RU1812161C - Устройство дл испытани на прочность образцов материалов при трехосном неравнокомпонентном сжатии - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к испытани м материалов на прочность, а именно к устройствам дл  испытани  на прочность при трехосном неравнокомпонентном сжатии образцов горных пород. Целью изобретени   вл етс  приближение условий испытаний к реальным услови м за счет возможности изменени  величины бокового подпора без сн ти  основной нагрузки. Устройство содержит основание 1, установленные на нем нагрузочные приспособлени , выполненные каждое в виде корпуса 3 с цилиндрическим отверстием 5, дополнительным цилиндрическим отверстием 4, перпендикул рным им радиальным цилиндрическим отверстием 6. Продольна  ось паза 7 перпендикул рна оси радиального отверсти  6, а эластична  втулка 15 установлена в отверстии 5. Устройство также снабжено дополнительной втулкой 8 с профилированной рабочей поверхностью 9, установленной в дополнительном отверстии 4 с возможностью поворота и взаимо- действи  внешней поверхностью с корпусом 3, обоймой 17 с продольным разрезом , установленной в осевом отверстии 18, штоком 19 с осевым 20 и продольным 21 пазами, поворотным рычагом 10, размещенным в пазу 7 и жестко св занным с дополнительной втулкой 8, и размещенным в радиальном отверстии 6 поршнем 13. 3 ил. tzLnoltpnymO ).-.: Ё 00 to

Description

Изобретение относитс  к технике испытаний материалов на прочность, в частности к устройствам дл  испытани  на прочность при трехосном нерэвнокомпонентном сжатии образцов горных пород.

Цель изобретени  - приближение условий испытаний к реальным за счет возможности изменени  величины бокового подпора без сн ти  основной нагрузки.

Указанна  цель достигаетс  тем, что нагрузочное устройство снабжено дополнительной поворотной втулкой с внутренней профилированной рабочей поверхностью, взаимодействующей через поршень, установленный в радиальном отверстии корпуса с возможностью перемещени , с эластичной втулкой. Это позвол ет измен ть напр - женно-деформированное состо ние эластичной втулки и нагрузочного приспособлени  в целом без сн ти  основной нагрузки . При этом, проворачива  дополнительную втулку с профилированной рабочей поверхностью, установленную в дополнительной расточке корпуса, получают возможность варьировать величиной бокового давлени , что значительно расшир ет диапазон моделировани  геомеханических процессов, приближа  услови  испытани  к реальным услови м.

На фиг. 1 изображен общий вид устройства дл  испытани  на прочность образцов материалов при неравнокомпонентном сжатии, вид сверху; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг.1 ; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 2.

Устройство содержит основание 1, установленные на нем нагрузочные приспособлени  2, каждое из которых выполнено в виде корпуса 3 с дополнительной цилиндрической расточкой 4, выполненной концен- трично основной расточке 5, перпендикул рное им радиальное цилиндрическое отверстие б, сообщающее полость основной цилиндрической расточки 5 с дополнительной расточкой 4, и сообщенный с дополнительной расточкой 4 паз 7, продольна  ось которого перпендикул рна оси радиального отверсти  6. В дополнительной расточке 4 установлена дополнительна  втулка 8 с профилированной рабочей поверхностью 9 с возможностью поворота вокруг своей оси за счет жестко св занного с ней поворотного рычага 10, размещенного в пазу 7, контактирующа  своей внешней поверхностью 11 с корпусом 3, а профилированной рабочей поверхностью 9 - с торцом 12 поршн  13, установленным в радиальном отверстии 6 с возможностью радиального перемещени  и взаимодействующий торцом 1.4 с эластичной втулкой 15, установленной в основной цилиндрической

расточке 5 корпуса 3. При этом дополнительна  втулка 8 удерживаетс  в дополнительной расточке 4 с помощью запорного кольца 16, а эластична  втулка 15 взаимодействует через обойму 17 с продольным разрезом и установлена в осевом отверстии 18 корпуса 3 на шток 19, выполненный с осевой расточкой 20 и продольным пазом 21. В осевую расточку 20 штока 19 установлена пружина 22, воздействующа  на шпиндель 23, установленный в расточку 20 с возможностью продольного перемещени . В осевое отверстие шпиндел  23 установлен регулировочный винт 24, св занный тол

5 кателем 25 с дополнительной втулкой 26, котора  установлена с возможностью продольного перемещени  между внутренней поверхностью поджимной втулки 27 и штоком 19 и контактирует с эластичной втулкой

0 15

В корпусе 3 установлена гайка 28, кон-;

тактирующа  с поджимной втулкой 27 и св -;

занна  фиксатором 29 со шпинделем 23. ;

На основании 1 установлены подвиж5 ные 30 и неподвижные 31 клинь  дл  перемещени  нагрузочных приспособлений 2, Кроме того, устройство содержит опорные плиты 32 дл  образца 33, св занные посредством сферических шарниров 34 со штоками

0 19, и средства измерени  деформаций (не показаны), установленные на кронштейнах 35.

Устройство работает следующим образом .

