Файл: Карташов Ю.М. Оборудование для исследования физико-механических свойств горных пород (патентный обзор) [сотрудникам НИИ, проектно-конструкторских и проектных институтов].pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 25.07.2024

Просмотров: 82

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

В некоторых приборах и устройствах режим

испытании

обеспечивает программированное нагружение образной

и

стабилизацию нагрузки пбсле этого.

 

 

Устройство для автоматического задания и поддержания давления [89] содержит поршневой манометр, дополнитель­ ная подпоршневая полость которого соединена с демпфером. Рабочая полость манометра соединена с электромагнитными дроссельными клапанами, управляемыми дифференциальным емкостным датчиком. Устройство снабжено также релейно­

контактной схемой,

схемой

управления и сильфонным насо­

сом,

управляемым

сигналом

с емкостного дифференциаль­

ного

датчика. Другое устройство

[90] позволяет

повысить

точность автоматического задания

и поддержания

давле—

ния. Основными элементами автоматики являются электрон­ но-релейно-контактная схема, программное устройство, под­ ключенное к задатчику давления, магнитоэлектрический си­ ловой компенсатор, емкостные датчики и преобразовательусилитель.

Серийноизготавливаемыеиспытательные машины, как пра­ вило, снабжены устройствами для регистрации диаграммы ""нагрузка-деформация'. Недостатками таких устройств яв­

ляются инерционность механической системы

и наличие лю­

фтов в кинематической цепи механизма регистрации,

что

вносит существенные погрешности при испытаниях.

Кроме

того, масштаб регистрации деформаций в

испытательных

машинах не позволяет осуществлять измерение деформаций многих горных пород.

В устройстве [91] сделана попытка исключить вышеука­ занные недостатки. Под действием приложенной нагрузки образец 1 (рис. 13, а) деформируется, увеличивается рас­ стояние между точками крепления экстензометра 2 ,сердеч­ ник дифференциально-трансформаторного датчика 3 пере­ мешается относительно катушки датчика пропорционально деформации образца, т .е . изменяется индуктивность дат­ чика деформации и нарушается баланс моста следящей си­ стемы. Напряжение разбаланса поступает в усилитель 4, с выхода которого усиленный сигнал разбаланса подается на электродвигатель б, который через редуктор 6 и электро­ магнитную муфту 7 вращает барабан 8. При вращении ба­ рабана с синхронно вращающимся следящим кулачком 9 по­ ворачивается рычаг 10, на малом плече которого шарнирнс

46

закреплен сердечник дифференциально-трансформаторного датчика 11 обратной связи. Так как профиль следящего ку­ лачка выполнен по спирали Архимеда, то угол поворота ры­ чага пропорционален углу поворота барабана. При повороте

рычага изменяются положение

сердечника

датчика обрат­

ной

связи и индуктивность его катушки в сторону равнове­

сия

моста следящей системы.

Положение

сердечника дат­

чика обратной связи изменяется до тех пор, пока индукти­ вности датчиков деформации и обратной связи будут равны. Таким образом, осуществляются снятие и регистрация де­ формации образца в упругой области в большом масштабе

47

и с большой точностью. Одновременно и непрерывно происх ходит отслеживание относительного перемещения захватов, но в меньшем масштабе, т .е . при перемещении активного захвата перемешается колесо 12 относительно рейки 13 (или

наоборот), вращая при этом через карданный вал 14

вы­

ходной вал редуктора 15 при выключенной

электромагнит­

ной муфте 16. После того как записана деформация,

соот­

ветствующая пределу пропорциональности,

пределу

упру­

гости, условному и физическохму пределам текучести образ­ ца, муфта 7 включается, а муфта 16 выключается. Барабан отключается от механизма передачи информации, снимаемой непосредственно с образца, и подключается к механизму передачи перемещения активного захвата и с той точки, ко­ торая соответствует моменту переключения, диаграмма за­ писывается в меньшем масштабе вплоть до разрушения об­ разца. Одновременно с вращением барабана 8 происходит перемещение пишущего элемента 17 вдоль оси барабана в зависимости от величины нагрузки, прокладываемой к обра­ зу, и происходит запись диаграГммы 'нагрузка-деформация'.

При массовых определениях физико-механических свойств горных пород, а также других материалов .большое

значение

имеет

автоматизация отдельных

трудоемких опе­

раций.

 

 

 

 

 

 

 

 

В устройстве

для

испытания образном

материалов

на

сжатие

[92] с целью повышения производительности

и точ­

ности испытаний образцы автоматически

устанавливаются

на прессе, а осколки

образцов после испытания

 

удаляются

в бункер. Очередной

образец из накопительного

бункера 1

(рис. 13, б) подается

в ориентирующее гнездо

2

толкателя

3.

Удерживающее приспособление 5 электрогидравлической

системой 4 перемещается, фиксируя следующий

 

образец.

Тянущий плунжер 6

силового цилиндра 7,

связанный

через

шарнир 8 с толкателем, перемещает и устанавливает

обра­

зец

в рабочую зону по центру стола 9 подвижной

матрицы

10. Срабатывает электрогидравлическая система, подвижная

матрица пресса перемещается вверх до

упора

образца

в

опорную плиту И силовозбудителя 12.

