СТЕНД ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭНЕРГООБМЕНА В БЛОЧНОМ МАССИВЕ ГОРНЫХ ПОРОД
TEST BENCH OF ENERGY INTERCHANGE IN BLOCK OF ROCK

Изобретение относится к испытательной технике, к устройствам для исследования энергообмена при деформировании и разрушении блочного горного массива.
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, два гидравлических механизма в виде цилиндров с силовыми поршнями, связанными с соответствующими захватами, два источника давления, связанных с соответствующими гидравлическими механизмами.
Недостаток стенда состоит в том, что на нем неосуществимы испытания при циклических изменениях поджимающей и сдвигающей нагрузок.
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 поджатая образцов, связанный с захватом для образца, гидравлический механизм взаимного перемещения образцов, связанный с захватом для контробразца, два источника давления, связанных с соответствующими гидравлическими механизмами.
Недостаток стенда состоит в том, что на нем неосуществимы испытания при циклических изменениях поджимающей и сдвигающей нагрузок.
Известен стенд для исследования энергообмена в блочном массиве горных пород, принимаемый за прототип (патент РФ №2510003, кл. G01N 3/10, 2012). Стенд содержит опорную раму, размещенные в ней захват для образца и захват для контробразца, два гидравлических механизма в виде цилиндров с силовыми поршнями, связанными с соответствующими захватами, два источника давления, связанных с соответствующими гидравлическими механизмами, пульсаторы, связанные с гидравлическими механизмами и включающие эксцентрики, приводы вращения эксцентриков и толкатели, кинематически связанные с поршнями соответствующих гидравлических механизмов.
Недостаток стенда состоит в том, что он не обеспечивает проведение испытаний как при плавно, так и при ступенчато изменяемых амплитуде и уровне поджимающих и сдвигающий нагрузок. Это ограничивает объем информации при исследованиях.
Техническим результатом изобретения является увеличение объема информации при исследованиях.
Технический результат достигается тем, что в стенде для исследования энергообмена в блочном массиве горных пород, содержащем опорную раму, размещенные в ней захват для образца и захват для контробразца, два гидравлических механизма в виде цилиндров с силовыми поршнями, связанными с соответствующими захватами, два источника давления, связанных с соответствующими гидравлическими механизмами, пульсаторы, связанные с гидравлическими механизмами и включающие эксцентрики, приводы вращения эксцентриков и толкатели, кинематически связанные с поршнями соответствующих гидравлических механизмов, согласно изобретению гидравлические механизмы снабжены дополнительными коаксиально выполненными поршнями по количеству изменяемых ступеней давления, размещенными в цилиндрах соосно соответствующим толкателям, фиксаторами для соединения дополнительных поршней друг с другом, фиксаторами для соединения дополнительных поршней с соответствующими цилиндрами и фиксаторами для соединения дополнительных поршней с соответствующими толкателями, при этом источники давления соединены с полостями, расположенными между силовыми и соответствующими дополнительными поршнями.
На фиг. 1 представлена схема стенда.
Стенд для исследования энергообмена в блочном массиве горных пород содержит опорную раму 1, размещенные в ней захват 2 для образца 3 и захват 4 для контробразца 5, два гидравлических механизма в виде цилиндров 6, 7 с силовыми поршнями 8, 9, связанными с соответствующими захватами, два источника давления 10, 11, связанных с соответствующими гидравлическими механизмами 6, 7, пульсаторы, связанные с гидравлическими механизмами 6, 7 и включающие эксцентрики 12, 13, приводы 14, 15 вращения эксцентриков и толкатели 16, 17, кинематически связанные с поршнями 8, 9 соответствующих гидравлических механизмов 6, 7.
Гидравлические механизмы 6, 7 снабжены дополнительными коаксиально выполненными поршнями 18, 19, 20 и 21, 22, 23 по количеству изменяемых ступеней давления, размещенными в цилиндрах 6, 7 соосно соответствующим толкателям 16, 17, фиксаторами 24, 25 для соединения дополнительных поршней 18, 19 друг с другом, фиксатором 26 для соединения поршня 20 с цилиндром 6 и фиксатором 27 для соединения дополнительного поршня 18 с толкателем 16. Дополнительные поршни 21, 22, 23 имеют аналогичные фиксаторы. Источники 10, 11 давления соединены с полостями, расположенными между силовыми 8, 9 и соответствующими дополнительными поршнями 18, 19, 20 и 21, 22, 23.
Захват 4 выполнен в виде каретки.
Стенд работает следующим образом.
При включенных фиксаторах 24, 25, 26, 27 включают источник давления 10 и создают давление рабочей жидкости в гидравлическом механизме 6 в полости между силовым поршнем 8 и поршнями 18, 19, 20, создавая тем самым начальное усилие взаимного поджатая образцов 3 и 5. Аналогичным образом включают источник давления 11 и при включенных соответствующих фиксаторах создают давление в гидравлическом механизме 7 в полости между силовым поршнем 9 и поршнями 21, 22, 23, создавая тем самым начальное усилие взаимного смещения образцов 3 и 5. Для испытаний при циклическом изменении поджимающего усилия выключают один из фиксаторов 24, 25 или 26 и включают привод 14. Эксцентрик 12 циклически перемещает поршень 18 (при выключенном фиксаторе 24), или поршни 18 и 19 (при выключенном фиксаторе 25), или все три поршня 18, 19, 20 при выключенном фиксаторе 26. Аналогичным образом действуют для создания циклически изменяющейся сдвигающей нагрузки с помощью гидравлического механизма 7, используя эксцентрик 13 и выбирая комбинации для соединения поршней 21, 22, 23. Испытания проходят в режиме постоянной амплитуды изменения циклических нагрузок. Для плавного изменения среднего уровня нагрузки используют источники давления 10, 11. Для ступенчатого изменения амплитуды соответствующей нагрузки переключают фиксаторы 24, 25, 26 в гидравлическом механизме 6 или соответствующие фиксаторы в гидравлическом механизме 7, изменяя тем самым комбинацию перемещаемых цилиндров 18, 19, 20 и 21, 22, 23. При этом ступенчато изменяется и средний уровень нагрузки. Эти переключения ступенчато изменяют площадь сечения циклически перемещаемых цилиндров, что и создает необходимый эффект ступенчатых изменений амплитуды и уровня нагрузок.
Таким образом, предлагаемый стенд обеспечивает проведение испытаний как при плавно, так и при ступенчато изменяемых амплитуде и уровне поджимающих и сдвигающий нагрузок, что увеличивает объем информации при исследованиях.