5 Перед началом испытаний образца 33 провод т настройку нагрузочных приспособлений 2 на заданную величину бокового подпора. Враща  гайку 28, воздействуют на: поджимную втулку 27, котора , перемеща0  сь в осевом направлении, сжимает эластичную втулку 15, котора  вследствие деформации сжимает обойму 17с продольным разрезом, плотно прилегает к штоку 19 и обеспечивает грубую настройку нагрузоч5 ных приспособлений на заданное боковое сопротивление. При этом груба  настройка производитс  на большее усилие сопротивлени , чем заданное. Затем производитс  прецизионна  настройка нагрузочных при0 способлений 2. Враща  регулировочный винт 24, установленный соосно в шпинделе 23, воздействуют на толкатель 25, который свободно перемеща сь в продольном пазу 21 штока 19, перемещает св занную с ним

5 дополнительную втулку 26. При этом между торцовой поверхностью дополнительной втулки 26 и эластичной втулкой 15 образуетс  кольцевой зазор, который заполн етс  эластичной втулкой 15 под действием напр женно-деформированного состо ни  по

мере отхода дополнительной втулки 26. Таким образом, усилие обжати  штока 19 снижаетс  до заданной величины. Шпиндель 23 при этом зафиксирован от перемещени  при помощи фиксатора 29.

После настройки нагрузочных приспособлений 2 на заданные величины бокового подпора устройство с образцом 33 устанавливают на нижнюю опорную плиту испытательной машины (не показана) и придвигают нагрузочные приспособлени  2 так, чтобы опорные плиты 32 плотно прилегали к боковым гран м образца 33. Первоначальный боковой подпор образца 33 производитс  подвижным клином 30 до момента начала перемещени  штока 19 в противоположном направлении, что обеспечивает в дальнейшем при осевом на- гружении (перпендикул рном плоскости основани  1) образца 33 от исполнительной машины посто нство величины заданного бокового сопротивлени .

Дл  моделировани  в процессе испытаний малоэнергетических воздействий на массив, измен ющихс  по определенному закону, или дл  установлени  различного

.. уровн  бокового подпора по одной из компонент напр женного состо ни  дополнительна  втулка 8, установленна  в дополнительной цилиндрической расточке 4 корпуса 3, при помощи поворотного рычага 10 проворачиваетс  на определенный угол до выхода поршн  13 на профилиро ванную рабочую прверхность 9 дополнительной втулки 8. При этом поршень 13 начинает перемещатьс  под действием на- пр женно%цеформированного состо ни  эластичной втулки 15, что приводит к изменению усили  обхвата эластичной втулкой 15 обоймы 17 и через нее штока 19 и соответственно к изменению бокового подпора по определенному (заранее заданному) закону , определ емому характером профилированной рабочей поверхности 9 дополнительной втулки 8. Име  набор сменных поворотных втулок с различным рельефом профилированной рабочей поверхности 9, можно задавать практически любой закон изменени  величины бокового подпора по любой из компонент напр женного состо ни  без сн ти  основной нагрузки . Величину бокового подпора возможно

измен ть и в другую сторону (т. е. возвратить систему в исходное положение) поворотом дополнительной втулки 8 в противоположном направлении. Причем исходна  величина бокового подпора будет восстанавливатьс  с высокой степенью точности , т. к. она задаетс  только рельефом

профилированной рабочей поверхности 9 дополнительной втулки 8.

Дл  моделировани  внезапных выбросов фиксатор 29 освобождает шпиндель 23, при этом шпиндель 23 под воздействием сжатой пружины 22, установленной в осевой расточке 20 штока 19, перемещаетс  в осевом направлении, увлека  за собой дополнительную втулку 26. При этом происхо0 дитвнезапна  разгрузка напр женно-деформированного состо ни  эластичной втулки 15 и усилие бокового подпора падает до нул , т. е. происходит разгрузка одной из компонент напр женного

5 состо ни . Поперечна  деформаци  образца определ етс  по перемещению штоков 19, фиксируемому датчиками, устанавливаемыми в кронштейны 35 (датчики не показаны ).

0 Таким образом, использование воздействи  на напр женно-деформированное состо ние эластичной втулки 15 одновременно дополнительной втулки 8 и дополнительной втулки 26 в различных ком5 бинаци х позвол ет значительно расширить диапазон исследований и проводить; моделирование на образцах в услови х, приближенных к реальному состо нию массива ..

0 Ф о р м у л а и з о б р ете н и  

Устройство дл  испытани  на прочность образцов материалов при трехосном нерав- нокомпонентном сжатии, содержащее основание , установленные на нем

5 нагрузочные приспособлени , выполнен-- ные в виде корпуса с цилиндрическим отверстием , соосным с цилиндрическим осевым отверстием эластичной втулки, установленной в цилиндрическом отверстии

0 корпуса, обоймы с продольным разрезом, установленной в осевом отверстии корпуса, штока с осевым и продольным пазами, под- жимной втулки, регулировочного винта, толкател , св занной . с толкателем

5 дополнительной втулки, установленной с возможностью продольного перемещени , шпиндел  с фиксатором, опорные плиты дл  образца и средства дл  измерени  деформации ,отличающеес  тем, что, с целью

0 приближени  условий испытаний к реальным за счет изменени  величины бокового подпора без сн ти  основной нагрузки, в корпусе нагрузочного приспособлени  вьн полнены концентрично основному дополни 5 тельное цилиндрическое отверстие, перпендикул рное им радиальное цилиндрическое отверстие, сообщающее полость основного цилиндрического отверсти  с дополнительным , и сообщенный с полостью дополнительного отверсти  паз. продольна  ось которого перпендикул рна оси радиального отверсти , а устройство снабжено установленной в дополнительном отверстии с возможностью поворота и взаимодействи  внешней поверхностью с корпусом дополнительной втулкой с профилированной рабочей поверхностью,

размещенным в пазу жестко св занным с дополнительной втулкой поворотным рыча гом и размещенным в радиальном отверстии поршнем, один торец которого взаимодействует с рабочей поверхностью дополнительной втулки, а другой - с эластичной втулкой.

7 33

б - б

fvt.3