SU1226133A1 - Установка дл комбинированных испытаний образцов на прочность - Google Patents

Abstract

Изобретение позвол ет расширить функциональные ВОЗМОЖНОСТИ установки путем чередовани  режимов испытаний слоистых материалов с посто нными и переменными уровн ми осевой и крут щей нагрузок. В процессе испытаний образец 6 закрепл ют в захватах 4 и 5 в виде центрирующих втулок, не пре- п тcfвyющиx относительному повороту захватов 4 и 5.. Включают двигатель 7 и через редуктор 8 привод т во вращение захваты 4 и 5. Гидроцилиндр 11 взаимодействует с захватом 5 через преобразователь нагрузки. Преобразователь нагрузки, выполнен в виде кольца 13, закрепленного на платформе 12, установленной на штоке гидроцилиндра 11 параллельно торцовой поверхности захвата 5. На торцовой поверхности кольца 13 со стороны захвата 5 на ос х 14 установлены зубчатые шестерни (Ш), соединенные между собой бесконечной цепью. На каждой Ш закреплен рычаг (Р), обращенный к центру кольца 13 и имеющий на конце подшипник . Одна из Ш соединена со средством ее поворота в виде Р с фиксатором положени . Винтовым приводом 3 стол 2 перемещают так, чтобы торец захвата 5 вошел в контакт с поверхностью подшипников. Под действием осевого усили  со стрроиы гидроци- (Л го to О5 Со оо aeJ

Description

линдра 11 на захвате 5 создаетс  сопротивление вращению с помощью преобразовател  нагрузки за счет силы трени  Торца захвата 5 о подшипники. Сопротивлением вращению регулируетс  величина крут щего момента. Поворот

1

Изобретение относитс  к устройствам дл  испытани  образцов слоистых материалов, в частности образцов горных пород,, на прочность при, совместном действии осевой-нагрузки и Црут щего момента.

Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей установки путем чередовани  режимов испытаний с посто нными и перменными уровн ми осевой и крут щей нагрузок.

На фиг. Г показана схема установки дл  комбинированных испытаний образцов на прочность; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1 .

Установка содержит основание 1, стол 2 с винтовым приводом 3 перемещени , установленный на основании 1, захваты 4 и 5 дл  образца 6, привод. вращени , состо щий из установленных на столе электродвигател  7 и редуктора 8, св занного с захватом 4, установленные на основании 1 двигатель 9, гидронасос 10 и гидроцилиндр 11, взаимодействующий с захватом 5 через преобразователь нагрузки, которьш выполнен в виде закрепленной на штоке гидроцилиндра 11 платформы 12 с кольцом 13, установленных на ос х 14 зубчатых шестерен 15, к каждой из которых прикреплен рычаг 16 с подшипником 17 на обращенном к центру кольца 13 конце рычага 16, и средства поворота шестерен 15 в виде прикрепленного к одной из шестерен 15 дополнительного рычага 18 с фиксатором 19 положени , бесконечной цепи 20, св зывающей все шестерни 15, шкалы 21 положени  рычага 18.

Захваты 4 и 5 имеют форму центрирующих втулок, не преп тствующих относительному повороту захватов. Установка содержит также средства измерени  усилий и деформаций (не показаны

рычагов и соответствующа  ориентаци  осей подшипников относительно радиуса окружности вращени  захвата 5 позвол ет измен ть в ходе испытаний соотношение между осевой и крут п1ей нагрузками. 2 ил.

Установка работает следующим образом .

Слоистый образец 6 закрепл ют- в захватах 4 и 5. Включают двигатель 7

и через редуктор 8 привод т во вращение захваты 4 и 5. Винтовым приводом 3 перемещают стол 2 так, чтобы торец захвата 5 вошел в контакт с поверхностью подшипников 17. В дальнейшем

работа установки зависит от. выбранных режимов испытани .

При проведении длительных испытаний включают двигатель 9 насоса 10 и гидроцилиндром 11 создают осевую

нагрузку на образце 6. Затем рычагом 18 посредством цепной передачи 20 и шестерен 15 поворачивают рычаги 16 в положение, при котором суммарна  сила трени  качени  и трени  скольжени 

подшипников 17 о поверхность захвата 5 обеспечивает при заданном осевом усилии необходимую величину крут щего момента на образце 6.

