Установка для комбинированных испытаний образцов на прочность

 

Изобретение позволяет расширить функциональные ВОЗМОЖНОСТИ установки путем чередования режимов испытаний слоистых материалов с постоянными и переменными уровнями осевой и крутящей нагрузок. В процессе испытаний образец 6 закрепляют в захватах 4 и 5 в виде центрирующих втулок, не препятcfвyющиx относительному повороту захватов 4 и 5.. Включают двигатель 7 и через редуктор 8 приводят 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 осях 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 положения. Винтовым приводом 3 стол 2 перемещают так, чтобы торец захвата 5 вошел в контакт с поверхностью подшипников. Под действием осевого усилия со стрроиы гидроци- (Л го to О5 Со оо aeJ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1226133

ЮО4 G 01 N 3/22 / Е 21 С 39/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ Ц т -. (21) 3812713/22-03 (22) 13.11.84 (46) 23.04.86. Бюл. N - 15 (71),Всесоюзный ордена Трудового

Красного Знамени научно-исследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела (72) Е.В. Лодус (53) 620.175(088.8) (56) Заявка Японии - 56-40779, кл. С 01 N 3/22, опублик. 1981. захватов 4 и 5 „Включают двигатель 7 и через редуктор 8 приводят 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 осях 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 под- Е

O шипник. Одна из Ш соединена со сред- д ством ее поворота в виде P с фиксатором положения. Винтовым приводом

3 стол 2 перемещают так, чтобы торец захвата 5 вошел в контакт с поверх%Ф ностью подшипников. Под действием осевого усилия со стороны гидроци-- >е

4 (54) УСТАНОВКА ДЛЯ КОМБИНИРОВАННЫХ

ИСПЫТАНИЙ ОБРАЗЦОВ HA ПРОЧНОСТЬ (57) Изобретение позволяет расширить функциональные=возможности установки путем чередования режимов испытаний слоистых материалов с постоянными и переменными уровнями осевой и крутящей нагрузок. В процессе испытаний образец 6 закрепляют в захватах 4и 5 в виде центрирующих втулок, не препятствующих относительному повороту

1226 линдра 11 на захвате 5 создается сопротивление вращению с помощью преобразователя нагрузки эа счет силы трения торца захвата 5 о подшипники.

Сопротивлением вращению регулируется величина крутящего момента. Поворот

133 рычагов и соответствующая ориентация осей подшипников относительно радиуса окружности вращения захвата 5 позволяет изменять в ходе испытаний соотношение между осевой и крутящей нагрузками. 2 ил.

Изобретение относится к устройствам для испытания образцов слоистых материалов, в частности образцов горных пород,. на прочность при, совместном действии осевой. нагрузки и

1крутящего момента.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей установки путем чередования режимов испытаний с постоянными и перменными уровнями осевой и крутящей нагрузок.

На фиг. 1 показана схема установки для комбинированных испытаний образцов на прочность; на фиг. 2 — сечение

А-А на фиг. 1.

Установка содержит основание 1, стол 2 с винтовым приводом 3 перемещения, установленный на основании 1, захваты 4 и 5 для образца 6, привод. вращения, состоящий из установленных на столе электродвигателя 7 и редуктора 8, связанного с захватом 4, установленные на основании 1 двигатель

9, гидронасос 10 и гидроцилиндр 11, взаимодействующий с захватом 5 через преобразователь нагрузки, который выпслнен в виде закрепленной на штоке гидроцилиндра 1 1 платформы 12 с кольцом 13, установленных на осях 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 положения, бесконечной цепи 20, связывающей все шестерни 15, шкалы 21 положения рычага 18.

Захваты 4 и 5 имеют форму центри— рующих втулок, не препятствующих относительному повороту захватов. Установка содержит также средства измерения усилий и деформаций (не показаны) Установка работает следующим образом.

Слоистый образец 6 закрепляют в захватах 4 и 5. Включают двигатель ?

5 и через редуктор 8 приводят во вращение захваты 4 и 5. Винтовым приводом

3 перемещают стол 2 так, чтобы торец захвата 5 вошел в контакт с поверх- . ностью подшипников 17. В дальнейшем

10 работа установки зависит от выбранных режимов испытания.

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 суммарная сила трения качения и трения скольжения

20 подшипников 17 о поверхность захвата

5 обеспечивает при заданном осевом усилии необходимую величину крутящего момента на образце 6.

