RU2510003C1

RU2510003C1 - Bench for energy exchange investigation in block rock massif

Info

Publication number: RU2510003C1
Application number: RU2012134416/28A
Authority: RU
Inventors: Евгений Васильевич Лодус; Юрий Михайлович Карташов; Владимир Алексеевич Коршунов
Priority date: 2012-08-10
Filing date: 2012-08-10
Publication date: 2014-03-20
Also published as: RU2012134416A

Abstract

FIELD: testing equipment.

SUBSTANCE: bench for energy exchange investigation in a block rock massif comprises a support frame, a grip for a sample and a grip for a countersample placed in it, a hydraulic mechanism of mutual pressing of samples connected to the sample grip, a hydraulic mechanism of mutual displacement of samples connected with the countersample grip, hydraulic accumulators of energy connected with mechanisms of pressing and displacement, and sources of pressure connected with accumulators. The bench is equipped with pressure pulsators connected to appropriate accumulators. Each of pulsators is made in the form of a hydraulic cylinder with a stem, the under-piston cavity of which is connected to the appropriate accumulator, an eccentric in the form of a cone kinematically connected with the stem of the hydraulic cylinder, a shaft of eccentric rotation installed with the possibility of axial displacement, a drive of shaft rotation and a drive of axial displacement of the shaft. The drive of axial displacement of the shaft is made as cyclic.

EFFECT: provision of energy exchange investigation during deformation and damage of a block rock massif under new conditions: under smooth and cyclic variations of pressing and shifting loads in one-cycle and two-cycle modes.

2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к испытательной технике, к устройствам для исследования энергообмена при деформировании и разрушении блочного горного массива.The invention relates to testing equipment, to devices for studying energy exchange during deformation and destruction of a block massif.

Известен стенд для исследования энергообмена в блочном массиве горных пород (патент РФ №1448239, кл. G01N 3/10, 1988), содержащий опорную раму, размещенные в ней захват для образца и захват для контробразца, гидравлический механизм взаимного поджатия образцов, связанный с захватом для образца, гидравлический механизм взаимного перемещения образцов, связанный с захватом для контробразца, и источники давления, связанные с механизмами поджатия и перемещения.A known bench for the study of energy transfer in a block mass of rocks (RF patent No. 1448239, class G01N 3/10, 1988) containing a support frame, a gripper for a sample and a gripper for a counter sample, a hydraulic mechanism for reciprocating samples associated with the gripper for a sample, a hydraulic mechanism for mutual movement of samples associated with a grip for a counter sample, and pressure sources associated with mechanisms of preload and movement.

Недостаток стенда состоит в отсутствии возможности исследовать энергообмен при циклических изменениях нагрузок поджатия и перемещения.The disadvantage of the stand is the lack of the ability to study energy exchange during cyclic changes in the loads of preload and movement.

Известен стенд для исследования энергообмена в блочном массиве горных пород, принимаемый за прототип (патент РФ №2364853, кл. G01N 3/10, 2009). Стенд содержит опорную раму, размещенные в ней захват для образца и захват для контробразца, гидравлический механизм взаимного поджатия образцов, связанный с захватом для образца, гидравлический механизм взаимного перемещения образцов, связанный с захватом для контробразца, гидравлические аккумуляторы энергии, связанные с механизмами поджатия и перемещения, и источники давления, связанные с аккумуляторами.A well-known stand for the study of energy transfer in a block mass of rocks, taken as a prototype (RF patent No. 2364853, class G01N 3/10, 2009). The stand contains a support frame, a sample holder and a sample holder placed in it, a hydraulic mechanism for reciprocal compression of the samples associated with a sample holder, a hydraulic mechanism for reciprocal movement of samples associated with a sample holder, hydraulic energy accumulators associated with the mechanisms of compression and movement , and pressure sources associated with batteries.

Недостаток стенда также состоит в отсутствии возможности исследовать энергообмен при циклических изменениях нагрузок поджатия и перемещения. Испытания проводятся только при плавных изменениях поджимающего и перемещающего усилий. Это ограничивает функциональные возможности стендов.The disadvantage of the stand also lies in the lack of the ability to study energy exchange during cyclic changes in the loads of preload and movement. Tests are carried out only with smooth changes in the pressing and moving forces. This limits the functionality of the stands.

Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей путем обеспечения испытаний как при плавных, так и при циклических изменениях усилий поджатия и перемещения в одноцикловом и двухцикловом режимах.The technical result of the invention is the expansion of functionality by providing tests with both smooth and cyclic changes in the forces of preload and movement in single-cycle and two-cycle modes.