Счетно-измеритель­

ная аппаратура 13 указывает нагрузку,

приложенную к

об­

разцу в процессе испытаний. После разрушения

образца

тянущий плунжер с толкателем перемещается

в обратном

направлении и одновременно скребками

14 убирает стол

9 и

сбрасывает остатки разрушенного образца в бункер 15. 48

Процесс исследования микроструктуры образца при его деформировании автоматизирован в устройстве [93], содер­

жащем нагружающий механизм и механизм

перемещения

объектива микроскопа 1 (рис. 13, в). Нагружающий

меха­

низм состоит из нажимного элемента 2, зубчатого

сектора

3 и штока 4, а механизм перемещения - из зубчатого сек­ тора 5 и штока 6, кинематически связанного с нагружаю щим механизмом передаточным устройством 7, обеспечива­ ющим линейное перемещение объектива, равное линейному перемещению нажимного элемента. Образец 8 на опорах 9 нагружается нажимным элементом, перемещаемым при вра­ щении лимба 10. При этом передаточное устройство обес­

печивает перемещение объектива микроскопа

на

величину,

равную стреле прогиба образца. Таким образом,

осущест­

вляется непрерывная фокусировка изображения

в

процессе

деформирования образца. изгибом.

 

испыта­

Значительное повышение точности результатов

ний достигается при автоматизации-режимов

длительных

испытаний. Установка , для исследования процесса

релакса­

ции

[94] работает следующим образом. Образец 1

(рис. 13,

г)

загружается нагружающим устройством 2 до

необходи­

мого уровня деформации. Величины сигналов

потенциомет­

рических датчиков 3 и 4 предварительно уравниваются

для

равновесия

в плечах сравнивающего устройства 5. Разбаланс

в плечах и

срабатывание электропривода 6 происходят

при

изменении заданного уровня деформации нагружаемого об­

разца вследствие ползучести. При изменении нулевого

от­

счета деформации от температурных, усадочных

и

 

других

факторов, одинаково влияющих на первоначальную

 

длину

нагружаемого и ненагружаемого образцов, разбаланса

в

плечах сравнивающего устройства не происходит.

Измене­

ние заданного уровня деформации образца вследствие

пол­

зучести вызывает поворот стрелки датчика часового

 

типа

7, которая

замыкает один из парных контактов

8,

включа­

ет реверсивный двигатель 9, механически связанный

с

по­

тенциометрическим датчиком 3, изменяя величину его

пер­

воначального сигнала. Этот сигнал поступает

в

сравниваю­

щее устройство 5, образуя на выходе сигнал

 

разбаланса,

который после усиления в блоке 10 приводит

в

действие

электропривод 6 нагружающего устройства 2.

 

Последнее

увеличивает

или уменьшает в зависимости от

знака

разба-

49

ланса усилие, передаваемое через динамометр 11 на нагру­ жаемый образец. Изменение усилия регистрируется записы­ вающим прибором 12 и происходит до тех пор, пока дефор­

мация образца не достигнет "заданного уровня.

При

этом

величины сигналов потенциометрических датчиков

и

стано­

вятся одинаковыми, с выхода сравнивающего

устройства

на усилитель

10

перестает поступать сигнал разбаланса, и

электропривод

6

останавливается.

 

 

ПРЕДОХРА НИТЕЛЬНЫЕ И СИГНАЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ

При разрушении в процессе испытаний на гидравличес”

ких прессах образцов хрупких материалов, в том

числе гор­

ных пород, возможны нежелательные динамические

пере­

грузки отдельных частей пресса, что отражается

на

точ­

ности измерений и может в отдельных случаях привести к поломке оборудования. Одним из направлений в разработке

различных предохранителей'к прессам является

применение

демпфирующих устройств, гасящих гидравлический

удар в

системе пресса при разрушении образцов.

 

 

 

Упрощена конструкция пресса и обеспечена его

безава­

рийная работа при разрушении образца в следующем

уст­

ройстве [95]. При подаче рабочей жидкости в полость

1

(рис. 14, а) поршень 2 перемещается в цилиндре

3

до

упо­

ра в уступ 4, а затем через шток 5 сообщает

ускоренный

ход поршню 6 рабочего цилиндра и штанге 7 с

инструмен­

том 8, который перемещается до упора в образец 9 .Разру­ шение образца происходит под действием поршня „при до­

стижении определенного давления в полости 10.

В момент

ломки давление мгновенно сбрасывается, и поршень

резко

перемещается вперед, увлекая за собой шток,

между

ним

и поршнем имеется компенсирующий зазор а.

В

штоковой

полости 11 возвратного цилиндра не происходит

подпора

давления, так как перемещение штока на расстояние

а не

вызывает перемещения поршня 2. Обратное движение штан­ ги с инструментом совершается при подаче рабочей жидко­

сти в полость 11 возвратного цилиндра. Пресс

отличается

тем, что шток его возвратного цилиндра может

переме­

щаться относительно, своего поршня на величину, компенси­ рующую гидравлический удар при разрушении образца.

50

Смотрите также файлы