高壓伺服動真三軸試驗機制造技術

本實用新型專利技術公開了高壓伺服動真三軸試驗機，主機由互相獨立的三套加卸載系統組成，其中包括兩套垂直加卸載系統和一套水平加卸載系統，均為高剛度加卸載框架。該試驗機是可以進行簡單單軸拉伸、壓縮、剪切試驗和常規三軸試驗以及真三軸試驗等多種試驗的綜合型剛性試驗機，而且試驗機能提供足夠大的壓力以滿足絕大多數巖石等材料的實驗要求，能夠實現在三維空間中相互垂直的三個方向上獨立向巖樣試件加靜荷載以及擾動荷載，還能單面快速卸荷。而且全部操作由計算機鍵盤及鼠標來完成，同時設有必要的手動控制裝置，操作具有方便靈活的特點。（*該技術在2024年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
高壓伺服動真三軸試驗機
本技術涉及巖體力學和巖石工程研究領域，特別涉及一種模擬巖體受擾動開挖狀態下的真三軸巖爆實驗設備，具體是高壓伺服動真三軸試驗機。
技術介紹
關于巖爆的力學實驗，國內外都進行了大量的研究工作，從單軸壓縮試驗、雙軸加載試驗、常規三軸試驗到真三軸試驗都曾有過嘗試，由于單軸壓縮試驗和雙軸加載試驗與實際巖爆發生所處的三維狀態不符合，而且常規三軸試驗是理想的軸對稱狀態，不能真實的反映工程實際中巖石的強度參數，所以只有通過真三軸來模擬巖爆試驗，但是目前的真三軸試驗的特點是剛度不足或者無法擾動或者不能快速卸荷，試驗機不能同時具備以上三種功能，剛度不足，會使實驗過程中壓板存儲和釋放能量，無法擾動，就不能再現開挖或者其他振動對巖體產生的影響，不能快速卸荷，很難分析迅速開挖巖體過后與發生巖爆之間有何聯系，總之，如果不同時不具備以上三個條件，無法準確地模擬巖爆實驗。目前出現的真三軸試驗機只能做簡單的拉伸試驗和常規三軸試驗等單個實驗，但不能同時做拉伸、壓縮、剪切、常規三軸和真三軸試驗，為了做各種不同的試驗，需要不同的試驗機，成本花費較大。目前真三軸巖爆實驗需要在巖樣試件添加應變片，然后通過人為分析計算，求出巖樣的極限強度、彈性模量、泊松比等巖石力學參數，實驗過程繁瑣復雜。
技術實現思路
本技術的目的是針對現有實驗存在的不足，提供高壓伺服動真三軸試驗機。本技術解決上述技術問題的技術方案如下。高壓伺服動真三軸試驗機，主要由X軸方向加卸載機構、Y軸方向加卸載機構和Z軸方向加卸載機構構成，包括機架、夾具、安裝在所述機架上的X軸左右方向加卸載機構、Y軸前后方向加卸載機構、Z軸上下方向加卸載機構以及分別用于控制所述X軸方向加卸載機構、Y軸方向加卸載機構、Z軸方向加卸載機構的三套互相獨立的控制系統，水平加載框架包括X軸方向上的框架，為浮動框架；垂直加載框架包括Z軸和Y軸的方向上的框架；水平加載框架和垂直加載框架均為高剛度整體框架，垂直加載框架剛度是lOOOOkN/mm，水平加卸載框架剛度是4000kN/mm?？偣灿辛鶄€儲存氣罐和六個伺服閥，分別與六個不同方向上的油壓缸配合工作，水平移動加載油缸和擺桿油缸分別配有水平移動加載油缸電磁閥和擺桿油缸電磁閥。所述X軸方向加卸載機構位于水平加載框架中，其中包括:所述X軸方向加卸載機構包括:四根X向拉桿，其布置成矩形。第一 X向框架是浮動加載框架，安裝在所述機架上，并固定在所述四根X向拉桿的一端，主要包括第一 X向擾動壓板、第一 X向球頭、第一 X向剛性框、第一 X向擾動傳力桿、第一 X向力傳感器、第一 X向活塞、第一 X向擾動油缸、第一 X向位移傳感器、水平移動加載油缸。第二 X向框架是浮動加載框架，安裝在所述機架上，并固定在所述四根X向拉桿的另一端，且與所述第一 X向框架對正，主要包括第二 X向壓板、第二 X向球頭、第二 X向傳力桿、第二 X向力傳感器、第二 X向活塞、第二 X向加卸載油缸、第二 X向位移傳感器、支撐環。所述Y軸方向加卸載機構位于垂直加卸載框架中，其中包括:第一 Y向框架是垂直加載框架的前側加載框架，主要包括第一 Y向壓板、第一 Y向球頭、第一 Y向傳力桿、第一 Y向力傳感器、第一 Y向活塞、第一 Y向加卸載油缸、第一 Y向位移傳感器、擺桿、彈簧、擺桿油缸，擺桿上有環，可與第一 Y向傳力桿安裝連接。