RU130709U1

RU130709U1 - INSTALLATION FOR TESTING MODELS OF EQUIVALENT MATERIALS AND SAMPLES OF ROCKS

Info

Publication number: RU130709U1
Application number: RU2012141544/28U
Authority: RU
Inventors: Сергей Вадимович Цирель; Евгений Васильевич Лодус; Антон Анатольевич Павлович
Priority date: 2012-10-01
Filing date: 2012-10-01
Publication date: 2013-07-27

Abstract

1. Установка для испытания моделей из эквивалентных материалов и образцов горных пород, содержащая основание, установленные на нем полку, захват для образца и механизм нагружения, связанный с захватом, отличающаяся тем, что механизм нагружения выполнен в виде диска вращения, на торцевой поверхности которого выполнена кольцевая канавка, двух роликов качения, оппозитно размещенных в канавке, двух жестких параллельных упоров, расположенных в плоскости, параллельной плоскости вращения диска, каждый из которых одним концом соединен с соответствующим роликом, а другим концом жестко соединен с захватом и снабжен приводом вращения, при этом диск вращения эксцентрично закреплен на валу привода вращения.2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что привод вращения выполнен с возможностью регулирования скорости вращения.3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что диск вращения установлен на валу с возможностью регулирования эксцентриситета.1. Installation for testing models of equivalent materials and rock samples, containing a base, a shelf mounted on it, a grip for the sample and a loading mechanism associated with the grip, characterized in that the loading mechanism is made in the form of a rotation disk, on the end surface of which is made annular groove, two rolling rollers, opposite placed in the groove, two rigid parallel stops located in a plane parallel to the plane of rotation of the disk, each of which is connected at one end to a respective a fixed roller, and the other end is rigidly connected to the grip and provided with a rotation drive, while the rotation disk is eccentrically mounted on the shaft of the rotation drive. 2. Installation according to claim 1, characterized in that the rotation drive is configured to control the rotation speed. Installation according to claim 1, characterized in that the rotation disk is mounted on the shaft with the ability to control eccentricity.

Description

Полезная модель относится к области вибрационной техники и предназначена для исследования образцов горных пород и моделей из эквивалентных материалов на воздействие механических колебаний, а именно, волн Рэлея.The utility model relates to the field of vibration technology and is intended for the study of rock samples and models of equivalent materials on the impact of mechanical vibrations, namely, Rayleigh waves.

При неглубоких землетрясениях, составляющих большую часть (70-80%) всех землетрясений, наиболее мощными и опасными являются поверхностные волны, и в первую очередь - волны Рэлея, под действием которых элементы среды или сооружений совершают круговые или эллиптические движения (Аки К., Ричарде П. Количественная сейсмология: Теория и методы. Т.1., М.: Мир, 1983, 520 с.).In shallow earthquakes, which make up the bulk (70-80%) of all earthquakes, the most powerful and dangerous are surface waves, and first of all, Rayleigh waves, under the influence of which elements of the medium or structures make circular or elliptical movements (Aki K., Richard P. Quantitative Seismology: Theory and Methods, Vol. 1, Moscow: Mir, 1983, 520 pp.).

Известен стенд для испытаний моделей гидротехнических сооружений на сейсмическое воздействие по патенту СССР №SU 1838771, МПК G01M 10/00, Е02В 1/02, опубл. 30.08.1993 г.), содержащий опорную пластину для жесткого крепления модели сооружения, гидроцилиндры для создания сейсмического воздействия на опорную пластину и связанные с ними гидродомкраты, образующие систему для обеспечения динамического перемещения основания модели в соответствии с моделируемым сейсмическим воздействием. При этом создание колебаний в модели осуществляется только в вертикальной плоскости.A well-known stand for testing models of hydraulic structures for seismic effects according to the USSR patent No.SU 1838771, IPC G01M 10/00, ЕВВ 1/02, publ. 08/30/1993), containing a base plate for rigidly mounting the model of the structure, hydraulic cylinders to create a seismic effect on the base plate and associated hydraulic jacks forming a system to ensure dynamic movement of the model base in accordance with the simulated seismic effect. Moreover, the creation of oscillations in the model is carried out only in the vertical plane.