При развитии закручивающих дефор.— маций ползучести в направлении кручения захват 5 поворачивается относи;тельно захвата 4 на угол, равный деформации ползучести, но уровень закручивающей нагрузки при этом не изме30 нится. Развитие деформаций ползучести в направлении действия осевой нагрузки компенсируется энергией сжаТой жидкости в гидросистеме и также не вызывает заметных изменений нагрузок на образце 6. После заданного времени ползучести производится нагружение при изменяющихся или постоянных соотношениях и возрастающих величинах осевой и крутящей нагрузок. Для это40 го фиксатором 19 освобождают рычаг

18 и поворачивают, его так, чтобы угол между осями вращения подшипников 17 и радиусами кольца 13, прове-. денными через оси вращения шестерен

1226133

f5

30

40

50

15, увеличивался. Это повышает силу трения скольжения подшипников 17 о, \ торец захвата 5 и увеличивает длину плеча моментов сил трения, что повышает закручивающее усилие на образце

6 при неизменном осевом усилии. Если повышают осевое усилие, то осуществляется пропорциональный рост осевой нагрузки и крутящего момента из-за роста силы трения при росте нормального усилия прижатия подшипников 17 к захвату 5 ° Если при неизменном осевом усилии рычаги 16 поворачивают в обратном направлении, то получают снижение закручивающего,усилия при неизменном осевом. Действуя таким образом в порядке, определенном заданной траекторией нагружения образца 6, доводят его до разрушения по плоскости контакта между слоями, пер- 20 пендикулярной оси вращения образца.

После этого приступают к исследованиям условий скольжения на контактных поверхностях. При разделении образца

6 на две части захват 4 продолжает вращение вместе с закрепленной на нем частью образца, захват 5 прекращает вращение при снятии осевой нагрузки. Рычаг 18 устанавливают в положение, при котором момент трения на захвате 5 минимален. Гидроцилиндром

11 поджимают части образца одну к другой, при этом увеличивается сила трения на контакте частей образца 6 и вращающаяся часть образца в захвате

4 вовлекает во вращение неподвижную часть образца вместе с захватом 5.

Фиксируя осевое усилие, пфи котором скорости вращения обоих захватов ста новятся равными, и крутящий момент на захвате 4, определяют зависимость силы трения на контакте двух частей образца 6 при различных нормальных усилиях их прижатия. Для этого поворачивают рычаги 16 преобразователя и увеличивают сопротивление на нем до тех пор, пока части образца 6 не сдвинутся одна относительно другой, и сопротивление на преобразователе в момент сдвига частей есть величина силы трения на контакте частей образца для данного усилия их нормального прижатия. Затем вновь повышают усилие прижатия, увеличивают сопротивление преобразователя до момента нового 55 сдвига частей образца, и так далее, до получения полной зависимости силы трения на контакте от усилия прижатия контактирующих поверхностей. Для поверхностей, являющихся контактными. между слоями горных пород, эти зави-. симости имеют сложную форму, поскольку с ростом усилия прижатия происходит неравномерное разрушение материала в зоне контакта и силы трения могут как уменьшаться, так и увеличиваться с ростом усилия прижатия в зависимости от условий на контакте. В свою очередь, условия на контакте формируются задолго до момента разделения слоев по контактирующей поверхности, а именно во время предыдущих нагружений кратковременными и длительными осевыми и крутящими усилиями.

Вследствие этого проведение комбинированных испытаний позволяет получить наиболее близкие к натурным закономерности формирования подвижек и- смещений слоистого массива.

На установке применяются подшипники 17 скольжения, выполняемые в виде втулок с овальной наружной поверхностью, устанавливаемых на рычагах 16 на скользящей посадке. Оптимальное количество рычагов 16 — четыре — обеспечивает высокую эффективность работы при повороте рычагов на большие, близкие к прямому, углы поворотов.

Установка работает при низких скоростях вращения образца; составляющих несколько оборотов в минуту, но не меньших, чем скорости ползучести ма териала образца при закручивании.

Формула изобретения

Установка для комбинированных испытаний образцов иа прочность, содержащая основание, стол, установленный на основании с возможностью перемещения, винтовой привод перемещения стола, захваты для образца, привод вращения, связанный с одним из захватов, гидроцилиндр осевого перемещения, взаимодействующий с вторым захватом, отличающаяся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей установки путем чередования режимов испытаний с постоянными и переменными уровнями осевой и крутящей нагрузок, она снабжена преобразователем нагрузки, выполненным в виде платформы с закрепленным на ней кольцом, востановленной на штоке гидроцилиндра параллельно торцовой поверхности захвата, шестерен, установленных на осях

Составитель В. Тальвойш

Техред Н.Бонкало Корректор A. Ференц

Редактор С. Лыжова

Заказ 2114/32

Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 1226133 а на обращенной к захвату торцовой по- ство поворота шестерен выполнено в верхности кольца, рычагов с подшипни- виде закрепленного на одной из шесте-. ками, установленными на обращенных к рен дополнительного рычага с фикса" центру кольца концах рычагов, и сред- тором положения, и связывающей шес-. ства поворота шестерен, при этом KKK g терни бесконечной цепи, а захваты дый из рычагов прикреплен вторым кон- выполнены с центрирующими втул— цом к соответствующей шестерне, сред- ками.