第二 Y向框架是垂直加載框架的后側加載框架，主要包括第二 Y向壓板、第二 Y向球頭、第二 Y向力傳感器、第二 Y向活塞、第二 Y向加卸載油缸、第二 Y向位移傳感器。所述Z軸方向加卸載機構位于垂直加載框架中，其中包括:第一 Z向框架是垂直加載框架的上方加卸載框架，主要包括第一 Z向擾動壓板、第一Z向球頭、第一 Z向剛性框、第一 Z向擾動傳力桿、第一 Z向力傳感器、第一 Z向活塞、第一Z向擾動油缸、第一 Z向位移傳感器。第二 Z向框架是垂直加載框架的下側加載框架，主要包括第二 Z向壓板、第二 Z向球頭、第二 Z向力傳感器、第二 Z向活塞、第二 Z向加卸載油缸、基座、第二 Z向位移傳感器。所述擺桿上有環，可將第一 Y向壓板套上去。所述第一 X向擾動油缸、第二 X向加卸載油缸、第一 Y向加卸載油缸、第二 Y向加卸載油缸、第一 Z向擾動油缸、第二 Z向加卸載油缸、擺桿油缸和水平移動加載油缸均可獨立施加荷載。所述X向、Y向、Z向的第一、第二的力傳感器與壓板之間的球頭為球型連接，使得傳感器和壓板之間能在一點角度范圍內自由轉動，保證傳力可靠和避免力各傳感器變形受損。所述的X向、Y向、Z向的第一、第二上的力傳感器和位移傳感器均有接口，與外部測試和數據處理系統連接。所述的第一 X向擾動壓板通過第一 X向擾動傳力桿將荷載傳給式樣，以此方式對試樣施加擾動荷載，第二 X向壓板通過第二 X向傳力桿將荷載傳給式樣，以此方式對試樣施加靜荷載，第一 Y向壓板通過第一 Y向傳力桿將荷載傳給式樣，以此方式對試樣施加靜荷載,第一 Z向擾動壓板通過第一 Z向擾動傳力桿將荷載傳給式樣，以此方式對試樣施加擾動荷載。所述的安裝在擺桿上的第一 Y向傳力桿，通過控制卸載擺桿油缸和第一 Y向加卸載油缸，并在擺桿自重作用和彈簧作用下，使擺桿帶動第一 Y向傳力桿被迅速拉回以達到快速卸載。本技術優點:1.本技術是一種簡單的單軸拉伸、壓縮、剪切試驗和常規三軸試驗等不同三向應力作用下的多種形式實驗，也能進行復雜的真三軸試驗，特別是真三軸下的巖爆試驗，加載系統三向獨立，能夠模擬單向突然卸載以及擾動荷載的巖爆試驗。此裝置具有施加荷載量程較大且穩定、操作方便和實驗成本相對低廉等特點。2.本技術能實現單向突然卸載及多種應力路徑等多種加、卸載控制試驗?！靖綀D說明】圖1是本技術高壓伺服動真三軸試驗機的主視結構示意圖。圖2是圖1的A— A剖視結構示意圖。圖3是圖1的B— B剖視結構示意圖。以上三幅圖中，拉桿1、第一X向擾動傳力桿2、第一X向球頭3、第一X向力傳感器4、第一 X向活塞5、第一 X向擾動油缸6、第一 X向位移傳感器7、水平移動加載油缸8、送試樣小車9、巖石試件10、第二 Z向活塞11、支撐環12、第二 X向傳力桿13、第二 X向球頭14、第二 X向力傳感器15、第二 X向活塞16、滑輪17、第二 X向位移傳感器18、第二 X向加卸載油缸19、第二 X向儲存氣罐20、第二 X向伺服閥21、擺桿油缸22、擺桿油缸電磁閥23、擺桿24、第一 Z向擾動油缸25、夾具26、第一 Y向球頭27、第一 Y向傳力桿28、第一 Y向力傳感器29、第一 Y向活塞30、第一 Y向位移傳感器31、第一 Y向加卸載油缸32、第一 Z向擾動傳力桿33、第一 Z向活塞34、機架35、第一 Z向力傳感器36、第一 Z向球頭37、垂直加載框架38、第二 Y向球頭39、第二 Y向位移傳感器40、第二 Y向加卸載油缸41、第二 Y向活塞42、第二Y向力傳感器43、導軌44、第二 Z向球頭45、第二 Z向加卸載油缸46、第二 Z向力傳感器47、第一 X向擾動壓板48、第二 X向壓板49、第一 Y向壓板50、第二 Y向壓板51、第一 Z向擾動壓板52、第二 Z向壓板53、第一 Z向位移傳感器54、第二 Z向位移傳感器55、基本文檔來自技高網...

