномштоке 6 и суммарный крутящий моментна группе штоков 6 гидроцилиндров2-4. Момент привода 16 вращения ста" зОновится большим момента сопротивления штоков 6, последние дополнительно поворачиваются и перемещаютсявнутрь гидроцилиндров 2-4, пригружаяостальные образцы осевой и боковойнагрузками и деформируя их в осевомнаправлении. Осевое пригружение ирост боковой нагрузки испытывает иобразец, установленный в гидроцилиндре, где осуществляется сброс давле ОнияПодрастание осевой и боковой нагрузок и деформаций идет до увеличениясуммарного момента на штоках 6 довеличины крутящего момента привода 4516, а затем положение вновь становится неизменным, но уже при новом распределении нагрузок и деформаций наобразцах 11-13. Действуя таким образом, производят перераспределениенагрузок, осевых и боковых, и осевыхдеформаций на образцах 11-13 в соответствии с изменениями напряжений идеформаций в забойной зоне. Изменяютскорости перераспределения, величинынагрузок, боковых давлений, .порядоксброса нагрузок и величины сбрасываемых нагрузок и всякий раз регистрируют энергоемкость разрушения всех 3 Ообразцов 11 - 13 в группе. В результате определяют условия, обеспечивающие наименьшую энергоемкость разрушения для добычного забоя, и условия, обеспечивающие наибольшую устойчивость пород, в которых раэмещены горные выработки.Соотношением диаметров зубчатых колес 17-19 и шагом реэьб на штоках 6 подбирают соотношения скоростей деформирования образцов 11-13 в осевом направлении и соотношения суммарных (осевых и боковой) нагрузок на образцах. Число образцов подбирают в соответстйии с числом характерных зон напряженных участков массива в районе забоя, работу которого изучают,Изобретение позволяет проводить исследование работы группы образцов под нагрузкой в условиях, соответствующих забойным по виду напряженного состояния (объемное напряженное состояние), и по характеру инициирования перераспределения (путем изменения боковой нагрузки),.Это позволяет определять работу частичного деформирования и работу разрушения группы образцов при различных условиях взаимодействия и на основании этих определений находить условия для обеспечения наибольшей устойчивости или наименьшей энергоемкости разрушения в зависимости от назначения забоя и требований к породам, взаимодействие которых исследуют. формула изобретения Установка для прочностных испытаний группы образцов материалов, содержащая основание, размещенные на нем гидроцилиндры по числу испытуемых образцов с поршнями и штоками, имеющими резьбовые участки, захваты, для испытуемых образцов, связанные с поршнями гидроцилиндров, напорную и сливную магистрали, связанные с полостями гидроцилиндров, и средство нагружения, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью приближения условий испытания к забойным путем обеспечения силового и деформационного взаимодействия при объемном напряженном состоянии испытуемых образцов, средство нагружения выполнено в виде установленного на основании привода вращения с регулируемым крутящим моментом и зубчатых колес, установленных на5 1453230 6штоках гидроцилиндров и кинематнчес- участками штоков, захваты установлеки связанных с приводом вращения, ны в подпоршневь 1 х полостях гидроципри этом на внутренних поверхностях линдров, а штоки установлены с возгидроцилиндров выполнены резьбовые5можностью вращения и осевого перемеучастки, сопряженные с резьбовыми щения,Составитель В,ТапьвойшРедактор М.Бланар Техред М.Дидык Корректор В. ГирнякЗаказ 7274/37 Тираж 788 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4