Технический результат достигается тем, что стенд для исследования энергообмена в блочном массиве горных пород, содержащий опорную раму, размещенные в ней захват для образца и захват для контробразца, гидравлический механизм взаимного поджатия образцов, связанный с захватом для образца, гидравлический механизм взаимного перемещения образцов, связанный с захватом для контробразца, гидравлические аккумуляторы энергии, связанные с механизмами поджатия и перемещения, и источники давления, связанные с аккумуляторами, согласно изобретению снабжен пульсаторами давления, соединенными с соответствующими аккумуляторами, при этом каждый из пульсаторов выполнен в виде гидроцилиндра со штоком, подпоршневая полость которого соединена с соответствующим аккумулятором, эксцентрика в форме конуса, кинематически связанного со штоком гидроцилиндра, вала вращения эксцентрика, установленного с возможностью осевого перемещения, привода вращения вала и привода осевого перемещения вала.The technical result is achieved by the fact that the stand for the study of energy transfer in a block mass of rocks, containing a support frame, a gripper for a sample and a gripper for a counter sample, a hydraulic mechanism for reciprocating samples associated with a gripper for a sample, a hydraulic mechanism for reciprocal movement of samples with grip for counter-sample, hydraulic energy accumulators associated with preload and displacement mechanisms, and pressure sources associated with accumulators according to the invention equipped with pressure pulsators connected to respective accumulators, each pulsator being made in the form of a hydraulic cylinder with a rod, a piston cavity of which is connected to a corresponding battery, an eccentric in the form of a cone kinematically connected with the hydraulic cylinder rod, an eccentric rotation shaft mounted with axial movement, drive shaft rotation and drive axial shaft movement.

Технический результат достигается также тем, что привод осевого перемещения вала выполнен циклическим.The technical result is also achieved by the fact that the axial displacement of the shaft is made cyclic.

На рис.1 представлена схема стенда.Figure 1 shows the layout of the stand.

Стенд для исследования энергообмена в массиве горных пород содержит опорную раму 1, размещенные в ней захват 2 для образца 3 и захват 4 для контробразца 5, гидравлический механизм 6 взаимного поджатия образцов, связанный с захватом 2 для образца, гидравлический механизм 7 взаимного перемещения образцов, связанный с захватом 4 для контробразца, гидравлические аккумуляторы 8, 9 энергии, связанные с механизмами поджатия и перемещения, и источники 10, 11 давления, связанные с аккумуляторами.The test bench for energy exchange in a rock mass contains a support frame 1, a gripper 2 for a sample 3 and a gripper 4 for a counter-sample 5, a hydraulic mechanism 6 for reciprocal compression of the samples associated with a gripper 2 for the sample, a hydraulic mechanism 7 for the mutual transfer of samples with a capture 4 for counter-sample, hydraulic energy accumulators 8, 9, associated with the mechanisms of preload and movement, and pressure sources 10, 11, associated with the accumulators.

Стенд снабжен пульсаторами 12 давления (на рис.1 представлен один из двух аналогичных пульсаторов), соединенными с соответствующими аккумуляторами 8, 9. Каждый из пульсаторов выполнен в виде гидроцилиндра 13 со штоком 14, подпоршневая полость которого соединена с соответствующим аккумулятором 8, 9, эксцентрика 15 в форме конуса, кинематически связанного со штоком 14 гидроцилиндра, вала 16 вращения эксцентрика, установленного с возможностью осевого перемещения, привода 17 вращения вала и привода 18 осевого перемещения вала.The stand is equipped with pressure pulsators 12 (Fig. 1 shows one of two similar pulsators) connected to the corresponding accumulators 8, 9. Each of the pulsators is made in the form of a hydraulic cylinder 13 with a rod 14, the piston cavity of which is connected to the corresponding accumulator 8, 9, an eccentric 15 in the form of a cone kinematically connected with the rod 14 of the hydraulic cylinder, an eccentric shaft 16 mounted for axial movement, a shaft rotation drive 17 and an axial shaft drive 18.

Привод 18 осевого перемещения вала выполнен циклическим.The drive 18 of the axial movement of the shaft is made cyclic.