Недостатком такой установки является невозможность создания колебаний круговой или эллиптической формы по направлению распространения волн.The disadvantage of this setup is the inability to create circular or elliptical oscillations in the direction of wave propagation.

Известно устройство для нагружения образца по патенту РФ №1597685, МПК G01N 3/32, опубл. 07.10.1990 г.), содержащее основание из ферромагнитного материала, установленные на нем с возможностью поступательного перемещения механизмы нагружения, размещенные вокруг испытываемого образца по нескольким направлениям до контакта их захватов с поверхностью образца. Каждый из механизмов нагружения выполнен в виде полого корпуса с закрепленным на нем электромагнитным фиксатором, жестко соединяющим механизм нагружения с основанием, и расположенных в корпусе электромагнитных катушек с установленным между ними якорем, соосных катушкам захвата образца и пружины, соединяющей его с якорем. Образец испытывают на сжатие или растяжение ступенчато по направлениям, совпадающим с расположением механизмов нагружения, по отдельным программам для каждого механизма нагружения с увеличением их числа, в процессе испытания.A device for loading a sample according to the patent of the Russian Federation No. 1597685, IPC G01N 3/32, publ. 10/07/1990), containing a base made of ferromagnetic material, loading mechanisms mounted on it with the possibility of translational movement, placed around the test sample in several directions until their grips contact the surface of the sample. Each of the loading mechanisms is made in the form of a hollow body with an electromagnetic lock fixed to it, rigidly connecting the loading mechanism to the base, and electromagnetic coils located in the body with an anchor installed between them, coaxial to the sample capture coils and the spring connecting it to the anchor. The sample is tested for compression or tension stepwise in the directions coinciding with the location of the loading mechanisms, according to separate programs for each loading mechanism with an increase in their number, during the test.

Данное устройство позволяет нагружать образцы материалов ступенчато по различным направлениям, однако оно не обеспечивает возможности проведения испытаний при создании в образцах горных пород или моделях из эквивалентных материалов поверхностных волн типа волн Рэлея,This device allows you to load samples of materials stepwise in different directions, but it does not provide the possibility of testing when creating in rock samples or models of equivalent materials of surface waves such as Rayleigh waves,

Наиболее близким по технической сущности является устройство для нагружения образцов по патенту РФ №1826035, МПК G01N 3/32, опубл. 07.07.1993 г.), содержащее основание с размещенным на нем корпусом, включающим нижнюю полку и две параллельные стенки, расположенный в корпусе на нижней полке механизм нагружения, включающий толкатель, силовую пружину, одним концом соединенную с толкателем, захват образца, закрепленный на втором конце пружины, нагружатель, выполненный в виде катушки с якорем, и два фиксатора, связанные с толкателем. При этом устройство может быть снабжено дополнительными механизмами нагружения, установленными на корпусе на разных расстояниях от основания и выполненными аналогично основному. С помощью этого устройства можно осуществлять создание колебаний в испытуемых образцах при приложении нагрузки как в горизонтальной плоскости, так и в плоскостях, наклонных к основанию.The closest in technical essence is a device for loading samples according to the patent of the Russian Federation No. 1826035, IPC G01N 3/32, publ. 07/07/1993), containing a base with a housing placed on it, including a lower shelf and two parallel walls, a loading mechanism located in the housing on the lower shelf, including a pusher, a power spring connected to the pusher at one end, a sample grip mounted on the second the end of the spring, a loader made in the form of a coil with an anchor, and two clamps associated with the pusher. In this case, the device can be equipped with additional loading mechanisms mounted on the housing at different distances from the base and made similar to the main one. Using this device, it is possible to create oscillations in the test samples when a load is applied both in the horizontal plane and in the planes inclined to the base.