При развитии закручивающих дефор.маций ползучести в направлении кручени  захват 5 поворачиваетс  относи- тельно захвата 4 на угол, равный деформации ползучести, но уровень закручивающей нагрузки при зтом не изменитс . Развитие деформаций ползучести в направлении действи  осевой нагрузки компенсируетс  энергией сжаТой жидкости в гидросистеме и также не вызывает заметных изменений нагрузок

на образце 6. После заданного времени ползучести производитс  нагруже- ние при измен ющихс  или посто нных соотношени х и возрастающих величинах осевой и крут щей нагрузок. Дл  этого фиксатором 19 освобождают рычаг 18 и поворачивают-его так, чтобы угол между ос ми вращени  подшипников 17 и радиусами кольца 13, прове-. денными через оси вращени  шестерен

31

15, увеличивалс . Это повьшает силу трени  скольжени  подшипников 17 о, торец захвата 5 и увеличивает длину плеча моментов сил трени , что повышает закручивающее усилие на образце 6 при неизменном осевом усилии. Если повьшают осевое усилие, то осуществл етс  пропорциональный рост осевой нагрузки и крут щего момента из-за роста силы трени  при росте нормаль- ного усили  прижати  подшипников 17 к захвату 5. Если при неизменном осевом усилии рычаги 16 поворачивают в обратном направлении, то получают снижение закручивающего усили  при неизменном осевом. Действу  таким образом в пор дке, определенном заданной траекторией нагружени  образца 6, довод т его до разрушени  по плоскости контакта между сло ми, пер- пендикул рной оси вращени  образца. После этого приступают к исследовани м условий скольжени  на контактных поверхност х. При разделении образца 6 на две части захват 4 продолжает вращение вместе с закрепленной на нем частью образца, захват 5 прекращает вращение при сн тии осевой наг- рузки. Рычаг 18 устанавливают в положение , при котором момент трени  на захвате 5 15шнимален. Гидроцилиндром 11 поджимают части образца одну к другой , при этом увеличиваетс  сила трени  на контакте частей образца 6 и вращак ца с  часть образца в з,ахвате 4 вовлекает во вращение неподвижную часть образца вместе с захватом 5. Фиксиру  осевое усилие, П1)и котором скорости вращени  обоих захватов ста- нов тс  равными, и крут щий момент на захвате 4, определ ют зависимость силы трени  на контакте двух частей образца 6 при различных нормальных усили х их прижати . Дл  этого поворачивают рычаги 16 преобразовател  и увеличивают сопротивление на нем до тех пор, пока части образца 6 не сдвинутс  одна относительно другой, и сопротивление на преобразователе в момент сдвига частей есть величина силы трени  на т онтакте частей образ- :Ца дл  данного усили  их нормального прижати . Затем вновь повьшают усилие прижати , увеличивают сопротивление преобразовател  до момента нового сдвига частей образца, и так далее, . до получени  полной зависимости силы трени  на контакте от усили  прижати 

33

контактирующих поверхностей. Дл  поверхностей ,  вл ющихс  контактными, между сло ми горных пород, эти зависимости имеют сложную форму, поскольку с ростом усили  прижати  происходит неравномерное разрушение материала в зоне контакта и силы трени  могут как уменьшатьс , так и увеличиватьс  с ростом усили  прижати  в зависимости от условий на контакте. В свою очередь, услови  на контакте формируютс  задолго до момента разделени  слоев по контактирующей поверхности , а именно во врем  предьщущих наг- ружёний кратковременными и длительными осевыми и крут щими усили ми. Вследствие этого проведение комбинированных испытаний позвол ет получить наиболее близкие к натурным закономерности формировани  подвижек и- смещений слоистого массива.

На установке примен ютс  подшипники 17 скольжени , выполн емые в виде втулок с овальной наружной поверхностью , устанавливаемых на рычагах 16 на скольз щей посадке. Оптимальное количество рычагов 16 - четыре - обеспечивает высокую эффективность работы при повороте рычагов на большие, близкие к пр мому, углы поворотов. Установка работает при низких скорост х вращени  образца,- составл ющих несколько оборотов в минуту, но не меньших, чем скорости ползучести ма териала образца при закручивании.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Установка дл  комбинированных испытаний образцов йа прочность, содержаща  основание, стол, установленный на основании с возможностью перемещени , винтовой привод перемещени  стола , захваты дл  образца, привод вращени , св занный с одним из захватов, гидроцилиндр осевого перемещени , взаимодействующий с вторым захватом, от.личающа с  тем, что, с целью расширени  ф|ункциональных возможностей установки путем чередовани  режимов испытаний с посто нными и переменными уровн ми осевой и крут щей нагрузок, она снабжена преобразователем нагрузки, выполненньпу в виде платформы с закрепленным на ней кольцом, /становленной на штоке гидроцилиндра лараллельно торцовой поверхности зах- аата, шестерен, установленных на ос х

   на обращенной к захвату торцовой поверхности кольца, рьиагов с подшипниками , установленными на обращенных к центру кольца концах рычаго в, и средства поворота шестерен, при этом каждый из рычагов прикреплен вторым концом к соответствующей шестерне, средство поворота шестерен выполнено в виде закрепленного на одной из шестег рен дополнительного рычага с фиксатором положени , и св зывающей щес-. терни бесконечной цепи, а захваты вьтолнены с центрирующими втул - ками.

   27

   Редактор С. Лыжова

   Составитель В, Тальвойш

   Техред Н.Бонкало Корректор А. Ференц

   Заказ 2114/32Тираж 778Подписное

   ВНИИПИ Государственного комитета СССР

   по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д, 4/5

   Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна , k

   Фиг. 2