【技術保護點】
高壓伺服動真三軸試驗機，其特征在于，主要由X軸方向加卸載機構、Y軸方向加卸載機構和Z軸方向加卸載機構構成，包括機架(35)、夾具(26)、安裝在所述機架(35)上的X軸左右方向加卸載機構、Y軸前后方向加卸載機構、Z軸上下方向加卸載機構以及分別用于控制所述X軸方向加卸載機構、Y軸方向加卸載機構、Z軸方向加卸載機構的三套互相獨立的控制系統，水平加載框架(57)包括X軸方向上的框架，為浮動框架；垂直加載框架(38)包括Z軸和Y軸的方向上的框架；水平加載框架(57)和垂直加載框架(38)均為高剛度整體框架，垂直加載框架(38)剛度是10000kN/mm，水平加卸載框架(57)剛度是4000kN/mm，總共有六個儲存氣罐和六個伺服閥，分別與六個不同方向上的油壓缸配合工作，水平移動加載油缸(8)和擺桿油缸(22)分別配有水平移動加載油缸電磁閥(58)和擺桿油缸電磁閥(23)；?所述X軸方向加卸載機構位于水平加載框架(57)中，其中包括：?所述X軸方向加卸載機構包括：?四根X向拉桿(1)，其布置成矩形；?第一X向框架是浮動加載框架，安裝在所述機架(35)上，并固定在所述四根X向拉桿(1)的一端，主要包括第一X向擾動壓板(48)、第一X向球頭(3)、第一X向剛性框(70)、第一X向擾動傳力桿(2)、第一X向力傳感器(4)、第一X向活塞(5)、第一X向擾動油缸(6)、第一X向位移傳感器(7)、水平移動加載油缸(8)；?第二X向框架是浮動加載框架，安裝在所述機架(35)上，并固定在所述四根X向拉桿(1)的另一端，且與所述第一X向框架對正，主要包括第二X?向壓板(49)、第二X向球頭(14)、第二X向傳力桿(13)、第二X向力傳感器(15)、第二X向活塞(16)、第二X向加卸載油缸(19)、第二X向位移傳感器(18)、支撐環(12)；?所述Y軸方向加卸載機構位于垂直加卸載框架(38)中，其中包括：?第一Y向框架是垂直加載框架(38)的前側加載框架，主要包括第一Y向壓板(50)、第一Y向球頭(27)、第一Y向傳力桿(28)、第一Y向力傳感器(29)、第一Y向活塞(30)、第一Y向加卸載油缸(32)、第一Y向位移傳感器(31)、擺桿(24)、彈簧(69)、擺桿油缸(22)，擺桿(24)上有環，可與第一Y向傳力桿(28)安裝連接；?第二Y向框架是垂直加載框架(38)的后側加載框架，主要包括第二Y向壓板(51)、第二Y向球頭(39)、第二Y向力傳感器(43)、第二Y向活塞(42)、第二Y向加卸載油缸(41)、第二Y向位移傳感器(40)；?所述Z軸方向加卸載機構位于垂直加載框架(38)中，其中包括：?第一Z向框架是垂直加載框架(38)的上方加卸載框架，主要包括第一Z向擾動壓板(52)、第一Z向球頭(37)、第一Z向剛性框(71)、第一Z向擾動傳力桿(33)、第一Z向力傳感器(36)、第一Z向活塞(34)、第一Z向擾動油缸(25)、第一Z向位移傳感器(54)；?第二Z向框架是垂直加載框架(38)的下側加載框架，主要包括第二Z向壓板(53)、第二Z向球頭(45)、第二Z向力傳感器(47)、第二Z向活塞(11)、第二Z向加卸載油缸(46)、基座(56)、第二Z向位移傳感器(55)；?所述擺桿(24)上有環，可將第一Y向壓板(50)套上去；?所述第一X向擾動油缸(6)、第二X向加卸載油缸(19)、第一Y向加卸載油缸(32)、第二Y向加卸載油缸(41)、第一Z向擾動油缸(25)、第二Z?向加卸載油缸(46)、擺桿油缸(22)和水平移動加載油缸(8)均可獨立施加荷載；?