Это известное устройство также не обеспечивает возможности проведения испытаний при создании в образцах горных пород или моделях из эквивалентных материалов волн Рэлея, под действием которых элементы среды совершают круговые или эллиптические колебания.This known device also does not provide the possibility of testing when creating samples of rocks or models of equivalent materials of Rayleigh waves, under the action of which the elements of the medium perform circular or elliptical vibrations.

Полезная модель решает задачу расширения функциональных возможностей стенда (установки) для испытания образцов горных пород и моделей из эквивалентных материалов при воздействии механических колебаний.The utility model solves the problem of expanding the functionality of the stand (installation) for testing rock samples and models made of equivalent materials under the influence of mechanical vibrations.

Техническим результатом от использования полезной модели является увеличение объема получаемой информации при проведении испытаний образцов горных пород и моделей из эквивалентных материалов за счет возможности воздействия на них колебаний круговой или эллиптической формы, характерных, в частности, для волн Рэлея.The technical result from the use of a utility model is to increase the amount of information obtained when testing rock samples and models from equivalent materials due to the possibility of exposure to them of circular or elliptical shape, characteristic, in particular, for Rayleigh waves.

Технический результат достигается тем, что установка для испытания моделей из эквивалентных материалов и образцов горных пород, содержащая основание, установленные на нем полку, захват для образца и механизм нагружения, связанный с захватом, согласно полезной модели, механизм нагружения выполнен в виде диска вращения, на торцевой поверхности которого выполнена кольцевая канавка, двух роликов качения, оппозитно размещенных в канавке, двух жестких параллельных упоров, расположенных в плоскости, параллельной плоскости вращения диска, каждый из которых одним концом соединен с соответствующим роликом, а другим концом жестко соединен с захватом, и снабжен приводом вращения, при этом диск вращения эксцентрично закреплен на валу привода вращения.The technical result is achieved by the fact that the installation for testing models of equivalent materials and rock samples, containing a base, a shelf mounted on it, a grip for the sample and a loading mechanism associated with the grip, according to the utility model, the loading mechanism is made in the form of a rotation disk, the end surface of which is made an annular groove, two rolling rollers, opposite placed in the groove, two rigid parallel stops located in a plane parallel to the plane of rotation of the disk, each of which one end is connected to the corresponding roller, and the other end is rigidly connected to the grip, and is equipped with a rotation drive, while the rotation disk is eccentrically mounted on the shaft of the rotation drive.

Технический результат достигается так же тем, что привод вращения может быть выполнен с возможностью регулирования скорости вращения.The technical result is achieved in the same way that the rotation drive can be configured to control the rotation speed.

Технический результат достигается так же тем, что диск вращения может быть установлен на валу с возможностью регулирования эксцентриситета.The technical result is achieved in the same way that the rotation disk can be mounted on the shaft with the ability to control eccentricity.

Полезная модель поясняется чертежом, на котором схематически показана заявленная установка для испытания моделей из эквивалентных материалов и образцов горных пород на воздействие волн Рэлея.The utility model is illustrated in the drawing, which schematically shows the claimed installation for testing models of equivalent materials and rock samples on the effects of Rayleigh waves.

Установка для испытания моделей и образцов горных пород содержит основание 1, на котором установлены полка 2 с захватом 3 для образца 4, механизм нагружения 5, связанный с захватом 3 и включающий привод вращения 6.The installation for testing models and samples of rocks contains a base 1 on which a shelf 2 with a gripper 3 for a sample 4 is mounted, a loading mechanism 5 connected to the gripper 3 and including a rotation drive 6.

Механизм нагружения 5 выполнен в виде диска 7 вращения, на торцевой поверхности которого выполнена кольцевая канавка 8, двух роликов 9 и 10 качения, оппозитно установленных в канавке 8, двух параллельных упоров 11 и 12, расположенных в плоскости, параллельной плоскости вращения диска, каждый из которых одним концом соединен с соответствующим роликом 9 и 10, а другим концом жестко соединен с захватом 3. Диск 7 вращения эксцентрично закреплен на валу 13 привода вращения 6 с эксцентриситетом «ε».The loading mechanism 5 is made in the form of a rotation disk 7, on the end surface of which an annular groove 8 is made, two rolling rollers 9 and 10, opposite mounted in the groove 8, two parallel stops 11 and 12 located in a plane parallel to the plane of rotation of the disk, each of which one end is connected to the corresponding roller 9 and 10, and the other end is rigidly connected to the grip 3. The rotation disk 7 is eccentrically mounted on the shaft 13 of the rotation drive 6 with an eccentricity "ε".