Для осевого перемещения вала 16 и штока 14 на корпусе пульсатора 12 выполнены направляющие 19 и установлена платформа, соединенная с циклическим приводом 18. Привод 18 выполнен, например, в виде эксцентричного ролика с рамкой 21 и двигателем 22. На валу 16 выполнен прилив 23, обеспечивающий синхронное движение вала и платформы 20. Между источниками давления 10 и 11 и аккумуляторами 8, 9 установлены вентили 24.For the axial movement of the shaft 16 and the rod 14, guides 19 are made on the pulsator housing 12 and a platform connected to the cyclic drive 18 is installed. The drive 18 is made, for example, in the form of an eccentric roller with a frame 21 and an engine 22. A tide 23 is made on the shaft 16, providing synchronous movement of the shaft and platform 20. Between the pressure sources 10 and 11 and the accumulators 8, 9 are installed valves 24.

Стенд работает следующим образом.The stand works as follows.

При открытых вентилях включают источники давления 10 и 11 и создают начальную поджимающую нагрузку на захвате 2 и сдвигающую нагрузку на захвате 4 с заданным запасом энергии на гидравлических аккумуляторах 8, 9. Закрывают вентили 24. Включают привод 17 соответствующих пульсаторов и вращают эксцентрик 15, в результате чего шток 14 совершает возвратно-поступательные перемещения и циклически изменяет давление в соответствующих аккумуляторах и поджимающую и сдвигающую нагрузку. Амплитуда колебаний нагрузок регулируется в ходе эксперимента путем перемещения вала 16 с конусом 15 вместе с приводом 17 и платформой 20. Для двухцикловой пульсации давления включают двигатель 22 циклического механизма 18 и перемещают возвратно-поступательно платформу 20 с соединенными с ней приводом 17, валом 16 и конусом 15. По мере накопления циклической усталости образец 3 и контробразец 5 теряют несущую способность, что приводит к нарушению силового равновесия и к взаимной подвижке образцов. Характер энергообмена и динамические характеристики подвижки зависят от свойств материалов образцов, запасов энергии в аккумуляторах и характеристик пульсаций нагрузок. Если вентили 24 открыты, а пульсаторы 12 не используются, то испытания проходят при плавных изменениях поджимающего и перемещающего усилий, как на прототипе.When the valves are open, turn on the pressure sources 10 and 11 and create an initial compressive load on the gripper 2 and a shear load on the gripper 4 with a given energy reserve on the hydraulic accumulators 8, 9. Close the valves 24. Turn on the actuator 17 of the corresponding pulsators and rotate the cam 15, as a result whereby the rod 14 makes reciprocating movements and cyclically changes the pressure in the respective accumulators and the compressive and shear load. The amplitude of the load fluctuations is regulated during the experiment by moving the shaft 16 with the cone 15 together with the drive 17 and the platform 20. For a two-cycle pressure pulsation, turn on the engine 22 of the cyclic mechanism 18 and move the platform 20 with the drive 17 connected to it, the shaft 16 and the cone 15. As the cyclic fatigue accumulates, sample 3 and counter-sample 5 lose their bearing capacity, which leads to a violation of the force balance and to mutual movement of the samples. The nature of energy exchange and the dynamic characteristics of the movement depend on the properties of the materials of the samples, the energy reserves in the batteries and the characteristics of the ripple loads. If the valves 24 are open, and the pulsators 12 are not used, then the tests are carried out with smooth changes in pressing and moving forces, as in the prototype.

Стенд обеспечивает проведение исследований энергообмена в новых условиях - при плавных и при циклических изменениях поджимающей и сдвигающей нагрузок в одноцикловом и двухцикловом режимах. Это существенно расширяет функциональные возможности стендов для исследования энергообмена при деформировании и разрушении блочного горного массива.The stand provides studies of energy exchange in new conditions - with smooth and cyclic changes in the compressive and shear loads in single-cycle and two-cycle modes. This significantly expands the functionality of the stands for the study of energy exchange during the deformation and destruction of the block massif.

Claims

1. A bench for studying energy transfer in a block massif of rocks, containing a support frame, a gripper for a sample and a gripper for a counter sample placed in it, a hydraulic mechanism for reciprocal compression of the samples associated with a gripper for the sample, a hydraulic mechanism for the mutual movement of the samples associated with the gripper for the counter sample , hydraulic energy accumulators associated with preload and displacement mechanisms, and pressure sources associated with accumulators, characterized in that it is equipped with pressure pulsators, connected each of the pulsators is made in the form of a hydraulic cylinder with a rod, a piston cavity of which is connected to a corresponding battery, a cone-shaped eccentric kinematically connected to the hydraulic cylinder rod, an eccentric shaft of rotation mounted with axial movement, a shaft rotation drive and drive axial shaft movement.

2. The stand according to claim 1, characterized in that the axial displacement of the shaft is made cyclic.