所述X向、Y向、Z向的第一、第二的力傳感器與壓板之間的球頭為球型連接，使得傳感器和壓板之間能在一點角度范圍內自由轉動，保證傳力可靠和避免力各傳感器變形受損；?所述的X向、Y向、Z向的第一、第二上的力傳感器和位移傳感器均有接口，與外部測試和數據處理系統連接；?所述的第一X向擾動壓板(48)通過第一X向擾動傳力桿(2)將荷載傳給式樣，以此方式對試樣施加擾動荷載，第二X向壓板(49)通過第二X向傳力桿(13)將荷載傳給式樣，以此方式對試樣施加靜荷載，第一Y向壓板(50)通過第一Y向傳力桿(28)將荷載傳給式樣，以此方式對試樣施加靜荷載，第一Z向擾動壓板(52)通過第一Z向擾動傳力桿(33)將荷載傳給式樣，以此方式對試樣施加擾動荷載；?所述的安裝在擺桿(24)上的第一Y向傳力桿(28)，通過控制卸載擺桿油缸(22)和第一Y向加卸載油缸(32)，并在擺桿(24)自重作用和彈簧(69)作用下，使擺桿(24)帶動第一Y向傳力桿(28)被迅速拉回以達到快速卸載。...

【技術特征摘要】
1.高壓伺服動真三軸試驗機，其特征在于，主要由X軸方向加卸載機構、Y軸方向加卸載機構和Z軸方向加卸載機構構成，包括機架(35)、夾具(26)、安裝在所述機架(35)上的X軸左右方向加卸載機構、Y軸前后方向加卸載機構、Z軸上下方向加卸載機構以及分別用于控制所述X軸方向加卸載機構、Y軸方向加卸載機構、Z軸方向加卸載機構的三套互相獨立的控制系統，水平加載框架(57)包括X軸方向上的框架，為浮動框架；垂直加載框架(38)包括Z軸和Y軸的方向上的框架；水平加載框架(57)和垂直加載框架(38)均為高剛度整體框架，垂直加載框架(38)剛度是lOOOOkN/mm，水平加卸載框架(57)剛度是4000kN/mm，總共有六個儲存氣罐和六個伺服閥，分別與六個不同方向上的油壓缸配合工作，水平移動加載油缸⑶和擺桿油缸(22)分別配有水平移動加載油缸電磁閥(58)和擺桿油缸電磁閥(23)； 所述X軸方向加卸載機構位于水平加載框架(57)中，其中包括: 所述X軸方向加卸載機構包括: 四根X向拉桿(I)，其布置成矩形； 第一 X向框架是浮動加載框架，安裝在所述機架(35)上，并固定在所述四根X向拉桿(I)的一端，主要包括第一 X向擾動壓板(48)、第一 X向球頭(3)、第一 X向剛性框(70)、第一 X向擾動傳力桿⑵、第一 X向力傳感器⑷、第一 X向活塞(5)、第一 X向擾動油缸(6)、第一 X向位移傳感器(7)、水平移動加載油缸(8)； 第二 X向框架是浮 動加載框架，安裝在所述機架(35)上，并固定在所述四根X向拉桿(I)的另一端，且與所述第一 X向框架對正，主要包括第二 X向壓板(49)、第二 X向球頭(14)、第二 X向傳力桿(13)、第二 X向力傳感器(15)、第二 X向活塞(16)、第二 X向加卸載油缸(19)、第二 X向位移傳感器(18)、支撐環(12)； 所述Y軸方向加卸載機構位于垂直加卸載框架(38)中，其中包括: 第一 Y向框架是垂直加載框架(38)的前側加載框架，主要包括第一 Y向壓板(50)、第一Y向球頭(27)、第一 Y向傳力桿(28)、第一 Y向力傳感器(29)、第一 Y向活塞(30)、第一Y向加卸載油缸(32)、第一 Y向位移傳感器(31)、擺桿(24)、彈簧(69)、擺桿油缸(22),擺桿(24)上有環，可與第一 Y向傳力桿(28)安裝連接； ...

【專利技術屬性】
技術研發人員：蘇國韶，鄧志恒，郝慶澤，張喜德，莫純，江權，
申請(專利權)人：廣西大學，
類型：新型
國別省市：廣西;45