Привод вращения 6 выполнен с возможностью регулирования скорости вращения, что позволяет получить дополнительную информацию об исследуемом образце путем расширения частотного диапазона приложенных колебаний.The rotation drive 6 is configured to control the rotation speed, which allows to obtain additional information about the test sample by expanding the frequency range of the applied oscillations.

Диск 7 вращения установлен на валу 13 с возможностью регулирования эксцентриситета (эксцентриситет регулируется одним из известных способов, например, путем перемещения точки закрепления диска на валу в прорези, выполненной в диске, и т.п.).The rotation disk 7 is mounted on the shaft 13 with the possibility of controlling the eccentricity (the eccentricity is controlled by one of the known methods, for example, by moving the fixing point of the disk on the shaft in a slot made in the disk, etc.).

Установка работает следующим образом.Installation works as follows.

При включении привода 6 с необходимой частотой вращения приводится в движение эксцентрично закрепленный на валу 13 диск 7 вращения, который передает усилия через ролики качения 9 и 10 на упоры 11 и 12, жестко соединенные с захватом 3. Захват 3 совершает круговые движения, которые передаются образцу 4. В результате в объеме образца возникают колебания, имеющие круговую или эллиптическую форму по направлению распространения.When the drive 6 is turned on with the required speed, the rotation disk 7 is eccentrically fixed on the shaft 13, which transmits forces through the rolling rollers 9 and 10 to the stops 11 and 12, which are rigidly connected to the gripper 3. The gripper 3 makes circular movements that are transmitted to the sample 4. As a result, oscillations appear in the volume of the sample, having a circular or elliptical shape in the direction of propagation.

Путем изменения частоты вращения привода и величины эксцентриситета диска достигаются требуемые спектральные характеристики воздействия, в частности, амплитуда и частота колебания за необходимый временной интервал. При этом создаваемые колебания позволяют имитировать воздействие колебаний круговой и эллиптической формы по направлению распространения, характерные для волн Рэлея.By changing the speed of the drive and the eccentricity of the disk, the required spectral characteristics of the effect are achieved, in particular, the amplitude and frequency of the oscillation for the required time interval. In this case, the generated oscillations allow simulating the effect of oscillations of a circular and elliptical shape in the direction of propagation, characteristic of Rayleigh waves.

Таким образом, заявленная конструкция обеспечивает расширение функциональных возможностей установки для испытания моделей из эквивалентных материалов и образцов горных пород за счет возможности проведения нового вида испытаний - при создании в образце горных пород или моделях из эквивалентных материалов волн Рэлея, что существенно увеличивает объем получаемой информации при исследованиях.Thus, the claimed design provides an extension of the functionality of the installation for testing models from equivalent materials and rock samples due to the possibility of conducting a new type of testing - when creating Rayleigh waves in rock samples or models from equivalent materials, which significantly increases the amount of information obtained during research .

Claims

1. Installation for testing models of equivalent materials and rock samples, containing a base, a shelf mounted on it, a grip for the sample and a loading mechanism associated with the grip, characterized in that the loading mechanism is made in the form of a rotation disk, on the end surface of which is made annular groove, two rolling rollers, opposite placed in the groove, two rigid parallel stops located in a plane parallel to the plane of rotation of the disk, each of which is connected at one end to a respective a rolling roller, and the other end is rigidly connected to the grip and provided with a rotation drive, while the rotation disk is eccentrically mounted on the shaft of the rotation drive.

2. Installation according to claim 1, characterized in that the rotation drive is configured to control the rotation speed.

3. Installation according to claim 1, characterized in that the rotation disk is mounted on the shaft with the ability to control eccentricity.